一种电化学装置及包括其的电子装置制造方法及图纸

本申请涉及一种电化学装置及包括其的电子装置。该电化学装置包括电解液、正极及负极，所述负极包括负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性材料，所述电解液包括氟代碳酸乙烯酯，1g所述负极活性材料对应的所述氟代碳酸乙烯酯的质量为A g，所述负极活性材料的比表面积为B m2/g，A的取值范围为0.01至0.1。本申请旨在保持电化学装置的循环性能的同时提升其快速充电性能。提升其快速充电性能。提升其快速充电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电化学装置及包括其的电子装置


[0001]本申请涉及储能
，尤其涉及一种电化学装置和包括该电化学装置的电子装置。

技术介绍

[0002]电化学装置(例如，锂离子电池)具有高能量密度，长循环寿命，及无记忆效应等优点，被广泛应用于穿戴设备、智能手机、无人机，甚至电动汽车等领域。随着锂离子电池应用的拓展及信息技术的发展，对锂离子电池提出了更高的性能要求——可进行快速充放电，同时具有优异的循环性能。
[0003]现有快速充放电技术的研究往往单一改善材料(石墨或优化电解液)，关注锂离子电池单一方面的阻抗，而缺少对整个体系的深入研究，导致无法实现充电速度的大幅度提升，在追求快速充放电性能的同时不得不降低其它方面的性能，例如循环性能。

