CN114361738A - 一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置，其中电化学装置包括壳体、电极组件和极耳。电极组件设置于壳体内。电极组件与极耳端部连接。极耳从壳体伸出。壳体内侧与极耳之间设置有胶层；胶层包含共聚物，形成共聚物的单体包括第一单体和第二单体。第一单体为丙烯。第二单体包括乙烯、偏氟乙烯、氯乙烯、丁二烯、异戊二烯、苯乙烯、丙烯腈、环氧乙烷、环氧丙烷、丙烯酸酯、醋酸乙烯酯或己内酯单体中的至少一种。本申请能够提高极耳封装位置的封装强度，从而提高电化学装置的安全性能。

Description

一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置

技术领域

本申请涉及电化学领域，具体涉及一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置。

背景技术

锂离子电池具有能量大、工作电压高、自放电率低、体积小、重量轻等特点，广泛应用于电能储存、便携式电子设备和电动汽车等各个领域。锂离子电池的使用过程是一个不断充电和放电的过程，其内部不断进行动态的电化学反应。锂离子电池内部的电解液通常包括有机溶剂和锂盐，而锂盐遇到水或氧后，能迅速分解产生大量氢氟酸(HF)，一旦内部HF含量过高，锂离子电池的容量、循环寿命、放电平台等会发生损耗，严重影响锂离子电池的使用，因此需要使用高阻隔性的壳体来封装锂离子电池，使其电极组件、电解液与外部环境完全隔绝。然而锂离子电池的壳体和极耳处的封装强度是最弱的，容易出现封装失效，因此亟需一种新的技术方案，来提高极耳和壳体之间的封装强度，从而提升锂离子电池的安全性能。

发明内容

本申请的目的在于提供一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置，以提高极耳封装位置的封装强度。具体技术方案如下：

本申请的第一方面提供了一种电化学装置，其包括壳体、电极组件和极耳。所述电极组件设置于所述壳体内，所述电极组件与所述极耳的端部连接，且所述极耳从所述壳体伸出。所述壳体内侧与所述极耳之间设置有胶层。所述胶层包含共聚物，形成所述共聚物的单体包括第一单体和第二单体。所述第一单体为丙烯。所述第二单体包括乙烯、偏氟乙烯、氯乙烯、丁二烯、异戊二烯、苯乙烯、丙烯腈、环氧乙烷、环氧丙烷、丙烯酸酯、醋酸乙烯酯或己内酯单体中的至少一种。

在本申请的一种实施方案中，所述共聚物包括颗粒，所述颗粒的粒径为1μm至10μm。

在本申请的一种实施方案中，所述壳体包括基材层、第一粘接层、金属箔层、第二粘接层以及密封层，所述密封层与所述胶层融合为一体。

在本申请的一种实施方案中，所述胶层的厚度为1μm至50μm。

在本申请的一种实施方案中，所述第一单体占所述共聚物的总单体量的30mol％至95mol％，所述第二单体占所述共聚物的总单体量的5mol％至70mol％。

在本申请的一种实施方案中，所述共聚物的等规度为45％至80％。

在本申请的一种实施方案中，所述共聚物的重均分子量为400000g/mol至1000000g/mol。

在本申请的一种实施方案中，所述共聚物的结晶度为10％至40％。

在本申请的一种实施方案中，所述共聚物的软化温度为130℃至170℃。

在本申请的一种实施方案中，所述电极组件的结构包括卷绕结构或叠片结构中的至少一种。

本申请的第二方面提供了一种电子装置，其包括上述第一方面所述的电化学装置。

本申请提供了一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置，通过壳体内侧与极耳之间设置的胶层能够提高极耳内侧与极耳之间的粘结力，从而提高极耳封装位置的封装强度，进而提高电化学装置的安全性能，并且，还能够简化封装工艺，从而提高生产效率。

本申请中，术语“等规度”表示全同立构共聚物在共聚物总量中所占的百分数。

附图说明

为了更清楚地说明本申请和现有技术的技术方案，下面对实施例和现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为一种实施方案中极耳位顶封的纵截面示意图；

图2为一种实施方案中极耳位顶封的横截面示意图；

图3为本申请的一种实施方案中极耳与壳体进行封装的示意图；

图4为本申请的一种实施方案中壳体的结构示意图；

图5为本申请的一种实施方案中，共聚物颗粒表面熔融至冷却后与壳体的密封层融合为一体的示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图和实施例，对本申请进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

在一些实施方案中，通常是将密封胶层预先粘接在极耳上，然后将贴有密封胶层的极耳与壳体通过热压设备封装，但是一方面，在锂离子电池大倍率长时间放电或大倍率瞬时放电过程中，易在锂离子电池顶部极耳封装位置，尤其是负极极耳(例如，镍极耳)位置产生大量热量，而密封胶层在高使用温度下容易发生熔融或收缩，使得上述位置密封失效，导致电解液渗出，影响锂离子电池的安全性能。另外还存在如下问题：参考图1和图2，在封装过程中，需要使极耳3和密封胶层2二者作为整体放置在壳体1内侧，在一定温度和压力下，完成密封胶层与壳体内侧的密封层融合，实现封装。在图1和图2虚线框所示的封印区内，其需要密封胶层、极耳以及壳体三者之间严格定位，一旦错位很容易使粘结面积减小，导致封装强度下降。

