本申请涉及负极及包含该负极的电化学装置及电子装置。负极包括：负极集流体以及负极活性材料层，且负极活性材料层包含硅基材料。其中，硅基材料以负极活性材料层的总重量计的重量比R与负极集流体的绝对强度符合σ满足以下公式：K＝σ/(1.4
【技术实现步骤摘要】
负极和包含其的电化学装置及电子装置
[0001]本申请是申请日为2020年1月2日，申请号为“202010001353.9”，而专利技术名称为“负极和包含其的电化学装置及电子装置”的中国专利技术专利申请的分案申请。
[0002]本申请涉及储能
，尤其涉及负极以及包括该负极的电化学装置及电子装置。
技术介绍
[0003]随着移动电子技术的高速发展，人们使用诸如手机、平板、笔记本电脑、无人机等的移动电子装置的频率和体验要求越来越高。因此，为电子装置提供能源的电化学装置(例如，锂离子电池)需要表现出更高的能量密度、更大的倍率、更高的安全性以及在反复充放电过程后更小的容量衰减。
[0004]在电化学装置领域中，采用具有高能量密度的材料作为负极活性材料是其中一个主要的研究方向。然而，具有高能量密度的材料(例如，硅基材料)往往存在与现有电芯结构不相匹配的问题，例如，电导性过低、膨胀率过高、加工性能不足等等。因此，针对采用高能量密度的材料作为负极活性材料的电化学装置，对其电芯结构(例如，负极、隔离膜及正极)的改进与优化是目前急需的研究课题。
技术实现思路
[0005]本申请提供一种负极和包含该负极的电化学装置及电子装置以试图在至少某种程度上解决至少一个存在于相关领域中的问题。
[0006]根据本申请的一个方面，本申请提供了一种负极，负极包括：负极集流体以及负极活性材料层，且负极活性材料层包含硅基材料。以负极活性材料层的总重量计，硅基材料的重量比R与负极集流体的绝对强度σ符合满足以下公式：K＝σ/(1.4
×
R+0.1)，其中K为关系系数，且关系系数大于或等于约4000N/m。
[0007]本申请负极通过限定硅基材料的重量比与负极集流体的绝对强度之间的关系，能够有效的降低负极活性材料层在充放电循环过程中的XY膨胀与变形，进而降低电化学装置的循环膨胀率并提高其循环性能及安全性能。
[0008]根据本申请的另一个方面，本申请提供了一种电化学装置，其包括：正极、隔离膜以及上述负极。
[0009]根据本申请的另一个方面，本申请提供了一种电子装置，电子装置包含上述的电化学装置。
[0010]本申请实施例的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述、显示、或是经由本申请实施例的实施而阐释。
附图说明
[0011]在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本申请的实施例。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。
[0012]图1为本申请实施例1与实施例6的循环容量曲线图。
[0013]图2为本申请实施例1与实施例6的锂离子电池循环膨胀率曲线图。
[0014]图3为本申请实施例16的X射线衍射图。
[0015]图4为本申请实施例19的X射线衍射图。
具体实施方式
[0016]本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。在本申请说明书全文中，将相同或相似的组件以及具有相同或相似的功能的组件通过类似附图标记来表示。在此所描述的有关附图的实施例为说明性质的、图解性质的且用于提供对本申请的基本理解。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。
[0017]如本文中所使用，术语“大致”、“大体上”、“实质”及“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，该术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于该数值的
±
10％的变化范围，例如小于或等于
±
5％、小于或等于
±
4％、小于或等于
±
3％、小于或等于
±
2％、小于或等于
±
1％、小于或等于
±
0.5％、小于或等于
±
0.1％、或小于或等于
±
0.05％。举例来说，如果两个数值之间的差值小于或等于该值的平均值的
±
10％(例如小于或等于
±
5％、小于或等于
±
4％、小于或等于
±
3％、小于或等于
±
2％、小于或等于
±
1％、小于或等于
±
0.5％、小于或等于
±
0.1％、或小于或等于
±
0.05％)，那么可认为两个数值“大体上”相同。
[0018]在本说明书中，除非经特别指定或限定之外，相对性的用词例如：“中央的”、“纵向的”、“侧向的”、“前方的”、“后方的”、“右方的”、“左方的”、“内部的”、“外部的”、“较低的”、“较高的”、“水平的”、“垂直的”、“高于”、“低于”、“上方的”、“下方的”、“顶部的”、“底部的”以及其衍生性的用词(例如“水平地”、“向下地”、“向上地”等等)应该解释成引用在讨论中所描述或在附图中所描示的方向。这些相对性的用词仅用于描述上的方便，且并不要求将本申请以特定的方向建构或操作。
[0019]另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于该范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。
[0020]在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一者”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的至少一者”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B(排除C)；A及C(排除B)；B及C(排除A)；或A、B及C的全部。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。
[0021]在电化学装置领域中，为了追求更高能量密度的电化学装置，替换具有更高克容量的负极活性材料是其中一个研究方向。硅具有高的理论克容量(4200mAh/g)，在锂离子电池中的应用有着广阔的前景。其中，中国专利CN107925074A公开了具有一定歧化的硅基材料(SiO
X
，0≤x)晶体作为负极活性材料能够有效的提高锂离子电池的首次充放电效率和循环性能。中国专利公开号为：CN107925074A的中国专利申请案中例示了硅基材料作为负极活性材料的具体实施例，其全文以引用方式并入本文中。但在充放电循环过程中，硅基材料在嵌锂的过程中会产生较大的体积膨胀，进而对负极集流体产生较大的作用力，从而导致负极发生XY膨胀与结构的变形。
[0022]中国专利CN103579578B公开了通过限定铜箔集流体的抗张强度和厚度，来抑制负极在充放电过本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种负极，其包括：负极集流体；及负极活性材料层，所述负极活性材料层包含硅基材料，其中所述负极集流体的绝对强度大于或等于500N/m。2.根据权利要求1所述的负极，其中所述负极集流体的厚度为1μm至15μm。3.根据权利要求1所述的负极，其中所述硅基材料包含通式M
y
SiO
x
所代表的组份中的一种或多种硅氧材料，其中0≤y≤4，0≤x≤4，且M为包含Li、Mg、Ti及Al中的至少一种。4.根据权利要求4所述的负极，所述硅氧材料的一次颗粒通过X射线衍射测试的衍射图案中归属于20.5
°
至21.5
°
范围内的第一峰强度为I1，归属于28.0
°
至29.0
°
范围内的第二峰强度为I2，其中0<I2/I1≤10。5.根据权利要求1所述的负极，其中所述硅基材料以所述负极活性材料层的总重量计的所述重量比为1％至70％。6.根据权利要求1所述的负极，其中所述负极活性材料层进一步包含粘结剂及导电剂，其中所述粘结剂包括聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸锂、...
【专利技术属性】
技术研发人员：王超，廖群超，崔航，谢远森，
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：
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