技术实现思路

[0004]本申请从电化学装置体系出发，不仅考虑影响快速充放电性能的阻抗，而且考虑电解液的溶剂与电解液的成膜添加剂之间的关系、兼顾影响快速充放电性能的负极活性材料及隔离膜等因素，优化负极活性材料本身特性与电解液的成膜添加剂含量的关系，从而优化整个电化学装置体系。本申请旨在保持电化学装置的循环性能的同时提升其快速充电性能。
[0005]在一些实施例中，本申请提供了一种电化学装置，其包括电解液、正极及负极，所述负极包括负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性材料，所述电解液包括氟代碳酸乙烯酯，其中所述电化学装置满足关系式：
[0006]0.5<R
ct
/R
cp
<1.5，且R
ct
和R
cp
均小于35毫欧姆，
[0007]其中R
ct
表示25摄氏度时50％荷电状态下的电荷转移阻抗，R
cp
表示25摄氏度时50％荷电状态下的浓差极化阻抗；且
[0008]0.005≤A/B≤0.1，
[0009]其中，1g所述负极活性材料对应的所述氟代碳酸乙烯酯的质量为A g，所述负极活性材料的比表面积为B m2/g。
[0010]在一些实施例中，其中所述A的取值范围为0.01至0.1，所述B的取值范围为1.0至2.0。
[0011]在一些实施例中，其中所述电解液包含式I化合物：
[0012][0013]其中，R
11
选自氢、羟基、C1‑
20
烷基、C1‑
20
烷氧基、C2‑
20
链烯基、C6‑
30
芳基、或C6‑
30
芳氧基；
[0014]R
12
选自氢、C1‑
20
烷基、C2‑
20
链烯基、或C6‑
30
芳基；
[0015]其中，1g所述负极活性材料对应的所述式I化合物的质量为X g，X的取值范围为0.035至0.39。
[0016]在一些实施例中，其中所述X与所述A满足如下关系式：
[0017]0.67≤X/A≤20。
[0018]在一些实施例中，所述式I化合物包含下述化合物中的至少一种：乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸正丙酯、丙酸异丙酯、丙酸正丁酯、丙酸异丁酯、丙酸正戊酯、丙酸异戊酯、正丁酸乙酯、正丁酸正丙酯、异丁酸丙酯、正丁酸正戊酯、异丁酸正戊酯、正丁酸正丁酯、异丁酸异丁酯、或正戊酸正戊酯。
[0019]在一些实施例中，其中所述X与所述负极活性材料层的孔隙率P满足如下关系式：0.1≤X/P≤3，其中所述P的取值范围为0.13至0.35。
[0020]在一些实施例中，其中所述电解液还包含碳酸亚乙烯酯，其中1g所述负极活性材料对应的所述碳酸亚乙烯酯的质量为C g，所述B和所述C满足如下关系式：0.001≤C/B≤0.03。
[0021]在一些实施例中，其中所述式I化合物包含丙酸乙酯，1g所述负极活性材料对应的所述丙酸乙酯的质量为D g，且所述C和所述D满足如下关系式：1≤D/C≤240。
[0022]在一些实施例中，其中所述电解液进一步包含式II化合物或式III化合物中的至少一者：
[0023][0024]其中，R
21
及R
22
各自独立选自未经取代或经氟取代的C1‑5烷基，且R
21
及R
22
中的至少一者含氟；
[0025]R
31
及R
32
各自独立选自未经取代或经氟取代的C1‑
20
烷基，且R
31
及R
32
中的至少一者含氟，Y选自
‑
O
‑
或
[0026]在一些实施例中，其中1g所述负极活性材料对应的所述式II化合物的质量为0.015g至0.15g。在一些实施例中，其中1g所述负极活性材料对应的所述式III化合物的质量为0.015g至0.065g。
[0027]在一些实施例中，所述式II化合物包含下述化合物中的至少一种：二氟乙酸甲酯、二氟乙酸乙酯、二氟乙酸丙酯、二氟丙酸甲酯、二氟丙酸乙酯、二氟丙酸丙酯、氟乙酸甲酯、氟乙酸乙酯、氟乙酸丙酯、三氟乙酸甲酯、三氟乙酸乙酯、或三氟乙酸丙酯；
[0028]所述式III化合物包含下述化合物中的至少一种：1,1,2,2
‑
四氟乙基
‑
2,2,2
‑
三氟乙基醚、或全氟(2
‑
甲基
‑3‑
戊酮)。
[0029]本申请的另一个方面提供了一种电子装置，所述电子装置包括如上所述的电化学装置。
[0030]本申请旨在保持电化学装置的循环性能的同时提升其快速充电性能。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
[0031]图1演示了锂离子电池传输过程中的R
ct
及R
cp
[0032]图2给出了一个实施例中负极活性材料的一次颗粒与二次颗粒示意图。
[0033]图3A为R
ct
的模拟等效电路。
[0034]图3B为一个实施例中锂离子电池的EIS测试图。
具体实施方式
[0035]本申请的实施例将会被详细的描述在下文中。本申请的实施例不应该被解释为对本申请要求保护范围的限制。除非另外明确指明，本文使用的下述术语具有下文指出的含义。
[0036]如本文中所使用，术语“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述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所述数值的
±
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
±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，其包括电解液、正极及负极，所述负极包括负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性材料，所述电解液包括氟代碳酸乙烯酯，且0.005≤A/B≤0.1，其中，1g所述负极活性材料对应的所述氟代碳酸乙烯酯的质量为A g，所述负极活性材料的比表面积为B m2/g，所述A的取值范围为0.01至0.1。2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述电化学装置满足关系式：0.5<R
ct
/R
cp
<1.5，且R
ct
和R
cp
均小于35毫欧姆，其中R
ct
表示25摄氏度时50％荷电状态下的电荷转移阻抗，R
cp
表示25摄氏度时50％荷电状态下的浓差极化阻抗。3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中B的取值范围为1.0至2.0。4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述电解液包含式I化合物：其中，R
11
选自氢、羟基、C1‑
20
烷基、C1‑
20
烷氧基、C2‑
20
链烯基、C6‑
30
芳基、或C6‑
30
芳氧基；R
12
选自氢、C1‑
20
烷基、C2‑
20
链烯基、或C6‑
30
芳基；其中，1g所述负极活性材料对应的所述式I化合物的质量为X g，X的取值范围为0.035至0.39。5.根据权利要求4所述的电化学装置，其中所述X与所述A满足如下关系式：0.67≤X/A≤20。6.根据权利要求4所述的电化学装置，其中所述式I化合物包含下述化合物中的至少一种：乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸正丙酯、丙酸异丙酯、丙酸正丁酯、丙酸异丁酯、丙酸正戊酯、丙酸异戊酯、正丁酸乙酯、正丁酸正丙酯、异丁酸丙酯、正丁酸正戊酯、异丁酸正戊酯、正丁酸正丁酯、异丁酸异丁酯、或正戊酸正戊酯。7.根据权利要求4所述的电化学装置，其中所述X与所述负极活性材料层的孔隙率P满足如下关系式：0.1≤X/P≤3，其中所述P的取值范围为0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔辉，郑建明，王翔，管明明，
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：