有鉴于此，本申请提供了一种电化学装置，其包括壳体、电极组件和极耳；其中，电极组件设置于壳体内，电极组件与极耳的端部连接且从壳体伸出；

壳体内侧与极耳之间设置有胶层；

胶层包含共聚物，形成共聚物的单体包括第一单体和第二单体；

第一单体为丙烯；

第二单体包括乙烯、偏氟乙烯、氯乙烯、丁二烯、异戊二烯、苯乙烯、丙烯腈、环氧乙烷、环氧丙烷、丙烯酸酯、醋酸乙烯酯或己内酯单体中的至少一种。

本申请的电极组件可以设置于壳体内，并通过壳体将电极组件密封于其中，电极组件与极耳的端部连接，极耳从壳体伸出，极耳与壳体接触的部分通过胶层进行密封，以防止电解液流出。

发明人研究发现，当锂离子电池的极耳与壳体接触的位置封装难度较大，当极耳封装位置的温度升高较大时以及锂离子电池内部的压力太大时(例如，极耳位置的温度升高20℃以上，压力3MPa以上)，会导致极耳封装位置的薄弱区分层，使得电解液从极耳封装位置流出，从而影响锂离子电池的安全。发明人研究还发现，正常的锂离子电池在将极耳位置的壳体拉开时，通常是壳体内侧的密封层与胶层分开，但是当锂离子电池大倍率放电后，将极耳位置的壳体拉开，为极耳与胶层分开，这是因为高温下胶层发生了熔融，且易与极耳分层，降低了二者的剥离力。

本申请的电化学装置中，如图3所示，壳体内侧与极耳之间设置有胶层4，具体地，胶层4可以设置于壳体内侧与极耳相接触的部分，当然也可以设置于极耳上，该胶层位于壳体的封印区，起到密封壳体与极耳相接触部分的作用。可见，本申请直接将胶层设置到壳体内侧，能够通过该胶层提高极耳内侧与极耳之间的粘结力，从而提高极耳封装位置的封装强度，进而提高电化学装置的安全性能。

本申请的胶层中可以包含共聚物，形成该共聚物的单体可以包括两种单体，其中，第一单体为丙烯，第一单体占总单体量的30mol％至95mol％，通过控制第一种单体在上述比例内，可以使本申请的胶层具有良好的粘结性能、耐电解液溶胀性能和良好的电解液稳定性能。优选地，第一单体占总单体量的50mol％至90mol％，更优选地，占60mol％至80mol％。

第二单体可以包括乙烯、偏氟乙烯、氯乙烯、丁二烯、异戊二烯、苯乙烯、丙烯腈、环氧乙烷、环氧丙烷、(甲基)丙烯酸酯、醋酸乙烯酯或己内酯单体中的至少一种，第二单体占总单体量的5mol％至70mol％，优选10mol％至50mol％，更优选20mol％至40mol％。第二单体可以选自上述单体中的一种或多种单体的组合。在选择多种单体的组合提供第二单体时，各单体之间的比例没有具体限定，可以为任意比例，只要满足本申请的要求即可。

本申请的一种实施方案中，如图4所示，壳体包括基材层101、第一粘接层102、金属箔层103、第二粘接层104以及密封层105，壳体可以是铝塑膜，密封层105与胶层融合为一体。

本申请对基材层、第一粘接层、金属箔层、第二粘接层以及密封层没有特别限制，只要能达到本申请要求即可，例如，基材层可以由尼龙(PA)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的至少一种组成，且基材层的厚度在15μm至30μm的范围内，保证了壳体的外形，并阻止空气的渗透；第一粘接层可以由任何已知可作为粘结剂的材料组成，且第一粘接层的厚度为大于0.4μm且小于4μm，提高了基材层与金属箔层之间的粘结性能；金属箔层由铝箔、不锈合金钢箔、钢箔、镍箔或镍合金箔中的至少一种组成，且金属箔层的厚度在25μm至45μm的范围内，其作用是防止水的渗入，维持锂离子电池内部的环境，防止外部对锂离子电池的损伤；第二粘接层可以由任何已知可作为粘结剂的材料组成，且第二粘接层的厚度为大于0.4μm且小于4μm，提高了金属箔层与密封层之间的粘结性能；密封层为聚丙烯(PP)薄膜层、聚丙烯与聚乙烯共聚物薄膜层或聚乙烯薄膜层，且密封层的厚度在20μm至40μm的范围内，能够在高温下熔融，并且具有黏性，冷却后起到一定密封作用。

