负极极片与包含其的电化学装置及电子装置制造方法及图纸

本申请实施例涉及一种负极极片与包含其的电化学装置及电子装置。所述负极极片包括：集流体、第一负极结构层以及第二负极结构层。所述第一负极结构层包含第一骨架材料，且所述第二负极结构层包含第二骨架材料，其中所述第一负极结构层设置于所述集流体与所述第二负极结构层之间，且所述第一骨架材料相较于所述第二骨架材料具有较高的锂离子还原电位或电子电导率。本申请所提供的双层结构的负极极片在充电时，能够提高负极极片的空间利用率，同时提高电化学装置的倍率性能，抑制锂枝晶的生成，并减少所述负极极片的体积变化量，从而提高了电化学装置的安全性能和循环性能。高了电化学装置的安全性能和循环性能。高了电化学装置的安全性能和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
负极极片与包含其的电化学装置及电子装置
[0001]本申请是申请日为2019年3月25日，申请号为“201910227266.2”，而专利技术名称为“负极极片与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]本申请的实施例涉及储能
，更具体地，涉及负极极片及包含其的电化学装置。

技术介绍

[0003]电化学装置(例如，锂离子电池)已伴随着科技的进步及环保要求的提高进入了我们日常的生活。为了满足电子装置对于电化学装置的高能量性能的需求，使得电化学装置的能量密度越来越高，伴随而来的安全风险也越来越突出。因此，探索具有良好安全性能的电化学装置就显得尤为重要。
[0004]为了提升锂离子电池的能量密度以及工作电压，使用锂金属作为负极极片是其中一个可行的研究方案。然而使用锂金属作为负极极片在充放电循环时可能会导致各种问题，例如与电解液产生副反应、锂枝晶的形成以及负极极片的体积改变率增大等，从而对锂离子电池造成安全性能以及循环性能上的损害。因此，仍有必要对负极极片的结构做进一步的改良以获得具有较高离子电导率及良好的结构稳定性的负极极片。

