电化学装置及其制备方法和电子装置制造方法及图纸

本申请的实施例提供了电化学装置及其制造方法和电子装置。电化学装置包括：正极极片，包括正极活性材料层；负极极片，包括负极活性材料层；隔离膜，设置在正极极片和负极极片之间。其中，正极活性材料层的表层的氟元素和氮元素的质量比为a，负极活性材料层的表层的氟元素和氮元素的质量比为b，3≤a≤50，30≤b≤300。本申请通过控制正极活性材料层和负极活性材料层的表层的氟元素和氮元素的质量比，使得在负极表面形成稳定的负极固体电解质相界面膜(SEI)，并且在正极表面形成稳定的正极固体电解质相界面膜(CEI)，从而改善电化学装置的循环性能。的循环性能。的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
电化学装置及其制备方法和电子装置


[0001]本申请涉及电子
，尤其涉及电化学装置及其制备方法和电子装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着电子产品和电动汽车的快速发展，对电化学装置(例如，锂离子电池)的循环性能的要求也越来越高。虽然目前存在各种各样的方法来改进电化学装置的循环性能，但是并不是在每个方面都已完全令人满意，期待这方面的进一步改进。

技术实现思路

[0003]本申请的实施例提供了一种电化学装置，包括：正极极片，正极极片包括正极活性材料层；负极极片，负极极片包括负极活性材料层；隔离膜，隔离膜设置在正极极片和负极极片之间。在一些实施例中，正极活性材料层的表层的氟元素和氮元素的质量比为a，负极活性材料层的表层的氟元素和氮元素的质量比为b，3≤a≤50，30≤b≤300。
[0004]在一些实施例中，2≤b/a≤10。在一些实施例中，20≤a≤50，70≤b≤300。在一些实施例中，3.30≤b/a≤3.90。在一些实施例中，5.90≤b/a≤8.10。
[0005]在一些实施例中，正极活性材料层的表层和负极活性材料层的表层的厚度为10nm。在一些实施例中，正极活性材料层的表层不包含正极活性材料，负极活性材料层的表层不包含负极活性材料。
[0006]在一些实施例中，电化学装置还包括电解液，电解液包括含氟化合物或腈类化合物中的至少一种。
[0007]在一些实施例中，含氟化合物包括氟代碳酸乙烯酯、三氟代碳酸丙烯酯、三氟乙基甲基碳酸酯、氟代羧酸酯或氟代醚中的至少一种。
[0008]在一些实施例中，腈类化合物包括单腈化合物、二腈化合物或三腈化合物中的至少一种。在一些实施例中，单腈化合物包括乙腈或对甲基苯甲腈中的至少一种。在一些实施例中，二腈化合物包括丙二腈、丁二腈、己二腈、戊二腈、辛二腈或癸二腈中的至少一种。在一些实施例中，三腈化合物包括己烷三腈或1,3,5
‑
戊烷三甲腈中的至少一种。
[0009]在一些实施例中，负极极片包括负极活性材料，所述负极活性材料包括硅材料，硅材料包括硅、硅氧化合物、硅碳化合物或硅合金中的至少一种。
[0010]在一些实施例中，正极极片包括正极活性材料，正极活性材料包括钴酸锂、锂镍钴锰氧化物或锂镍钴铝氧化物中的至少一种，电化学装置的荷电状态为100％时，电化学装置的开路电压大于等于4.15V。
[0011]在一些实施例中，正极活性材料包括钴酸锂，电化学装置的荷电状态为100％时，电化学装置的开路电压大于等于4.35V。
[0012]本申请的另一实施例提供了一种电子装置，包括上述的电化学装置。
[0013]本申请的又一实施例提供了一种电化学装置的制备方法。制备方法包括：将电化学装置的负极极片进行预锂化；向电化学装置中加入第一电解液进行第一化成，其中，第一
电解液包括含氟化合物；向电化学装置加入第二电解液进行第二化成，其中，第二电解液包括含氟化合物和腈类化合物。
[0014]在一些实施例中，含氟化合物包括氟代碳酸乙烯酯、三氟代碳酸丙烯酯、三氟乙基甲基碳酸酯、氟代羧酸酯或氟代醚中的至少一种。
[0015]在一些实施例中，腈类化合物包括单腈化合物、二腈化合物或三腈化合物中的至少一种。
[0016]在一些实施例中，单腈化合物包括乙腈或对甲基苯甲腈中的至少一种。在一些实施例中，二腈化合物包括丙二腈、丁二腈、己二腈、戊二腈、辛二腈或癸二腈中的至少一种。在一些实施例中，三腈化合物包括己烷三腈或1,3,5
‑
戊烷三甲腈中的至少一种。
[0017]在一些实施例中，基于所述第一电解液的质量，所述含氟化合物的质量百分含量为5％至40％。在一些实施例中，基于所述第二电解液的质量，所述含氟化合物的质量百分含量为5％至40％。在一些实施例中，基于所述第二电解液的质量，所述腈类化合物的质量百分含量为1％至6％。
[0018]本申请通过控制正极活性材料层和负极活性材料层的表层的氟元素和氮元素的质量比，使得在负极表面形成稳定的负极固体电解质相界面膜(SEI)，并且在正极表面形成稳定的正极固体电解质相界面膜(CEI)，从而改善电化学装置的循环性能。
附图说明
[0019]图1示出了本申请的实施例的电化学装置的展开剖面图。