本申请的一种实施方案中，共聚物包括颗粒，颗粒的粒径为1μm至10μm，优选为6μm至8μm。本申请共聚物颗粒尺寸在上述范围内，可在胶层中更好地起到粘结作用。

如图5所示，胶层中包括的共聚物颗粒5，其表面熔融冷却后与壳体的密封层融合为一体。胶层中共聚物的颗粒形貌有助于进一步提高其熔融温度和拉伸强度，这是由于热压时，共聚物颗粒的表层51熔融，与同样熔融了的密封层中的PP完成高分子链重新排布，冷却后融合为一体，由于共聚物颗粒内部未能完全熔融，形成未熔融粒子52，仍保持原先的分子链排布，这部分未熔融粒子在熔融固化的胶层内部，能有效强化其拉伸强度，进而增大封装强度，且能够拓宽熔融温度。

本申请的一种实施方案中，胶层的厚度为1μm至50μm，优选为10μm至30μm，胶层厚度在上述范围内，能够进一步提高极耳封装位置的封装强度。

本申请的一种实施方案中，共聚物的等规度为45％至80％，共聚物的等规度在上述范围内，可以获得软化温度适当、粘结性良好的共聚物。

本申请的一种实施方案中，共聚物的重均分子量为400000g/mol至1000000g/mol，优选为600000g/mol至800000g/mol。重均分子量在上述范围内，可以获得粘结性良好的共聚物。

本申请的共聚物的结晶度为10％至40％，共聚物的结晶度在上述范围内，可以获得软化温度适当、粘结性良好的共聚物。

本申请的一种实施方案中，共聚物的软化温度为130℃至170℃，通过控制本申请的共聚物的软化温度，可以使本申请的共聚物具有更好地粘结性。特别地，当本申请胶层中包含上述共聚物时，可以提高壳体与极耳之间的粘结性，进一步提高极耳封装位置的封装强度。

本申请的共聚物的制备方法没有特别限制，可以采用本领域技术人员公知的制备方法，根据所采用的单体种类不同进行选择，例如溶液法、浆液法、气相法等等。

例如，当第二单体选自乙烯单体时，可以采用以下方法：

将主催化剂和助催化剂分别溶解在己烷中，得到主催化剂的己烷溶液和助催化剂的己烷溶液，然后将己烷加入反应釜，再在氮气保护下将主催化剂的己烷溶液、助催化剂的己烷溶液加入反应釜，然后通入丙烯和乙烯，升温至50℃至60℃，反应过程中维持反应釜中的压力为0.3MPa至0.5MPa，反应0.5h至2h后，用酸化乙醇终止反应，所得产物用无水乙醇洗涤3至5次，过滤后，在50℃至70℃真空干燥箱中干燥3h至5h。

本申请对主催化剂和助催化剂没有特别限制，只要能达到本申请发明目的即可，例如，使用茂金属催化体系，其中主催化剂包括茂金属配合物(例如二茂铁或其衍生物)，助催化剂包括甲基铝氧烷；并且本申请对主催化剂和助催化剂的添加量没有特别限制，只要能达到本申请发明目的即可。另外，反应釜在反应前可以先真空抽排，再用氮气置换反应釜3～5次，使反应釜洁净。

当第二单体选自丁二烯时，除将上述丙烯-乙烯共聚物制备方法中的乙烯替换为丁二烯以外，其余与上述丙烯-乙烯共聚物制备方法相同。

当第二单体选自丙烯酸酯时，除将上述丙烯-乙烯共聚物制备方法中的乙烯替换为丙烯酸酯，在氮气保护下将己烷、主催化剂的己烷溶液、助催化剂的己烷溶液加入反应釜，先加入丙烯酸酯再通入丙烯以外，其余与上述丙烯-乙烯共聚物制备方法相同。

(甲基)丙烯酸酯单体包括丙烯酸酯单体或甲基丙烯酸酯单体，可以选自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯中的任一种。

对于其他单体的共聚，本申请中不一一列举，可以采用本领域公知的制备方法。

本申请中的共聚物可以直接用于制备胶层，也可以经水分散后形成胶层浆料，例如，形成的胶层浆料中含有10wt％至50wt％的共聚物，0.1wt％至5wt％的乳化剂，0.0001wt％至0.1wt％的消泡剂，余量为水。

本申请对乳化剂没有特别限制，只要满足本申请要求即可，例如可以包括阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂或非离子型乳化剂中的至少一种；阴离子型乳化剂包括脂肪酸皂、烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐或磷酸盐中的至少一种，阳离子型乳化剂包括N-十二烷基二甲胺、胺衍生物或季铵盐中的至少一种，非离子型乳化剂包括聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、环氧乙烷、环氧丙烷嵌段共聚物、多元醇脂肪酸酯、聚乙烯醇中的至少一种。

本申请对消泡剂没有特别限制，只要满足本申请要求即可，例如可以包括醇、脂肪酸、脂肪酸酯、磷酸酯、矿物油、酰胺、环氧乙烷、环氧丙烷的共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚醚链段或聚硅氧烷链段改性接枝的硅醚共聚物中的至少一种。

