电化学装置和包括其的电子装置制造方法及图纸

本申请提供一种电化学装置和包括其的电子装置，该电化学装置包含正极和电解液，正极包括集流体及正极活性材料层，其包含正极活性材料Li

【技术实现步骤摘要】
电化学装置和包括其的电子装置


[0001]本申请涉及储能
，尤其涉及一种电化学装置和包括其的电子装置。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为便携式化学能源，因其能量密度高、工作电压平台高、自放电小、使用寿命长和环境友好等优点而被广泛用于消费类电子产品（如手机、笔记本、相机等）、储能类产品（家庭储能、储能电站、UPS电源等），新能源汽车等领域与产业。随着产品市场不断扩大，对电池的性能和生产成本提出了更高的要求。富锂材料因为其克容量高，并且因为较低的钴和镍元素用量而降低了生产成本，受到更多的市场关注。
[0003]尽管富锂材料具有更高的容量，但因其在高电压区间存在氧活化，导致电池在充电至较高电压区间时结构出现比较大的破坏，可造成电池容量的快速衰减。
[0004]现有技术中通过使用二次颗粒结构或者在正极活性材料中掺杂Mg元素来解决富锂材料的缺点，然而，这又引入了新的问题，例如，正极活性材料中的Mg虽然增加了材料内部结构的稳定性，但会造成电池容量偏低。因此，本领域需要在利用富锂材料的高容量特性的同时，减少富锂材料中的Mg元素对电池循环性能的负面影响。

