电化学装置和包含其的电子装置制造方法及图纸

本申请涉及电化学装置和包含其的电子装置。本申请公开了一种锂离子二次电池，其包含正极、负极、隔离膜和电解液。正极包含第一正极材料和第二正极材料，其中第一正极材料具有较好的循环稳定性和较高的首次库仑效率，且第二正极材料具有较高的首次充电比容量和较低的首次库仑效率，可以补充因生成SEI造成的活性锂损失。本申请提供的锂离子二次电池具有倍率性能好和循环寿命长的优点。性能好和循环寿命长的优点。性能好和循环寿命长的优点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学装置和包含其的电子装置


[0001]本申请涉及储能领域，具体涉及一种电化学装置和包含其的电子装置，特别是锂离子电池。

技术介绍

[0002]近年来，随着电池产业化规模的不断扩张及相关技术的发展，锂离子电池的循环寿命受到越来越多的关注和挑战。锂离子二次电池在首次充放电过程中，负极表面会形成固态电解质界面(SEI)，造成不可逆容量损失，在使用石墨负极的锂离子储能器件中，首次循环会消耗大约10％的活性锂源。当采用高比容量的负极材料，如合金类(硅、锡等)，氧化物类(氧化硅、氧化锡)和无定形碳负极时，活性锂源的消耗将进一步加剧。此外，在后续循环过程中，由于SEI的破坏和再生，会进一步消耗活性锂源，造成循环寿命的衰减。因此，合适的补锂方法对进一步提升锂离子储能器件的循环寿命具有重要的意义。