本申请的一种实施方案中，极耳包括至少一个正极极耳和至少一个负极极耳，正极极耳及负极极耳与壳体之间均可以通过胶层密封，其中，正极极耳为铝极耳，负极极耳为镍极耳。

本申请对电极组件没有特别限制，只要能达到本申请目的即可，例如，电极组件可以包括至少一个正极极片和至少一个负极极片，隔离膜位于正极极片和负极极片中间，每个正极极片和负极极片的极耳都可以从壳体伸出，并通过胶层与壳体密封。

优选地，由于负极极耳(如镍极耳)在短时间大电流充放电时，负极极耳位会产生大量的热，本申请中负极极耳与壳体之间可以通过胶层密封，能够使负极极耳与壳体在高温下也具有良好的封装强度。

在锂离子电池中，胶层的溶胀度会影响锂离子电池的性能。共聚物在锂离子电池所用电解液中的溶胀度是指共聚物在成膜干燥后吸收电解液或电解液中的溶剂而膨胀的性能，共聚物溶胀度过大，会导致壳体的密封层与极耳分离，使电解液从壳体流出，影响锂离子电池的安全性能。本申请的一种实施方案中，胶层的溶胀度为10％至30％。

胶层包含的共聚物还可以经过处理后被官能团修饰，这些官能团可以包括羟基、羧基或氨基中的至少一种，这些官能团能够提高本申请胶层与镍、铝等金属的亲和性，从而增强胶层与镍和铝之间的粘结力，极耳通常为镍极耳或铝极耳，因此本申请的胶层能够提高壳体与极耳间的粘结力。

本申请对电化学装置的结构没有特别限制，只要能达到本申请目的即可，例如可以包括卷绕结构或叠片结构中的至少一种。并且，电化学装置中的电极组件包括正极极片、负极极片及隔离膜，隔离膜位于正极极片和负极极片之间。

本申请中的正极极片没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，正极极片通常包含正极集流体和正极活性材料层。其中，正极集流体没有特别限制，可以为本领域公知的任何正极集流体，例如铝箔、铝合金箔或复合集流体等。正极活性材料层包括正极活性材料，正极活性材料没有特别限制，可以使用本领域公知的任何正极活性材料，例如，可以包括镍钴锰酸锂(NCM811、NCM622、NCM523、NCM111)、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂或钛酸锂中的至少一种。

本申请中的负极极片没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，负极极片通常包含负极集流体和负极活性材料层。其中，负极集流体没有特别限制，可以使用本领域公知的任何负极集流体，例如铜箔、铝箔、铝合金箔以及复合集流体等。负极活性材料层包括负极活性材料，负极活性材料没有特别限制，可以使用本领域公知的任何负极活性材料。例如，可以包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、硅、硅碳、钛酸锂中的至少一种。

本申请的隔离膜包括，但不限于，选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或芳纶中的至少一种。举例来说，聚乙烯包括选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯中的至少一种组分。尤其是聚乙烯和聚丙烯，它们对防止短路具有良好的作用，并可以通过关断效应改善锂离子电池的稳定性。

隔离膜的表面还可包括多孔层，多孔层设置在隔离膜的至少一个表面上，多孔层包括无机颗粒和粘结剂，无机颗粒选自氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO₂)、二氧化铪(HfO₂)、氧化锡(SnO₂)、二氧化铈(CeO₂)、氧化镍(NiO)、氧化锌(ZnO)、氧化钙(CaO)、氧化锆(ZrO₂)、氧化钇(Y₂O₃)、碳化硅(SiC)、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙和硫酸钡中的一种或多种的组合。粘结剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的一种或多种的组合。

多孔层可以提升隔离膜的耐热性能、抗氧化性能和电解液浸润性能，增强隔离膜与正极或负极之间的粘接性。

本申请的锂离子电池还包括电解质，电解质可以是凝胶电解质、固态电解质和电解液中的一种或多种，电解液包括锂盐和非水溶剂。

在本申请一些实施方案中，锂盐选自LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆、LiClO₄、LiB(C₆H₅)₄、LiCH₃SO₃、LiCF₃SO₃、LiN(SO₂CF₃)₂、LiC(SO₂CF₃)₃、LiSiF₆、LiBOB和二氟硼酸锂中的一种或多种。举例来说，锂盐可以选用LiPF₆，因为它可以给出高的离子导电率并改善循环特性。

非水溶剂可为碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物、其它有机溶剂或它们的组合。

上述碳酸酯化合物可为链状碳酸酯化合物、环状碳酸酯化合物、氟代碳酸酯化合物或其组合。

上述链状碳酸酯化合物的实例为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)及其组合。环状碳酸酯化合物的实例为碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)及其组合。氟代碳酸酯化合物的实例为碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸1,2-二氟亚乙酯、碳酸1,1-二氟亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟亚乙酯、碳酸1,1,2,2-四氟亚乙酯、碳酸1-氟-2-甲基亚乙酯、碳酸1-氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,2-二氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟-2-甲基亚乙酯、碳酸三氟甲基亚乙酯及其组合。

上述羧酸酯化合物的实例为甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯及其组合。

上述醚化合物的实例为二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃及其组合。

上述其它有机溶剂的实例为二甲亚砜、1,2-二氧戊环、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯、和磷酸酯及其组合。