[0020]图2示出了本申请的实施例的图1的电化学装置的更详细的视图。
具体实施方式
[0021]下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本申请，但不以任何方式限制本申请。
[0022]本申请的一些实施例提供了一种电化学装置，图1示出了本申请的实施例的电化学装置的展开剖面图。电化学装置包括正极极片10、负极极片12以及设置于正极极片10和负极极片12之间的隔离膜11。在一些实施例中，正极极片10、负极极片12和隔离膜11以卷绕或叠片方式组成电极组件，电极组件容纳于壳体中。
[0023]如图2所示，在一些实施例中，正极极片10可以包括正极集流体101和涂覆在正极集流体101上的正极活性材料层102。应该理解，虽然图2中示出了在正极集流体101的两侧均设置有正极活性材料层102，但是在一些实施例中，可以仅在正极集流体101的一侧设置正极活性材料层102。此外，在一些实施例中，正极极片10可以仅存在正极活性材料层102，而没有正极集流体101。在一些实施例中，负极极片12可以包括负极集流体121和涂覆在负极集流体121上的负极活性材料层122。应该理解，虽然图2中示出了在负极集流体121的两侧均设置有负极活性材料层122，但是在一些实施例中，可以仅在负极集流体121的一侧设置负极活性材料层122。此外，在一些实施例中，负极极片12可以仅存在负极活性材料层122，而没有负极集流体121。
[0024]通常地，负极固体电解质相界面膜(SEI，Solid Electrolyte Interphase)和正极固体电解质相界面膜(CEI，Cathod Electrolyte Interphase)的稳定性极大地影响电化学
装置的循环性能。为了形成稳定的SEI膜，在电解液中加入一些负极成膜添加剂，例如氟代碳酸乙烯酯(FEC)。同时，为了形成稳定的CEI膜，在电解液中加入一些正极成膜添加剂，例如腈类化合物。然而，腈类化合物容易在负极表面被还原，并且还原产物会恶化负极的SEI膜的性能，从而劣化电化学装置的循环性能。
[0025]因此，本申请可以采用负极预锂化并分次注液化成的方法，第一次注入的电解液中含有含氟化合物，而不含有腈类化合物，先在负极表面形成稳定的SEI；第二次注入的电解液包含含氟化合物和腈类化合物，在正极表面形成CEI膜。通过分两次加入电解液，第一电解液中不含有腈类化合物，避免了腈类化合物在负极表面发生还原反应影响SEI膜的形成，实现了负极的SEI膜和正极的CEI膜的分别调控，从而减少腈类化合物对负极的SEI膜的恶化，获得稳定的正极的CEI膜和负极的SEI膜。由于形成的负极的SEI膜含有负极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学装置，包括：正极极片，包括正极活性材料层；负极极片，包括负极活性材料层；隔离膜，设置在所述正极极片和所述负极极片之间；其中，所述正极活性材料层的表层的氟元素和氮元素的质量比为a，所述负极活性材料层的表层的氟元素和氮元素的质量比为b，3≤a≤50，30≤b≤300。2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，2≤b/a≤10。3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，20≤a≤50，70≤b≤300。4.根据权利要求2所述的电化学装置，其中，3.30≤b/a≤3.90，或5.90≤b/a≤8.10。5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述正极活性材料层的表层和所述负极活性材料层的表层的厚度为10nm。6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电化学装置还包括电解液，所述电解液包括含氟化合物或腈类化合物中的至少一种。7.根据权利要求6所述的电化学装置，其中，所述含氟化合物包括氟代碳酸乙烯酯、三氟代碳酸丙烯酯、三氟乙基甲基碳酸酯、氟代羧酸酯或氟代醚中的至少一种。8.根据权利要求6所述的电化学装置，其中，所述腈类化合物包括单腈化合物、二腈化合物或三腈化合物中的至少一种。9.根据权利要求8所述的电化学装置，其中，所述单腈化合物包括乙腈或对甲基苯甲腈中的至少一种；所述二腈化合物包括丙二腈、丁二腈、己二腈、戊二腈、辛二腈或癸二腈中的至少一种；所述三腈化合物包括己烷三腈或1,3,5
‑
戊烷三甲腈中的至少一种。10.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述负极极片包括负极活...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋晨曦，张亚菲，余红明，陶兴华，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：