一种电化学装置和电子装置制造方法及图纸

本申请提供了一种电化学装置和电子装置，电化学装置包括负极极片，负极极片包括负极材料层，负极材料层包括硅复合材料和石墨，硅复合材料的颗粒的表面区域包括硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素，基于表面区域中的硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素的质量总和，表面区域中的锂元素的质量百分含量为0.2%至12%，表面区域中的碳元素的质量百分含量为3%至56%，表面区域中的氮元素的质量百分含量为0.2%至1.5%。本申请提供的电化学装置具有良好的循环性能和较低的膨胀率。好的循环性能和较低的膨胀率。好的循环性能和较低的膨胀率。

【技术实现步骤摘要】
一种电化学装置和电子装置


[0001]本申请涉及电化学
，特别是涉及一种电化学装置和电子装置。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长、工作温度范围宽等特性，这些优异的特性使锂离子电池在消费电子、动力电池和储能三大领域都实现了广泛应用。
[0003]硅材料具有高的理论克容量，在锂离子电池中具有广阔的应用前景。但硅材料在充放电循环过程中，随着锂离子的嵌入和脱出，会发生120%至300%的体积膨胀，导致硅材料粉化并与负极集流体脱离，从而影响锂离子电池的循环性能。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种电化学装置和电子装置，以提高电化学装置的循环性能。具体技术方案如下：本申请的第一方面提供了一种电化学装置，其包括负极极片，所述负极极片包括负极材料层，所述负极材料层包括硅复合材料和石墨，所述硅复合材料的颗粒的表面区域包括硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素，所述表面区域为沿所述颗粒表面至所述颗粒内部深度为200nm的区域；基于所述表面区域中的硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素的质量总和，所述表面区域中的所述锂元素的质量百分含量为0.2%至12%，所述表面区域中的所述碳元素的质量百分含量为3%至56%，所述表面区域中的所述氮元素的质量百分含量为0.2%至1.5%；所述硅复合材料的表面具有片状结构。本申请提供的电化学装置具有良好的循环性能和膨胀性能，也即具有良好的循环性能和较低的膨胀率。
[0005]在本申请的一些实施方案中，所述片状结构的厚度为0.5nm至10nm。具有上述厚度的片状结构在电化学装置的循环过程中可以进一步改善电化学装置的循环性能和膨胀性能。
[0006]在本申请的一些实施方案中，基于所述硅复合材料中硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素的质量总和，所述硅复合材料中锂元素的质量百分含量为A、硅元素的质量百分含量B为50%至65%，所述硅复合材料满足0.004≤A/B≤0.034。有利于提高电化学装置的循环性能和膨胀性能。
[0007]在本申请的一些实施方案中，A为0.2%至2%。有利于提高电化学装置的循环性能和膨胀性能。
[0008]在本申请的一些实施方案中，基于所述硅复合材料中硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素的质量总和，所述硅复合材料中锂元素的质量百分含量为A、硅元素的质量百分含量B为50%至65%，所述硅复合材料满足0.14≤A/B≤0.19。有利于提高电化学装置的循环性能和膨胀性能。
[0009]在本申请的一些实施方案中，A为7%至15%。有利于提高电化学装置的循环性能和膨胀性能。
[0010]在本申请的一些实施方案中，基于所述硅复合材料中硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素的质量总和，所述硅复合材料中氮元素的质量百分含量为0.2%至1%。当硅复合材料中氮元素的质量百分含量在上述范围内，有利于提高电化学装置的循环性能和膨胀性能。
[0011]在本申请的一些实施方案中，基于所述硅复合材料中硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素的质量总和，所述硅复合材料中碳元素的质量百分含量为4%至40%。当硅复合材料中碳元素的质量百分含量在上述范围内，有利于提高电化学装置的循环性能和膨胀性能。
[0012]在本申请的一些实施方案中，所述硅复合材料的粒径分布范围为0.2
µ
m至30.5
µ
m，Dv50为5
µ
m至10
µ
m，Dv99为15
µ
m至30
µ
m；所述硅复合材料的粉末电导率为0.02S/cm至30S/cm。通过将硅复合材料的粒径分布范围、Dv50、Dv99和粉末电导率调控在上述范围内，有利于改善电化学装置的循环性能。
[0013]在本申请的一些实施方案中，基于所述硅复合材料中硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素的质量总和，所述硅复合材料中锂元素的质量百分含量为A、硅元素的质量百分含量为B，所述硅复合材料满足0.004≤A/B≤0.2。
