提供了一种电化学装置及包含电化学装置的用电设备，电化学装置包括正极极片，正极极片包括正极活性材料，电化学装置荷电状态的SOC为90％至100％时，正极极片的DSC曲线在150℃至400℃之间具有第一放热峰A1和第二放热峰A2，其中，基于正极活性材料的质量，第一放热峰A1为最接近400℃的峰强大于0.1mW/mg的放热峰，第二放热峰A2为最接近150℃的峰强大于0.1mW/mg的放热峰，第一放热峰A1的峰位Ta与第二放热峰A2的峰位Tb之差为20℃至150℃。电化学装置具有良好的循环性能、倍率性能和安全性能。能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学装置及包含该电化学装置的用电设备
[0001]本申请涉及电化学领域，具体涉及一种电化学装置及包含该电化学装置的用电设备。
技术介绍
[0002]锂离子电池具有储能密度大、开路电压高、自放电率低、循环寿命长、安全性能好等优点，广泛应用于电能储存、移动电子设备、电动汽车、电动自行车和航天航空设备等各个领域。随着移动电子设备和电动汽车进入高速发展阶段，市场对锂离子电池的能量密度、安全性能、循环性能和使用寿命等都提出了越来越高的要求。
技术实现思路
[0003]本申请的目的在于提供一种电化学装置及包含该电化学装置的用电设备，以提高电化学装置的循环性能、倍率性能和安全性能。
[0004]本申请的第一方面提供了一种电化学装置，其包括正极极片，正极极片包括正极活性材料。电化学装置的荷电状态SOC为90％至100％时，正极极片的DSC(差示扫描量热法)曲线在150℃至400℃之间具有的第一放热峰A1和第二放热峰A2。其中，基于正极活性材料的质量，第一放热峰A1为最靠近400℃的峰强大于0.1mW/mg的放热峰，第二放热峰A2为最靠近150℃的峰强大于0.1mW/mg的放热峰，第一放热峰A1的峰位Ta与第二放热峰A2的峰位Tb之差为20℃至150℃。可以理解，上述放热峰包括界面保护膜和正极活性材料本身共同作用形成的放热峰，也就是说第一放热峰A1的峰位Ta和峰强、以及第二放热峰A2的峰位Tb和峰强由界面保护膜和正极活性材料共同决定。不限于任何理论，基于正极活性材料的质量，第二放热峰A2的峰强大于0.1mW/mg，且放热峰中最靠近400℃的第一放热峰A1的峰位Ta与最靠近150℃的第二放热峰A2的峰位Tb之差为20℃至150℃，说明界面保护膜和正极活性材料共同作用形成的放热峰之间的峰位差较小，正极活性材料与电解液的界面热稳定性较高，在高温下不易被破坏，从而能够更好的保护正极活性材料的表面，抑制副反应的发生，提高正极活性材料的稳定性；同时，基于正极活性材料的质量，第二放热峰A2的峰强大于0.1mW/mg，保证了正极活性材料表面有充足的保护膜。由此，电化学装置的热稳定性得以有效改善，从而使电化学装置具有良好的循环性能、倍率性能和安全性能。
[0005]在本申请中，正极极片选用相同的正极活性材料时，可以通过对注液系数、电化学装置封装后的化成上限电压、化成温度、化成静置时间等进行调控，从而使放热峰的峰位、峰强、以及第一放热峰A1的峰位Ta与第二放热峰A2的峰位Tb之差控制在本申请范围内，以实现本申请目的，使电化学装置具有良好的循环性能、倍率性能和安全性能。本申请对注液系数、电化学装置封装后的化成上限电压、化成温度、化成静置时间的具体范围没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。
[0006]在本申请的一种实施方案中，第一放热峰A1的峰位Ta位于250℃至400℃，第二放热峰A2的峰位Tb位于200℃至300℃。这样，使第一放热峰A1与第二放热峰A2的峰位均较高，
从而提高正极活性材料及其表面保护膜的热稳定性。
[0007]在本申请的一种实施方案中，第一放热峰A1的峰强与第二放热峰A2的峰强之比S为0.1至10。例如，第一放热峰A1的峰强与第二放热峰A2的峰强之比S可以为0.1、0.7、1.2、1.4、1.5、6.1、9.8、10或上述任两个数值范围间的任一数值。进一步地，第一放热峰A1的峰强与第二放热峰A2的峰强之比S为0.7至10。不限于任何理论，将第一放热峰A1的峰强与第二放热峰A2的峰强之比S控制在上述范围内，能够降低正极活性材料及其表面保护膜之间的稳定性差异，更有利于改善电化学装置的循环性能和倍率性能。
[0008]在本申请的一种实施方案中，将正极极片在N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)中于25℃下浸泡8h后，按相同配比更换N
‑
甲基吡咯烷酮，重复浸泡两次后，正极极片的DSC曲线在240℃至400℃之间具有放热峰B，基于正极活性材料的质量，放热峰B的峰面积小于360J/g；将正极极片在NMP中每次浸泡时，正极极片与NMP的体积比为1:10至1:20。正极极片在NMP中重复浸泡三次后，正极活性材料表面的保护膜已被大部分或全部清洗掉，因此，放热峰B的峰位Tc主要是由正极活性材料决定的。放热峰B的峰位Tc位于240℃至400℃，且基于正极活性材料的质量，放热峰B的峰面积小于360J/g，表明正极活性材料的热稳定好，这样，电化学装置的热稳定性好，从而使电化学装置具有良好的安全性能。
