电化学装置以及电子装置制造方法及图纸

本申请涉及电池技术领域，具体地涉及一种电化学装置，其包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体、设置在所述正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层，所述正极活性材料层表面的至少一部分区域上具有保护层，所述保护层包括有机化合物，所述正极活性材料层的厚度与所述保护层的厚度比为10∶1至200∶1。在本申请提供的电化学装置中，正极极片暴露于空气一侧的外表面设置了一层有机保护层，使得在电化学装置制作过程中正极极片不与空气中的CO2直接接触并发生反应，避免在转运和操作过程中与CO2反应，从而保证加工性能，确保电化学装置的存储性能不受影响。本申请还提供一种包括上述电化学装置的电子装置。电化学装置的电子装置。电化学装置的电子装置。

【技术实现步骤摘要】
电化学装置以及电子装置


[0001]本申请涉及电池
，具体地涉及一种电化学装置以及包括该电化学装置的电子装置。

技术介绍

[0002]随着化石能源的日益枯竭及环境污染的压力的增大，3C、汽车等行业迫切需要一种新型能源为其提供驱动，锂离子电池由于具有能量密度高、无记忆效应、工作电压高等特点脱颖而出，成为新能源产品的首选方案。
[0003]锂离子电池主要由电解液、正极极片、负极极片、隔膜和外壳组成。锂离子电池高镍三元正极活性材料的理论比容量高，安全性能高，相对于锂电极的电势约为4.3V，有希望成为新一代的锂离子电池正极活性材料。然而，锂离子电池高镍三元正极活性材料由于表面结构不稳定。一方面，在浆料的配制过程中易吸收水分和二氧化碳，浆料粘度反弹剧烈，造成无法正常涂布。另一方面，正极极片中的高镍材料容易在吸收水分的同时吸收空气中的二氧化碳，导致表面附着一层非电化学活性的碳酸氢盐、碳酸盐和碱式碳酸盐。使用这些正极极片制成的锂电子电池在高温存储时产气严重。
[0004]因此，需要开发出性能更加优异的正极活性材料，以进一步改善锂离子电池的性能。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种电化学装置，解决现有技术中锂离子电池的正极活性材料和正极极片在加工过程中对空气敏感的技术难题。
[0006]本申请的目的是通过以下技术方案实现的。
[0007]本申请的一方面提供一种电化学装置，所述电化学装置包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体、设置在所述正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层、所述正极活性材料层表面的至少一部分区域上具有保护层，所述保护层包括有机化合物，所述正极活性材料层的厚度与所述保护层的厚度比为10∶1至200∶1。
[0008]在本申请中，所述正极活性材料层与所述保护层的厚度比设置在10∶1至200∶1的范围内，可以获取理想的结果。若厚度比过大，则会导致电池的能量密度降低，若厚度比过小，则正极极片达不到疏水的目的，导致正极活性材料吸收空气中的水分，恶化电化学装置的存储性能。
[0009]在本申请提供的电化学装置中，正极极片暴露于空气一侧的外表面设置了一层保护层，使得在电化学装置的制作过程中正极极片不与空气中的CO2直接接触并发生反应，避免在转运和操作过程中与CO2反应，从而保证加工性能，确保电化学装置的存储性能不受影响。
[0010]在本申请的一些实施方式中，所述保护层的厚度为200nm至10μm。在这个厚度范围内，可以保证保护层完好地隔离空气，使正极极片在空气中更加稳定。若保护层厚度小于
200nm，则该厚度过小，导致保护层对正极极片的保护效果不佳。若保护层厚度大于10μm，则会导致正极极片阻抗增加，恶化电化学装置的性能。
[0011]在本申请的一些实施方式中，所述保护层对水的接触角为100
°
至180
°
。保护层对水的接触角越大，正极极片的疏水性越好，正极极片越不容易吸水而发生副反应。
[0012]在本申请的一些实施方式中，所述保护层为有机化合物层。进一步地，所述有机化合物包括芳香化合物、硅烷化合物中的至少一种。芳香化合物具有苯基基团，苯基能够与正极活性材料表面的氧原子发生配位反应。同时，苯环本身具有疏水性。硅烷化合物具有长链结构，长链结构具有疏水性。硅烷化合物能够与正极活性材料表面的羟基(-OH)发生水解反应，使硅烷类化合物的一端粘附在正极活性材料层的表面，另一端产生疏水作用。在本申请中，将芳香化合物或硅烷化合物涂覆到正极活性材料的表面后，化合物分子的一端能够化学反应吸附在正极活性材料的表面，另一端的长链或苯环结构作为疏水基团，起到疏水作用。
[0013]在本申请的一些实施方式中，芳香化合物可以包括本领域常见的芳香化合物。作为举例，所述芳香化合物选自甲苯、乙苯、二甲苯、萘及其衍生物、蒽及其衍生物、菲及其衍生物、苯乙烯、苯乙炔、苯酚、对苯酚、硝基苯、溴苯、苯硼酸、苯磺酸、苯甲酸、苯甲醛和2，6-二甲基对苯酚中的至少一种。