本申请还提供了一种电子装置，包含本申请实施方案中所述的电化学装置，具有良好的安全性能。

本申请的电子装置没有特别限定，其可以是用于现有技术中已知的任何电子装置。在一些实施例中，电子装置可以包括，但不限于，笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。

电化学装置的制备过程为本领域技术人员所熟知的，本申请没有特别的限制。例如锂离子电池可以通过以下过程制造：将正极和负极经由隔离膜重叠，并根据需要将其卷绕、折叠等操作后放入壳体内，将电解液注入壳体并封口，其中所用的负极为本申请提供的上述负极极片。此外，也可以根据需要将防过电流元件、导板等置于壳体中，从而防止锂离子电池内部的压力上升、过充放电。

实施例

以下，举出实施例及对比例来对本申请的实施方式进行更具体地说明。各种的试验及评价按照下述的方法进行。另外，只要无特别说明，“份”、“％”为质量基准。

测试方法和设备：

不同温度下极耳位置封装形貌分析：

将锂离子电池满充到4.45V，使用红外成像仪距锂离子电池约0.4m高度正对锂离子电池进行拍摄，记录以100C倍率放电、每次放电时间3s、连续放电5次后锂离子电池的最高温升，并观察锂离子电池的极耳位置的封装状况，即经过100C倍率放电后，正极极耳位和负极极耳位胶层的融熔状况。

定向充爆测试：

将锂离子电池平放在重物冲击试验机测试台上，锂离子电池四周除了负极极耳都使用卡槽固定，设置圆柱型重物冲击的初始压力为100kpa，启动重物冲击试验机释放重物，冲击锂离子电池的负极极耳(镍极耳)处，检测负极极耳封装处是否被冲开，如果壳体与负极极耳分离，则记录负极极耳封装位置冲开的压力值，即为定向充爆冲开压力，单位kPa；若没有冲开，继续增大重物冲击的压力，直至负极极耳封装处被冲开。

极耳位置的封装拉力测试：

将锂离子电池两侧边和底边剪开，仅留有极耳伸出那一侧的封装位，将电极组件取出后，将壳体的两侧分别夹在高铁拉力机平行的上下两个夹子上，两夹子口距离极耳的距离均为20mm，上部夹子上升并通过拉力传感器将实时拉力值传到显示器上，当显示器上拉力值突然下降到0时，表示极耳封装位被拉开，测试结束。读取拉力曲线上较平稳的一段的拉力值，作为该极耳位置的封装拉力，单位N/m。

溶胀度测试：

将胶层浆料涂在一张铁氟龙平板上，制成厚度为6μm的胶膜，使用天平对空称量瓶称重，然后往称量瓶中放入制好的胶膜，再称重，求出样品的质量。将称重后的样品放入试管内，加入电解液至试管的1/3处(电解液的组成和浓度均和锂离子电池中的相同)，盖紧试管塞，然后将试管放入25℃恒温水浴中溶胀。之后每隔一段时间测定一次样品质量，每次测定需轻轻地取出溶胀体，迅速用滤纸吸干样品表面附着的溶剂，立即放入称量瓶中，盖紧瓶塞后称重，然后再放入有电解液的试管中继续溶胀，直至两次称出的质量差不超过0.01g，即认为溶胀过程达到平衡，按以下公式计算样品的溶胀度：

溶胀度＝(w1-w0)/w0

式中，w0表示浸泡前样品的质量，w1表示溶胀达到平衡时样品的质量。

电解液腐蚀测试：

采用加速腐蚀方法，在锂离子电池负极极耳(镍极耳)与壳体之间并联小电阻，在110C放电倍率下，观察壳体腐蚀状况，记录负极极耳处出现肉眼可见的黑色腐蚀点所需要的时间，即为电化学腐蚀时间，单位为天(D)。

共聚物粒径的测试：

通过激光粒度仪测试共聚物颗粒的粒径。

共聚物软化温度的测试：

采用DSC法：取5mg共聚物样品，以5℃/min的升温速率升温至150℃，采集DSC曲线，由所得DSC曲线确定共聚物软化温度。

实施例1

<1-1.共聚物的制备>

在1L不锈钢反应釜中，氮气保护下加入己烷溶剂77份(体积分数)、主催化剂二茂铁的己烷溶液(二茂铁含量70mg/L)19份(体积分数)、助催化剂甲基铝氧烷的己烷溶液(甲基铝氧烷含量10mg/L)4份(体积分数)，然后通入丙烯/乙烯混合气，升温至50℃，控制反应釜压力0.4MPa，通过调整丙烯/乙烯的加入量使第一、第二单体间的摩尔比为30：70，反应1h后，用酸化乙醇终止反应，所得产物用无水乙醇洗涤3次，过滤后，在60℃真空干燥箱中干燥4h。所得共聚物的平均粒径为5μm，软化温度为149℃，重均分子量为750000g/mol，结晶度为30％。