[0009]在本申请的一种实施方案中，正极活性材料包括锂过渡金属复合氧化物，锂过渡金属复合氧化物包括掺杂元素M，掺杂元素M包括Al、Mg、Ti、Cr、Cu、Fe、Co、W、Zn、Ga、Zr、Ru、Ag、Sn、Au、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Nb或Gd中的至少一种；锂过渡金属复合氧化物还包括Mn。上述掺杂元素的选用，更有利于改善电化学装置的循环性能和倍率性能。
[0010]进一步地，掺杂元素M与Mn的摩尔比n
M
/n
Mn
为0.1％至10％。例如，掺杂元素M与Mn的摩尔比n
M
/n
Mn
可以为0.1％、2％、4％、6％、9％、10％或上述任两个数值范围间的任一数值。不限于任何理论，将掺杂元素M与Mn的摩尔比n
M
/n
Mn
控制在上述范围内，更有利于改善电化学装置的循环性能和倍率性能。
[0011]进一步地，正极活性材料包括Li
x
Mn
y
M
z
O4，其中，0.6≤x≤1.2，0.8≤y≤1，0<z≤0.2，M包括Al、Mg、Ti、Cr、Cu、Fe、Co、W、Zn、Ga、Zr、Ru、Ag、Sn、Au、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Nb或Gd中的至少一种。
[0012]优选地，正极活性材料包括LiMn
1.96
Al
0.04
O4、LiMn
1.96
Mg
0.04
O4、LiMn
1.92
Al
0.04
Mg
0.04
O4、LiMn
1.88
Al
0.04
Mg
0.04
Nb
0.04
O4、LiMn
1.88
Al
0.08
Nb
0.04
O4、LiMn
1.84
Al
0.12
Nb
0.04
O4、LiMn
1.84
Al
0.16
O4或LiMn
1.88
Al
0.08
Nb
0.04
O4等。
[0013]在本申请的一种实施方案中，掺杂元素M包括Al或Nb中的至少一种，通过在正极活性材料中加入上述掺杂元素M，使电化学装置本文档来自技高网...
【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，其包括正极极片，所述正极极片包括正极活性材料；所述电化学装置的荷电状态SOC为90％至100％时，所述正极极片的DSC曲线在150℃至400℃之间具有第一放热峰A1和第二放热峰A2，其中，基于所述正极活性材料的质量，第一放热峰A1为最靠近400℃的峰强大于0.1mW/mg的放热峰，第二放热峰A2为最靠近150℃的峰强大于0.1mW/mg的放热峰，第一放热峰A1的峰位Ta与第二放热峰A2的峰位Tb之差为20℃至150℃。2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一放热峰A1的峰位Ta位于250℃至400℃，所述第二放热峰A2的峰位Tb位于200℃至300℃。3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一放热峰A1的峰强与所述第二放热峰A2的峰强之比S为0.1至10。4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，将所述正极极片在N
‑
甲基吡咯烷酮中于25℃下浸泡8h后，更换所述N
‑
甲基吡咯烷酮，重复浸泡两次后，所述正极极片的DSC曲线在240℃至400℃之间具有放热峰B，基于所述正极活性材料的质量，所述放热峰B的峰面积小于360J/g。5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述正极活性材料包括锂过渡金属复合氧化物，所述锂过渡金属复合氧化物包括掺杂元素M，所述掺杂元素M包括Al、Mg、Ti、Cr、Cu、Fe、Co、W、Zn、Ga、Zr、Ru、Ag、Sn、Au、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Nb或Gd中的至少一种；所述锂过渡金属复合氧化物还包括Mn，所述掺杂元素M与Mn的摩尔比n
M
/n
Mn
为0.1％至10％。6.根据权利要求5所述的电化学装置，其中，所述掺杂元素M包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘文元，
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：
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