[0014]在本申请的一些实施方案中，基于所述硅复合材料中硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素的质量总和，所述硅复合材料中锂元素的质量百分含量为A、硅元素的质量百分含量为B，所述硅复合材料满足0.007≤A/B≤0.15。
[0015]在本申请的一些实施方案中，基于所述硅复合材料中硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素的质量总和，所述硅复合材料中硅元素的质量百分含量为B，50%≤B≤60%。
[0016]在本申请的一些实施方案中，基于所述硅复合材料中硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素的质量总和，所述硅复合材料中硅元素的质量百分含量为B，55%≤B≤65%。
[0017]本申请的第二方面提供了一种电子装置，其包括前述任一实施方案中的电化学装置。本申请提供的电子装置具有良好的使用性能。
[0018]本申请的有益效果：本申请提供了一种电化学装置和电子装置，电化学装置包括负极极片，负极极片包括负极材料层，负极材料层包括硅复合材料和石墨，硅复合材料的颗粒的表面区域包括硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素，表面区域为沿所述颗粒表面至所述颗粒内部深度为200nm的区域；基于表面区域中的硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素的质量总和，表面区域中的锂元素的质量百分含量为0.2%至12%，表面区域中的碳元素的质量百分含量为3%至56%，表面区域中的氮元素的质量百分含量为0.2%至1.5%；硅复合材料的表面具有片状结构。本申请提供的电化学装置中的硅复合材料满足上述特征，得到的电化学装置具有良好的循环性能和膨胀性能。
[0019]当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
[0021]图1为本申请一些实施方案中的硅复合材料的结构示意图；图2为实施例1中的锂离子电池经400圈循环后拆解得到负极极片中的硅复合材料扫描电镜照片。
具体实施方式
[0022]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0023]需要说明的是，在以下内容中，以锂离子电池作为电化学装置的例子来解释本申请，但是本申请的电化学装置并不仅限于锂离子电池。具体技术方案如下：本申请的第一方面提供了一种电化学装置，其包括负极极片，负极极片包括负极材料层，负极材料层包括硅复合材料和石墨，硅复合材料的颗粒的表面区域包括硅元素、锂元素、氧元素、碳元素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学装置，其包括负极极片，所述负极极片包括负极材料层，所述负极材料层包括硅复合材料和石墨，所述硅复合材料的颗粒的表面区域包括硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素，所述表面区域为沿所述颗粒表面至所述颗粒内部深度为200nm的区域；基于所述表面区域中的硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素的质量总和，所述表面区域中的所述锂元素的质量百分含量为0.2%至12%，所述表面区域中的所述碳元素的质量百分含量为3%至56%，所述表面区域中的所述氮元素的质量百分含量为0.2%至1.5%；所述硅复合材料的表面具有片状结构。2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述片状结构的厚度为0.5nm至10nm。3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，基于所述硅复合材料中硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素的质量总和，所述硅复合材料中锂元素的质量百分含量为A、硅元素的质量百分含量B为50%至65%，所述硅复合材料满足0.004≤A/B≤0.034。4.根据权利要求3所述的电化学装置，其中，A为0.2%至2%。5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，基于所述硅复合材料中硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素的质量总和，所述硅复合材料中锂元素的质量百分含量为A、硅元素的质量百分含量B为50%至65%，所述硅复合材料满足0.14≤A/B≤0.19。6.根据权利要求5所述的电化学装置，其中，A为7%至15%。7.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，基于所述硅复合材料中硅元素、锂元素、氧元素、碳元素和氮元素的质量总和，所述硅复合材料中氮元素的质量百分含量为0.2%至1%。8.根据权利要求1所述的电化学...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，
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：