<1-2.胶层浆料的制备>

将制备的丙烯-乙烯共聚物与乳化剂、消泡剂、去离子水按照40wt％：0.2wt％：0.009wt％：59.791wt％混合，得到胶层浆料。

<1-3.正极极片的制备>

将正极活性材料钴酸锂、乙炔黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)按质量比94∶3∶3混合，然后加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，调配成固含量为75％的浆料，并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在厚度为12μm的铝箔的一个表面上，90℃条件下烘干，冷压后得到正极活性材料层厚度为100μm的正极极片，然后在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，得到双面涂覆有正极活性材料层的正极极片。将正极极片裁切成74mm×867mm的规格并焊接铝极耳后待用。

<1-4.负极极片的制备>

将负极活性材料人造石墨、丁苯橡胶按质量比98∶2混合，然后加入去离子水作为溶剂，调配成固含量为70％的浆料，并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在厚度为8μm的铜箔的一个表面上，110℃条件下烘干，冷压后得到负极活性材料层厚度为150μm的单面涂覆负极活性材料层的负极极片，然后在该负极极片的另一个表面上重复以上涂覆步骤，得到双面涂覆有负极活性材料层的负极极片。将负极极片裁切成74mm×867mm的规格并焊接镍极耳后待用。

<1-5.隔离膜的制备>

将氧化铝与聚丙烯酸酯依照质量比90∶10混合并将其溶入到去离子水中以形成固含量为50％的陶瓷浆料。随后采用微凹涂布法将陶瓷浆料均匀涂布到多孔基材(聚乙烯，厚度7μm，平均孔径为0.073μm，孔隙率为26％)的其中一面上，经过干燥处理以获得陶瓷涂层与多孔基材的双层结构，陶瓷涂层的厚度为2.5μm。

将聚偏二氟乙烯与聚丙烯酸酯依照质量比96∶4混合并将其溶入到去离子水中以形成固含量为50％的聚合物浆料。随后采用微凹涂布法将聚合物浆料均匀涂布到上述陶瓷涂层与多孔基材双层结构的两个表面上，经过干燥处理以获得隔离膜，其中聚合物浆料形成的单层涂层厚度为2μm。

<1-6.电解液的制备>

在含水量小于10ppm的环境下，将非水有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸亚丙酯(PC)、丙酸丙酯(PP)、碳酸亚乙烯酯(VC)按照质量比20∶30∶20∶28∶2混合，然后向非水有机溶剂中加入六氟磷酸锂(LiPF₆)溶解并混合均匀，得到电解液，其中，LiPF₆与非水有机溶剂的质量比为8∶92。

<1-7.锂离子电池的制备>

将上述制备的正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正负极极片中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件。将电极组件装入对折的壳体中，极耳伸出端为顶部，在壳体顶部内侧的密封层上涂覆胶层浆料得到胶层，所形成胶层的厚度为10μm，通过热压将顶部内侧设有胶层浆料的壳体和极耳封装起来，热压条件为175℃，压力10MPa，再将壳体的一个侧面热压封口，留一个侧面用于烘烤除去极片多余水分，烘烤温度80℃，然后注入配好的电解液，经化成、除气后将留下的壳体侧面热压封口，制得锂离子电池。锂离子电池为厚度4mm、宽度35mm、长度80mm的软包锂离子电池。

实施例2

在(1-1)共聚物的制备中，如表2所示改变共聚物的平均粒径为7μm，软化温度为152℃，重均分子量为600000g/mol，除此之外，与实施例1同样地操作。

实施例3

在(1-1)共聚物的制备中，如表1所示改变共聚物的平均粒径为9μm，软化温度为152℃，除此之外，与实施例1同样地操作。

实施例4

在(1-1)共聚物的制备中，如表1所示改变共聚物的平均粒径为10μm，软化温度为153℃，除此之外，与实施例1同样地操作。

实施例5

在(1-1)共聚物的制备中，如表2所示改变共聚物的平均粒径为7μm，软化温度为155℃，重均分子量为700000g/mol，除此之外，与实施例1同样地操作。

实施例6

在(1-1)共聚物的制备中，如表3所示改变共聚物的平均粒径为7μm，软化温度为161℃，重均分子量为800000g/mol，结晶度为10％，除此之外，与实施例1同样地操作。所得共聚物的等规度为50％。

实施例7

在(1-1)共聚物的制备中，如表2所示改变共聚物的平均粒径为7μm，软化温度为162℃，重均分子量为900000g/mol，除此之外，与实施例1同样地操作。

实施例8

在(1-1)共聚物的制备中，如表3所示改变共聚物的平均粒径为7μm，软化温度为162℃，重均分子量为800000g/mol，结晶度为25％，除此之外，与实施例1同样地操作。所得共聚物的等规度为60％。

实施例9

在(1-1)共聚物的制备中，如表3所示改变共聚物的平均粒径为7μm，软化温度为165℃，重均分子量为800000g/mol，结晶度为35％，除此之外，与实施例1同样地操作。所得共聚物的等规度为70％。