技术实现思路

[0003]本申请通过提供一种具有提高的倍率性能和循环寿命的电化学装置和电子装置，以在某种程度上解决存在于现有技术的问题。
[0004]在一实施例中，本申请提供了一种电化学装置，所述电化学装置包括正极、负极和电解液。所述正极包含正极集流体和位于所述正极集流体的至少一个表面上的正极材料层，所述正极材料层包括式(I)所示的第一正极材料：
[0005]Li
1+x
Co
y
Me
z
M1‑
y
‑
z
O2‑
t
A
t
ꢀꢀ
式(I)，
[0006]其中，
‑
0.1<x<0.2，0.8<y≤1，0≤z≤1，0<y+z≤1，0≤t<0.2，Me和M各自独立地包括Ni、Mn、Al、Mg、Ti、Zr、La或Y中的至少一种，且Me和M不相同，且A包括S、N、F、Cl或Br中的至少一种；和
[0007]式(II)所示的第二正极材料：
[0008]Li
1+r
Mn1‑
p
X
p
O2‑
s
T
s
ꢀꢀ
式(II)，
[0009]其中，
‑
0.1<r<0.2，0≤p<0.2，0≤s<0.2，X包括Fe、Co、Ni、Ti、Zn、Mg、Al、V、Cr或Zr中的至少一种，且T包括S、N、F、Cl或Br中的至少一种；并且
[0010]所述正极满足式(1)：
[0011]2.0≤R
×
P/Q≤36
ꢀꢀ
式(1)，
[0012]其中，R是所述正极的电阻，单位是Ω；P是所述正极的压实密度，单位为g/cm3；且Q是所述正极的单面面密度，单位为g/1540.25mm2。
[0013]在一些实施例中，所述正极满足式(2)：5.0≤R
×
P/Q≤32
ꢀꢀꢀ
式(2)。
[0014]在一些实施例中，R≤3Ω。
[0015]在一些实施例中，4.0g/cm3≤P≤4.3g/cm3。
[0016]在一些实施例中，0.16g/1540.25mm2<Q<0.38g/1540.25mm2。
[0017]在一些实施例中，所述第一正极材料和所述第二正极材料的质量比为5:1至99:1。
[0018]在一些实施例中，基于所述正极材料层的总质量，所述第一正极材料的含量为80％至98％。
[0019]在一些实施例中，所述第二正极材料的X射线衍射谱在15
°
至16
°
范围内具有特征衍射峰A，和/或在18
°
至19
°
范围内具有特征衍射峰B，特征衍射峰A的强度I
A
和特征衍射峰B的强度I
B
的比值I
A
/I
B
满足式(3)：0<I
A
/I
B
≤0.2式(3)。
[0020]在一些实施例中，所述第二正极材料在首圈充电后的X射线衍射谱中，特征衍射峰A和特征衍射峰B均向低角度方向偏移，偏移幅度<0.5
°
。
[0021]在一些实施例中，所述第一正极材料包括LiCoO2、LiCo
0.9
Ni
0.1
O2、LiCo
0.9
Ni
0.05
Mn
0.05
O2或Li
0.95
Co
0.99
Al
0.01
O
1.95
F
0.05
中的至少一者；和/或所述第二正极材料包括LiMnO2、LiMn
0.9
Ni
0.1
O2、LiMn
0.9
Ni
0.05
Cr
0.05
O2、Li
0.95
MnO
1.95
F
0.05
或Li
0.95
MnO
1.9
S
0.05
F
0.05
中的至少一者。
[0022]在一些实施例中，所述电解液包含氟代碳酸乙烯酯，其中基于电解液的总质量，所述氟代碳酸乙烯酯的含量为1％至15％。
[0023]在另一实施例中，本申请提供一种电子装置，其包括根据本申请的实施例所述的电化学装置。
[0024]本申请提供了一种含有正极补锂材料的正极及包含其的锂离子二次电池。一方面，本申请所采用的第二正极材料的表面游离锂含量低，加工性能优良。此外，相比于第一正极材料，该第二正极材料的比容量相对较高，在首次充电时可脱出大量的锂离子来补充活性锂，将其与具有层状结构的高比容量第一正极材料组合，可有效提高电池的循环寿命。第二方面，本申请通过对正极的膜片电阻、压实密度和面密度进行设计，能够明显提升锂离子二次电池的循环寿命和倍率性能。第三方面，通过在电解液中添加氟代碳酸乙烯酯添加剂，使得负极形成了富含LiF成分且均匀致密的SEI膜，抑制了活性锂的持续损失。同时，氟代碳酸乙烯酯在正极侧更耐高压氧化，可更进一步提升锂离子二次电池的循环寿命。
[0025]本申请的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述和显示，或是经由本申请实施例的实施而阐释。
附图说明
[0026]图1示出了实施例1中的第二正极材料在首圈充电前后的XRD图谱。
[0027]图2示出了图1的局部放大图。
具体实施方式
[0028]本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。
[0029]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，其包括正极、负极和电解液，其中所述正极包含正极集流体和位于所述正极集流体的至少一个表面上的正极材料层，所述正极材料层包括式(I)所示的第一正极材料：Li
1+x
Co
y
Me
z
M1‑
y
‑
z
O2‑
t
A
t
ꢀꢀ
式(I)，其中，
‑
0.1<x<0.2，0.8<y≤1，0≤z≤1，0<y+z≤1，0≤t<0.2，Me和M各自独立地包括Ni、Mn、Al、Mg、Ti、Zr、La或Y中的至少一种，且Me和M不相同，且A包括S、N、F、Cl或Br中的至少一种；和式(II)所示的第二正极材料：Li
1+r
Mn1‑
p
X
p
O2‑
s
T
s
ꢀꢀ
式(II)，其中，
‑
0.1<r<0.2，0≤p<0.2，0≤s<0.2，X包括Fe、Co、Ni、Ti、Zn、Mg、Al、V、Cr或Zr中的至少一种，且T包括S、N、F、Cl或Br中的至少一种；并且所述正极满足式(1)：2.0≤R
×
P/Q≤36
ꢀꢀ
式(1)，其中，R是所述正极的电阻，单位是Ω；P是所述正极的压实密度，单位为g/cm3；且Q是所述正极的单面面密度，单位为g/1540.25mm2。2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述正极满足式(2)：5.0≤R
×
P/Q≤32
ꢀꢀ
式(2)。3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中R≤3Ω。4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中4.0g/cm3≤P≤4.3g/cm3。5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中0.16g/1540.25mm2<Q<0.38g/1540.25mm2。6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述第一正极材料和所述第二正极材料的质量比为5:1至99:1。7.根据权利要求1所述的电化学装置，其中基于所述正极材料层的总质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：周墨林，
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：