[0014]在本申请的一些实施方式中，所述硅烷化合物选自烷基和/或烷氧基取代的硅烷化合物和氟取代的硅烷化合物中的至少一种。作为举例，所述硅烷化合物选自正辛基三甲氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷、正十六烷基三甲氧基硅烷、3，3，3-三氟丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷和1H，1H，2H，2H-十七氟癸基三甲氧基硅烷中的至少一种。
[0015]在本申请的一些实施方式中，以所述正极活性材料的总质量计，所述正极活性材料中的硅元素的质量分数为0.01％至5％。通过限定硅元素的含量，可以间接地限定正极活性材料中硅烷化合物的含量。含硅有机化合物的含量过低，则无法达到预期的效果，而硅烷化合物含量过高，则导致电化学装置的性能恶化。
[0016]在本申请的一些实施方式中，保护层中的有机化合物选自苯酚(C6H5OH)、苯硼酸(C6H7BO2)、三甲基苯酚(C9H
12
O)、1H，1H，2H，2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(C
16
H
19
F
17
O3Si)、1H，1H，2H，2H-十七氟癸基三甲氧基硅烷(C
13
H
13
F
17
O3Si)、1H，1H，2H，2H-全氟辛基三甲氧基硅烷(C
11
H
13
F
13
O3Si)和正十二烷基三甲氧基硅烷(C
15
H
34
O3Si)、辛基三乙氧基硅烷(C
14
H
32
O3Si)、三甲氧基甲硅烷(H3C(CH2)
15
Si(OCH3)3)、戊基三乙氧基硅烷(C
11
H
26
O3Si)、十六烷基三甲氧基硅烷(H3C(CH2)
15
Si(OCH3)3)、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷(C
12
H
26
O5Si)、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙二醇或聚乙烯醇、羧甲基淀粉钠([C6H7O2(OH)2OCH2COONa]n)中的至少一种。上述有机化合物涂覆在正极活性材料层的表面，可以更好地提高正极极片的稳定性。有机化合物的沸点优选在200-300℃的范围内。当有机化合物的沸点在这个范围内时，即使在制备工艺的涂布过程中需要高温干燥处理，也尽可能地减少有机化合物的挥发，从而提高有机化合物与正极极片的结合量，进一步节约成本。
[0017]在本申请的电化学装置中，正极集流体的种类不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。例如，正极集流体可为铝箔、镍箔或高分子导电膜，优选地，所述正极集流体为铝箔。
[0018]在本申请的电化学装置中，正极活性材料层包括正极活性材料、导电剂和粘结剂。
正极活性材料可以是本领域常见的正极活性材料。在本申请的一些实施方式中，正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，所述正极极片包括正极集流体、设置在所述正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层，所述正极活性材料层表面的至少一部分区域上具有保护层，所述保护层包括有机化合物，所述正极活性材料层的厚度与所述保护层的厚度之比为10∶1至200∶1。2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述保护层的厚度为200nm至10μm。3.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述保护层对水的接触角为100
°
至180
°
。4.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述有机化合物包括芳香化合物或硅烷化合物中的至少一种；所述芳香化合物包括甲苯、乙苯、二甲苯、萘及其衍生物、蒽及其衍生物、菲及其衍生物、苯乙烯、苯乙炔、苯酚、对苯酚、硝基苯、溴苯、苯硼酸、苯磺酸、苯甲酸、苯甲醛或2,6-二甲基对苯酚中的至少一种；所述硅烷化合物包括正辛基三甲氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷、正十六烷基三甲氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷或1H,1H,2H,2H-十七氟癸基三甲氧基硅烷中的至少一种。5.根据权利要求4所述的电化学装置，其特征在于，以所述正极活性材料的质量计，所述正极活性材料中的硅元素的质量分数为0.01％至5％。6.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述正极活性材料包含通式...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷风，程世杨，郎野，徐磊敏，
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：