实施例10

在(1-1)共聚物的制备中，如表3所示改变共聚物的平均粒径为7μm，软化温度为171℃，重均分子量为800000g/mol，结晶度为40％，除此之外，与实施例1同样地操作。所得共聚物的等规度为80％。

实施例11

在(1-1)共聚物的制备中，除了改变单体的摩尔比例为60：40，除此之外，与实施例1同样地操作。

实施例12

在(1-1)共聚物的制备中，除了改变单体的摩尔比例为95：5，除此之外，与实施例1同样地操作。

实施例13

在(1-1)共聚物的制备中，如表4所示改变单体的种类为丙烯和丁二烯，丙烯单体和丁二烯单体的摩尔比例为30：70，除此之外，与实施例1同样地操作。

实施例14

除共聚物的制备与实施例1不同以外，其余与实施例1相同。

<2-1.共聚物的制备>

在1L不锈钢反应釜中，氮气保护下加入己烷溶剂77份(体积分数)、主催化剂二茂铁的己烷溶液(二茂铁含量70mg/L)19份(体积分数)、助催化剂甲基铝氧烷的己烷溶液(甲基铝氧烷含量10mg/L)4份(体积分数)，然后加入丙烯酸乙酯，再通入丙烯，升温至50℃，控制反应釜压力0.4MPa，通过调整丙烯/丙烯酸乙酯的加入量使第一、第二单体间的摩尔比为30：70，反应1h后，用酸化乙醇终止反应，所得产物用无水乙醇洗涤3次，过滤后，在60℃真空干燥箱中干燥4h。

实施例15

除共聚物的制备的制备与实施例1不同以外，其余与实施例1相同。

<3-1.共聚物的制备>

在1L不锈钢反应釜中，氮气保护下加入己烷溶剂77份(体积分数)、主催化剂二茂铁的己烷溶液(二茂铁含量70mg/L)19份(体积分数)、助催化剂甲基铝氧烷的己烷溶液(甲基铝氧烷含量10mg/L)4份(体积分数)，然后加入丙烯酸乙酯，再通入丙烯和乙烯，升温至50℃，控制反应釜压力0.4MPa，通过调整丙烯/乙烯/丙烯酸乙酯的加入量使第一、第二单体的摩尔比为30：70(其中乙烯单体和丙烯酸乙酯单体等摩尔比)，反应1h后，用酸化乙醇终止反应，所得产物用无水乙醇洗涤3次，过滤后，在60℃真空干燥箱中干燥4h。

实施例16

除了将共聚物直接作为密封胶以外，其余与实施例1相同。

其中，锂离子电池的制备过程为：

将制备的正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正负极极片中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件。将电极组件装入对折的壳体中，极耳伸出端为顶部，在壳体顶部内侧的密封层上直接将共聚物作为密封胶涂覆得到胶层，所形成胶层的厚度为10μm，通过热压将顶部内侧设有胶层的壳体和极耳封装起来，热压条件为175℃，压力10MPa，再将壳体的一个侧面热压封口，留一个侧面用于烘烤除去极片多余水分，烘烤温度80℃，然后注入配好的电解液，经化成、除气后将留下的壳体侧面热压封口，制得锂离子电池。锂离子电池为厚度4mm、宽度35mm、长度80mm的软包锂离子电池。

实施例17

在(1-1)共聚物的制备中，如表5所示改变共聚物的等规度为45％，软化温度为159℃，除此之外，与实施例1同样地操作。

实施例18

在(1-1)共聚物的制备中，如表5所示改变共聚物的等规度为60％，软化温度为166℃，除此之外，与实施例1同样地操作。

实施例19

在(1-1)共聚物的制备中，如表5所示改变共聚物的等规度为67％，软化温度为168℃，除此之外，与实施例1同样地操作。

实施例20

在(1-1)共聚物的制备中，如表5所示改变共聚物的等规度为80％，软化温度为168℃，除此之外，与实施例1同样地操作。

对比例1

<正极极片的制备>

将正极活性材料钴酸锂、乙炔黑、聚偏二氟乙烯(PVDF)按质量比94∶3∶3混合，然后加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，调配成固含量为75％的浆料，并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在厚度为12μm的铝箔的一个表面上，90℃条件下烘干，冷压后得到正极活性材料层厚度为100μm的正极极片，然后在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，得到双面涂覆有正极活性材料层的正极极片。将正极极片裁切成74mm×867mm的规格，然后将贴有密封胶层的铝极耳焊接在裁切后的正极极片上。

<负极极片的制备>

将负极活性材料人造石墨、丁苯橡胶按质量比98∶2混合，然后加入去离子水作为溶剂，调配成固含量为70％的浆料，并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在厚度为8μm的铜箔的一个表面上，110℃条件下烘干，冷压后得到负极活性材料层厚度为150μm的单面涂覆负极活性材料层的负极极片，然后在该负极极片的另一个表面上重复以上涂覆步骤，得到双面涂覆有负极活性材料层的负极极片。将负极极片裁切成74mm×867mm的规格，然后将贴有密封胶层的镍极耳焊接在裁切后的负极极片上。