技术实现思路

[0005]鉴于
技术介绍
中存在的问题，本申请提供一种负极极片与包含其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]在一些实施例中，本申请提供了一种负极极片，其包括：集流体、第一负极结构层以及第二负极结构。所述第一负极结构层包含第一骨架材料且所述第二负极结构层包含第二骨架材料，其中所述第一负极结构层设置于所述集流体与所述第二负极结构层之间，且所述第一骨架材料相较于所述第二骨架材料具有较高的锂离子还原电位或电子电导率。
[0007]根据一些实施例，所述第一骨架材料的锂离子还原电位为约
‑
50mV至约250mV，且所述第二骨架材料的锂离子还原电位为约
‑
100mV至约200mV。
[0008]根据一些实施例，所述第一骨架材料的电子电导率为约1
×
10
‑2S/m至约6.30
×
107S/m，且所述第二骨架材料的电子电导率为约1
×
10
‑
25
S/m至约5.95
×
107S/m。
[0009]根据一些实施例，所述负极极片进一步包含至少一个第三负极结构层，所述第三负极结构层包含第三骨架材料，其中所述第二负极结构层设置于所述第一负极结构层与所述第三负极结构层之间，且所述第二骨架材料相较于所述第三骨架材料具有较高的锂离子还原电位或电子电导率。
[0010]根据一些实施例，所述负极极片包含多个所述第三负极结构层，其中多个所述第三负极结构层中的任一者所包含的第三骨架材料，相较于其他离所述集流体较远的第三负极结构层所包含的第三骨架材料具有较高的锂离子还原电位或电子电导率。
[0011]根据一些实施例，所述第一骨架材料、第二骨架材料及第三骨架材料各自独立选自由高分子聚合物、碳基材料、金属材料、固态电解质材料、复合材料及其组合所组成的群组。
[0012]根据一些实施例，所述高分子聚合物选自由聚环氧乙烷、聚酰亚胺、聚丙烯酸、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚氟乙烯、聚醚醚酮、聚酯、聚偏二氯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、其衍生物及其组合所组成的群体。
[0013]根据一些实施例，所述碳基材料选自由多孔碳、碳纳米管、碳纤维、石墨烯、中空碳球及其组合所组成的群组。
[0014]根据一些实施例，所述金属材料选自铜、银、金、镍及其合金所组成的群组。
[0015]根据一些实施例，所述固态电解质材料选自由磷酸锂(Li3PO4)、锂钛磷酸盐(Li
x
Ti
y
(PO4)3，其中0<x<2且0<y<3)、锂铝钛磷酸盐(Li
x
Al
y
Ti
z
(PO4)3，其中0<x<2，0<y<1，且0<z<3)、Li
1+x+y
(Al,Ga)
x
(Ti,Ge)2‑
x
Si
y
P3‑
y
O
12
，其中，0≤x≤1且0≤y≤1、锂镧钛酸盐(Li
x
La
y
TiO3，其中0<x<2且0<y<3)、锂锗硫代磷酸盐(Li
x
Ge
y
P
z
S
w
，其中0<x<4，0<y<1，0<z<1，且0<w<5)、锂氮化物(Li
x
N
y
，其中0<x<4，0<y<2)、SiS2玻璃(Li
x
Si
y
S
z
，其中0≤x<3，0<y<2，且0<z<4)、P2S5玻璃(Li
x
P
y
S
z
，其中0≤x<3，0<y<3，且0<z<7)、Li2O、LiF、LiOH、Li2CO3、LiAlO2、Li2O
‑
Al2O3‑
SiO2‑
P2O5‑
TiO2‑
GeO2陶瓷、石榴石陶瓷(Li
3+x
La3M2O
12
，其中0≤x≤5，且M为Te、Nb、或Zr)及其组合所组成的群组。
[0016]根据一些实施例，所述复合材料是由高分子聚合物、碳基材料、金属材料、固态电解质材料及其组合所组成的群组所构成的骨架材料，且所述骨架材料的内外表面上经选自由高分子聚合物、碳基材料、金属材料、固态电解质材料、绝缘材料及其组合所组成的群组的另一种材料覆盖，其中所述绝缘材料选自由HfO2、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、BaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、Al2O3、TiO2、SiO2及其组合所组成的群组。
[0017]根据一些实施例，所述第一负极结构层的孔隙率为30％至98％，及所述第二负极结构层的孔隙率为30％至98％。
[0018]根据一些实施例，所述第一负极结构层与所述第二负极结构层的厚度为0.1μm至1mm，所述负极极片的总厚度为0.1μm至2mm。
[0019]在一些实施例中，本申请提供了一种电化学装置，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极极片，其包括：集流体；第一负极结构层，所述第一负极结构层包含第一骨架材料；以及第二负极结构层，所述第二负极结构层包含第二骨架材料，其中所述第一负极结构层设置于所述集流体与所述第二负极结构层之间，且所述第一骨架材料的锂离子还原电位大于所述第二骨架材料的锂离子还原电位，其中所述第一骨架材料的锂离子还原电位为
‑
50mV至250mV，且所述第二骨架材料的锂离子还原电位为
‑
100mV至200mV，其中所述第一负极结构层的厚度为0.1μm至1mm，且所述负极极片的总厚度为0.1μm至2mm。2.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述第一骨架材料的电子电导率大于所述第二骨架材料的电子电导率。3.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述第一骨架材料的电子电导率为1
×
10
‑2S/m至6.30
×
107S/m，且所述第二骨架材料的电子电导率为1
×
10
‑
25
S/m至5.95
×
107S/m。4.根据权利要求1所述的负极极片，其进一步包含至少一个第三负极结构层，所述第三负极结构层包含第三骨架材料，其中所述第二负极结构层设置于所述第一负极结构层与所述第三负极结构层之间，且所述第二骨架材料相较于所述第三骨架材料具有较高的锂离子还原电位或电子电导率。5.根据权利要求4所述的负极极片，其包含多个所述第三负极结构层，其中多个所述第三负极结构层中的任一者所包含的第三骨架材料，相较于其他离所述集流体较远的第三负极结构层所包含的第三骨架材料具有较高的锂离子还原电位或电子电导率。6.根据权利要求4或5所述的负极极片，其中，所述第一骨架材料、第二骨架材料及第三骨架材料各自独立选自高分子聚合物、碳基材料、金属材料、固态电解质材料、复合材料中的一种或多种。7.根据权利要求6所述的负极极片，其中，所述高分子聚合物选自由聚环氧乙烷、聚酰亚胺、聚丙烯酸、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚氟乙烯、聚醚醚酮、聚酯、聚偏二氯乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、以上组份的衍生物及以上组份的组合所组成的群体；所述碳基材料选自多孔碳、碳纳米管、碳纤维、石墨烯、中空碳球中的一种或多种；所述金属材料选自铜、银、金、镍及以上组份的合金所组成的群组；以及所述固态电解质材料选自磷酸锂Li3PO4、锂钛磷酸盐Li
x
Ti
y
(PO4)3，其中0<x<2且0<y<3、锂铝钛磷酸盐Li
x
Al
y
Ti
z
(PO4)3，其中0<x<2，0<y<1，且0<z<3、Li
1+x+y
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，文倩，张益博，胡乔舒，
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：