电化学装置及电子装置制造方法及图纸

本申请提供了电化学装置及电子装置，其中，电化学装置包括正极极片及负极极片，所述负极极片包括负极集流体及设置于所述负极集流体表面的负极活性物质层；所述负极活性物质层包括活性材料层及位于所述活性材料层表面的含锂层；所述活性材料层包括SiOC材料及石墨。本申请提供的负极材料可以提高电化学装置的首周库伦效率，提高能量密度。提高能量密度。提高能量密度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学装置及电子装置


[0001]本申请涉及储能
，具体地讲，涉及电化学装置及电子装置。

技术介绍

[0002]目前，硅基负极材料具有较高的克容量，被认为是最具有应用前景的下一代锂离子负极材料。但是硅的低电导性(>108Ω.cm)，以及其在充放电过程中具有约300％的体积膨胀并生成不稳定的固体电解质界面膜(SEI)，硅负极材料在充放电过程中会粉化从集流体上掉落，使得活性物质与集流体之间失掉电接触，导致电化学性能变差，容量衰减、循环稳定性下降，一定程度上阻碍了其进一步的应用。目前改善硅材料电化学性能的方法有将硅材料与碳材料复合，其中，SiOC材料由于体积膨胀最小而引起了市场的关注，但是SiOC材料通过Si
‑
O键的断裂实现储锂，会形成不可逆的LiSiO4，使得SiOC材料的首周库伦效率低，降低电化学装置的能量密度。