<隔离膜的制备>和<电解液的制备>均与实施例1相同。

<锂离子电池的制备>

将上述制备的正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正负极极片中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件。将电极组件装入对折的壳体中，极耳伸出端为顶部，通过热压将壳体和贴有密封胶层的极耳封装起来，热压条件为175℃，压力10MPa，再将壳体的一个侧面热压封口，留一个侧面用于烘烤除去极片多余水分，烘烤温度80℃，然后注入配好的电解液，经化成、除气后将留下的壳体侧面热压封口，制得锂离子电池。锂离子电池为厚度4mm、宽度35mm、长度80mm的软包锂离子电池。

对比例2

除胶层浆料与实施例1不同以外，其余与实施例1相同。

<胶层浆料的制备>

将密封胶层中的聚合物溶解于二氯甲烷，得到固含量为40％的浆料，然后通过乳液冷冻干燥法，制备成平均粒径为5μm的颗粒型密封胶，然后将颗粒型密封胶与乳化剂、消泡剂、去离子水按照40wt％：0.2wt％：0.009wt％：59.791wt％混合，得到胶层浆料。

各实施例和对比例的制备参数及测试结果如表1、表2、表3和表4所示：

表1实施例1-4和对比例1-2的制备参数及测试结果

表2实施例2、5-7的制备参数及测试结果

表3实施例6、8-10的制备参数及测试结果

表4实施例11-16的制备参数及测试结果

表5实施例6、17-20的制备参数及测试结果

从实施例1-16和对比例1-2可以看出，极耳封装位置具有本申请共聚物胶层的锂离子电池，其镍极耳封装拉力、定向充爆冲开压力和耐电化学腐蚀时间明显提高，溶胀度明显下降，表明本申请的锂离子电池具有更高的极耳位置密封强度，更好的抗电解液溶胀性能。

从对比例1和对比例2可以看出，将对比例1中非颗粒型密封胶加工为对比例2中颗粒型密封胶后，材料的融熔温度提高2℃，但100C放电后，镍极耳处顶封仍会发生熔融。

从实施例1和对比例2可以看出，本申请胶层中，相同粒径的共聚物可以提供较高的镍极耳封装拉力和定向充爆压力，从而改善封装强度，同时材料的熔融温度提高，100C放电镍极耳处顶封未熔融，表明其具备较高的抗热性能。

从实施例1-4可以看出，随着共聚物的粒径增大，材料的融熔温度略有提高。实施例2中共聚物平均粒径为7μm时，极耳封装拉力和定向充爆冲开压力最大，封装强度最高，为最优实施例，这可能是由于热压后壳体内侧未融熔的共聚物颗粒的体积和密度影响了胶层的性能。

从实施例2和实施例5-7可以看出，相同粒径下，随着共聚物重均分子量的增大，共聚物的软化温度提高，抗电解液溶胀性能增强，但是当共聚物重均分子量增长到一定程度时，定向充爆冲开压力又有所下降。

从实施例6和实施例8-10可以看出，相同粒径下，随着共聚物结晶度的增大，共聚物的软化温度、封装强度、抗电解液溶胀性能和耐电化学腐蚀性能都有明显改善。

从实施例6和实施例17-20可以看出，随着共聚物等规度的增大，共聚物的软化温度、封装强度、抗电解液溶胀性能和耐电化学腐蚀性能都有明显改善，但是当等规度增大到一定程度时，共聚物的软化温度、封装强度、抗电解液溶胀性能和耐电化学腐蚀性能又有所下降。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电化学装置，其包括壳体、电极组件和极耳，

其特征在于，所述电极组件设置于所述壳体内，所述电极组件与所述极耳的端部连接，且所述极耳从所述壳体伸出；

所述壳体内侧与所述极耳之间设置有胶层；

所述胶层包含共聚物，形成所述共聚物的单体包括第一单体和第二单体；

所述第一单体为丙烯；

所述第二单体包括乙烯、偏氟乙烯、氯乙烯、丁二烯、异戊二烯、苯乙烯、丙烯腈、环氧乙烷、环氧丙烷、丙烯酸酯、醋酸乙烯酯或己内酯单体中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述共聚物包括颗粒，所述颗粒的粒径为1μm至10μm。

3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述壳体包括基材层、第一粘接层、金属箔层、第二粘接层以及密封层，所述密封层与所述胶层融合为一体。

4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述胶层的厚度为1μm至50μm。

5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一单体占所述共聚物的总单体量的30mol％至95mol％，所述第二单体占所述共聚物的总单体量的5mol％至70mol％。

6.根据权利要求1或5所述的电化学装置，其中，所述共聚物的等规度为45％至80％。

7.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述共聚物的重均分子量为400000g/mol至1000000g/mol。

8.根据权利要求1或5所述的电化学装置，其中，所述共聚物的结晶度为10％至40％。

9.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述共聚物的软化温度为130℃至170℃。

10.一种电子装置，其包括权利要求1-9任一项所述的电化学装置。

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