技术实现思路

[0005]在本申请的第一方面，本申请提供一种电化学装置，该电化学装置包含正极和电解液，其中，所述正极包括正极集流体及正极活性材料层，所述正极活性材料层包含正极活性材料Li
1+x
M1‑
y
Mg
y
O2，其中M选自Ni、Co、Mn、Al、Fe、Cu、Ru、Nb、W、Cr、Zr、Mo、V、Ti、La、Y中的一种或多种，且0＜x≤2，0＜y≤0.02；并且其中，所述电解液包含式I化合物：式I其中，X选自Si、Ti中的一种，Y1、Y2、Y3、Y4中的至少一者包含至少一个C2‑8烯基或C2‑8炔基，Y1、Y2、Y3、Y4独立选自H、卤素以及经取代或未经取代的下述基团：C1‑8烷基、C2‑8烯基、C2‑8炔基、C6‑
12
芳基、C1‑8醇基、C2‑8的酯基。
[0006]通过在正极活性材料层中的富锂正极活性材料中引入Mg，增加了材料结构的稳定性，使得富锂正极活性材料的结构不容易被破坏，同时由于式I化合物含有烯基或炔基，可以在富锂正极活性材料的表面形成具有束缚力的保护膜，因此，通过在本申请的电化学装置中使用含有式I化合物的电解液，一方面可以减少Mg的使用量，以避免过多Mg含量高可能引起的容量发挥减少，另一方面也可以尽可能减少材料颗粒破碎的发生，从而极大提升电池循环寿命和减少长期使用过程造成的体积膨胀。
[0007]在本申请的第二方面，本申请提供一种电化学装置，该电化学装置包含正极和电解液，其中，所述正极活性材料具有二次颗粒结构，所述二次颗粒结构由一次晶粒形成，尤其团聚形成，借助于该二次颗粒结构可以获得的离子传输和电池倍率性能，并且其中，所述电解液包含式I化合物：式I其中，X选自Si、Ti中的一种，Y1、Y2、Y3、Y4中的至少一者包含至少一个C2‑8烯基或C2‑8炔基，Y1、Y2、Y3、Y4独立选自H、卤素以及经取代或未经取代的下述基团：C1‑8烷基、C2‑8烯基、C2‑8炔基、C6‑
12
芳基、C1‑8醇基、C2‑8的酯基。
[0008]式I化合物含有烯基或炔基，可以在正极表面聚合成膜从而形成较强的束缚力，因此，通过在本申请的电化学装置中使用含有式I化合物的电解液，可以减少二次颗粒向外膨胀，并随之减少材料颗粒破碎的发生，从而显著提升电池循环寿命并减少长期使用造成的体积膨胀。
[0009]在一些实施方式中，所述式I化合物包含以下化合物中的至少一者：，，。
[0010]在一些实施方式中，基于所述电解液的总重量计，所述式I化合物的含量为a，且0.01重量%≤a≤5重量%。
[0011]在一些实施方式中，基于所述电解液的总重量计，所述式I化合物的含量为a，且0.01重量%≤a≤3重量%。
[0012]在一些实施方式中，所述电解液中进一步包含添加剂A，所述添加剂A选自LiBF4、LiPO2F2、4,5
‑
二氰基
‑2‑
三氟甲基咪唑锂（LiTDI）、二氟双(草酸根)合磷酸锂(LiDFBP)、四氟草酸磷酸锂(LiTfOP)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)或双草酸硼酸锂(LiBOB)中的至少一种，并且其中，基于所述电解液的总重量计，所述添加剂A含量为b，且0.01重量%≤b≤5重量%。
[0013]在一些实施方式中，式I化合物含量a和添加剂A含量b满足：a≤2b。
[0014]在一些实施方式中，所述电解液中还包含添加剂B，所述添加剂B具有式II的结构，式II其中，X1到X5是氮原子(N)或者含取代基的碳原子(C
‑
R)，其中所述碳原子的位置连接的取代基独立地选自H、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烯基、氨基、腈基、卤原子、醚基、吡啶基或含羰基的基团。
[0015]在一些实施方式中，基于所述电解液的总重量计，所述添加剂B的含量为0.01重量%至5重量%。
[0016]在一些实施方式中，所述添加剂B选自以下式II
‑
1化合物至式II
‑
19化合物中的至少一者：，，，，
。
[0017]在一些实施方式中，所述正极活性材料包括二次颗粒，所述二次颗粒由一次晶粒形成，且二次颗粒的Dv
90
与一次晶粒的最短直径d满足：Dv
90
≥2d。
[0018]在一些实施方式中，所述二次颗粒的Dv
90
为5 μm至20 μm。
[0019]在一些实施方式中，所述二次颗粒的Dv
50
为2 μm至10 μm。
[0020]在一些实施方式中，所述正极活性材料层还包含导电材料，所述导电材料包含碳纳米管，所述碳纳米管的拉曼光谱在1350cm
‑1处的峰值强度I
D1
与在1580cm
‑1处的峰值强度I
G1
的比值为I
D1
/I
G1
，且I
D1
/I
G1
≤2。
[0021]在一些实施方式中，所述正极活性材料层还包含导电材料，所述导电材料包含碳纳米管，所述碳纳米管的拉曼光谱在1350cm
‑1处的峰值强度I
D1
与在1580cm
‑1处的峰值强度I
G1
的比值为I
D1
/I
G1
，且I
D1
/I
G1
≤1。
[0022]在一些实施方式中，所述正极活性材料层还包含LiCoO2、LiNiCoMnO2、LiFePO4、LiMn2O4中的至少一种。
[0023]在本申请的第三方面，本申请提供一种电子装置，其包括根据本申请第一方面所述的电化学装置。
具体实施方式
[0024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，其特征在于，所述电化学装置包含正极和电解液，其中，所述正极包括正极集流体及正极活性材料层，所述正极活性材料层包含正极活性材料Li
1+x
M1‑
y
Mg
y
O2，其中M选自Ni、Co、Mn、Al、Fe、Cu、Ru、Nb、W、Cr、Zr、Mo、V、Ti、La、Y中的一种或多种，且0＜x≤2，0＜y≤0.02；并且其中，所述电解液包含式I化合物：式I其中，X选自Si、Ti中的一种，Y1、Y2、Y3、Y4中的至少一者包含至少一个C2‑8烯基或C2‑8炔基，Y1、Y2、Y3、Y4独立选自H、卤素以及经取代或未经取代的下述基团：C1‑8烷基、C2‑8烯基、C2‑8炔基、C6‑
12
芳基、C1‑8醇基、C2‑8的酯基。2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述式I化合物包含以下化合物中的至少一者：，，。3.根据权利要求1或2所述的电化学装置，其特征在于，基于所述电解液的总重量计，所述式I化合物的含量为a，且0.01重量%≤a≤5重量%。4.根据权利要求1或2所述的电化学装置，其特征在于，基于所述电解液的总重量计，所述式I化合物的含量为a，且0.01重量%≤a≤3重量%。5.根据权利要求1或2所述的电化学装置，其特征在于，所述电解液中进一步包含添加剂A，所述添加剂A选自LiBF4、LiPO2F2、4,5
‑
二氰基
‑2‑
三氟甲基咪唑锂、二氟双(草酸根)合
磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、二氟草酸硼酸锂或双草酸硼酸锂中的至少一种，并且其中，基于所述电解液的总重量计，所述添加剂A含量为b，且0.01重量%≤b≤5重量%。6.根据权利要求5所述的电化学装置，其特征在于，基于所述电解液的总重量，所述式I化合物含量a和所述添加剂A含量b满足：a≤2b。7.根据权利要求1中所述的电化学装置，其特征在于，所述电解液中还包含添加剂B，所述添加剂B具有式II的结构，式II其中，X1到X5是氮原子或者含取...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊飞，彭谢学，张世军，
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：