技术实现思路

[0003]鉴于此，本申请提出了电化学装置及电子装置，可以提高电化学装置的首周库伦效率，提高能量密度。
[0004]第一方面，本申请提供一种电化学装置，包括正极极片及负极极片，所述负极极片包括负极集流体及设置于所述负极集流体表面的负极活性物质层；所述负极活性物质层包括活性材料层及位于所述活性材料层表面的含锂层；所述活性材料层包括SiOC材料及石墨。
[0005]在一些可行的实施方式中，所述含锂层包含稳定锂金属粉末。
[0006]在一些可行的实施方式中，所述电化学装置满足以下特征(1)至(4)中的至少一者：
[0007](1)通过X射线衍射法对所述负极活性物质层进行分析得到的Si2p谱中，Si2p的结合能峰位包括101.4eV
±
0.3eV、102.2eV
±
0.3eV、103.1eV
±
0.3eV、104.40eV
±
0.3eV中的至少一种；
[0008](2)通过X射线衍射法对所述负极活性物质层进行分析得到Li的结合能峰位在55.6eV
±
0.3eV之间；
[0009](3)通过X射线衍射法对所述负极活性物质层进行分析，所述负极活性物质层具有Li
22
Si5衍射峰、Li
22
Ge5衍射峰、Li
22
Sn5衍射峰、Li2O衍射峰、Li2SiO3衍射峰或Li2Si2O5衍射峰中的至少一种；
[0010](4)通过固体核磁共振技术对所述负极活性物质层进行分析得到Si的化学位移值，Si的化学位移值包括
‑
5ppm
±
1ppm、
‑
35ppm
±
1ppm、
‑
75ppm
±
1ppm与
‑
100ppm
±
1ppm，且Si在
‑
5ppm
±
1ppm处的化学位移峰的半峰宽K满足以下关系：7ppm<K<28ppm。
[0011]在一些可行的实施方式中，所述电化学装置满足以下特征(5)至(9)中的至少一者：
[0012](5)所述SiOC材料与石墨的混合粉末的中值粒径为R1μm，R1的取值范围为0.01至50；
[0013](6)所述稳定锂金属粉末的中值粒径为R2μm，R2的取值范围为0.1至20；
[0014](7)所述活性材料层的厚度为D1μm，D1的取值范围为40至150；
[0015](8)所述含锂层的厚度为D2μm，D2的取值范围为2至20；
[0016](9)当所述电化学装置在满充状态下，通过X射线衍射法，所述负极活性物质层具有Li
15
Si4的衍射峰。
[0017]在一些可行的实施方式中，所述电化学装置满足以下特征(10)至(11)中的至少一者：
[0018](10)所述稳定锂金属粉末的中值粒径R2与所述SiOC材料及石墨的混合粉末的中值粒径R1的比值范围满足：0.01≤R2/R1≤1；
[0019](11)所述活性材料层的厚度D1与所述含锂层的厚度D2的比值范围满足：2≤D1/D2≤20。
[0020]在一些可行的实施方式中，所述电化学装置满足以下特征(12)至(14)中的至少一者：
[0021](12)所述SiOC材料与所述石墨的质量比为5:95至45:55；
[0022](13)所述SiOC材料与所述石墨的总质量与所述稳定锂金属粉末的质量比为1.99至9；
[0023](14)所述石墨包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球中的至少一种。
[0024]在一些可行的实施方式中，所述电化学装置满足以下特征(15)至(16)中的至少一者：
[0025](15)所述负极活性物质层的粉末电导率为2.0S/cm至30.0S/cm；
[0026](16)所述负极活性物质层的电阻的取值范围为0.2Ω至1.0Ω。
[0027]在一些可行的实施方式中，所述负极活性物质层还包括粘结剂，所述粘结剂包括聚丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、海藻酸钠、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾、羟甲基纤维素钠、羟甲基纤维素钾中的至少一种。
[0028]在一些可行的实施方式中，所述电化学装置还包括电解液，所述电解液包括有机溶剂及锂盐；
[0029]所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸亚丙酯、丙酸丙酯或丙酸乙酯中的至少一种；和/或，
[0030]所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双草酸硼酸锂或二氟草酸硼酸锂中的至少一种。
[0031]第二方面，本申请还提供了一种电子装置，所述电子装置包括上述第一方面所述的电化学装置。
[0032]相对于现有技术，本申请至少具有以下有益效果：
[0033]本申请提供的电化学装置，活性材料层中SiOC材料与含锂层中的稳定锂金属粉末能够通过和电解液接触被活化，为电化学装置提供更多的活性锂离子，补充SiOC材料不可逆储锂后消耗的活性锂离子，提升负极材料的首次效率，提升电池的能量密度。
附图说明
[0034]图1为本申请实施例提供的负极极片的结构示意图；
[0035]图2为本申请实施例提供的电化学装置中的负极极片的固体核磁图谱；
[0036]图3为本申请实施例提供的负极极片增加含锂层前后的首周库伦效率对比图。
具体实施方式
[0037]以下所述是本申请实施例的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本申请实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请实施例的保护范围。
[0038]为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电化学装置，包括正极极片及负极极片，所述负极极片包括负极集流体及设置于所述负极集流体表面的负极活性物质层；其特征在于，所述负极活性物质层包括活性材料层及位于所述活性材料层表面的含锂层；所述活性材料层包括SiOC材料及石墨。2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述含锂层包含稳定锂金属粉末。3.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，其满足以下特征(1)至(4)中的至少一者：(1)通过X射线衍射法对所述负极活性物质层进行分析得到的Si2p谱中，Si2p的结合能峰位包括101.4eV
±
0.3eV、102.2eV
±
0.3eV、103.1eV
±
0.3eV、104.40eV
±
0.3eV中的至少一种；(2)通过X射线衍射法对所述负极活性物质层进行分析得到Li的结合能峰位在55.6eV
±
0.3eV之间；(3)通过X射线衍射法对所述负极活性物质层进行分析，所述负极活性物质层具有Li
22
Si衍射峰、Li
22
Ge衍射峰、Li
22
Sn衍射峰、Li2O衍射峰、Li2SiO3衍射峰或Li2Si2O5衍射峰中的至少一种；(4)通过固体核磁共振技术对所述负极活性物质层进行分析得到Si的化学位移值，Si的化学位移值包括
‑
5ppm
±
1ppm、
‑
35ppm
±
1ppm、
‑
75ppm
±
1ppm与
‑
100ppm
±
1ppm，且Si在
‑
5ppm
±
1ppm处的化学位移峰的半峰宽K满足以下关系：7ppm<K<28ppm。4.根据权利要求2所述的电化学装置，其特征在于，其满足以下特征(5)至(9)中的至少一者：(5)所述SiOC材料与石墨的混合粉末的中值粒径为R
1 um，R1的取值范围为0.01至50；(6)所述稳定锂金...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，
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：