一种电化学装置和电子装置制造方法及图纸

一种电化学装置和电子装置，通过在正极集流体(10)的单面区(30)的第二表面(10b)设置非活性材料层(50)，同时搭配电解液，使电化学装置经充放电循环后正极极片(100)发生异常的风险降低，负极极片(200)发生析锂的风险降低，从而降低了电化学装置在充放电循环过程中失效的风险。的风险。的风险。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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]现有二次电池(如锂离子电池)中的电极组件大都会有裸露的正极集流体(通常选用铝箔)，例如，正极集流体收尾的卷绕结构、模切铝极耳的卷绕结构或正极单面区收尾的叠片结构等。随着锂离子电池电压体系的不断提升，满充时正极极片对电解液的氧化能力也不断增强，为了降低正极极片对电解液的氧化，现有技术通往往通过不断增加电解液中含氟化合物的含量来提高高电压下对正极极片和负极极片的保护作用。
[0003]但是，含氟化合物，如含氟添加剂以及含氟锂盐容易在电解液分解所产生的路易斯酸(如PF5)的作用下发生脱F反应，产生HF。在这种情况下，锂离子电池经注液之后，电解液和裸露的正极集流体接触，电解液中的HF和正极集流体易反应生成杂质，而生成的杂质将在锂离子电池内部随着电解液进行扩散，并在正极极片的特定区域(例如，正极集流体单面区设置的正极材料层边缘位置)聚集，使正极极片发生异常，将影响负极极片发生析锂，从而导致锂离子电池在充放电循环过程中失效。基于此，如何降低锂离子电池在充放电循环过程中失效的风险，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

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，以降低电化学装置在充放电循环过程中失效的风险。
[0005]需要说明的是，本申请的
技术实现思路
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：
[0006]本申请第一方面提供了一种电化学装置，其包括电极组件、电解液以及容纳电极组件和电解液的包装袋，电解液包括含氟化合物，电极组件包括正极极片、负极极片和隔膜，隔膜设置于正极极片和负极极片之间，电极组件由正极极片、隔膜和负极极片层叠设置。正极极片包括正极集流体、正极活性材料层和非活性材料层，正极集流体为铝箔且包括硅元素，硅元素在正极集流体中的质量百分含量为a％，0.03≤a≤0.13；正极集流体包括相对的第一表面和第二表面。正极集流体具有单面区，单面区包括第一部分，第一部分的第二表面位于电极组件的外表面，单面区的第一表面设置正极活性材料层，单面区的第二表面设置非活性材料层；非活性材料层包括非活性材料，非活性材料包括无机氧化物或非金属单质中的至少一种。选用本申请提供的正极集流体，在正极集流体的单面区的第二表面设置非活性材料层，同时搭配本申请的电解液，电化学装置经充放电循环后，正极极片发生异常的风险降低，负极极片发生析锂的风险降低，从而降低了电化学装置在充放电循环过程中失效的风险。
[0007]在本申请的一些实施方案中，非活性材料层覆盖单面区的第二表面。可以理解，单面区的第二表面的全部区域均设置有非活性材料层。这样，非活性材料层作为电解液和正
极集流体之间的惰性层，完全将电解液与正极集流体隔绝，使电解液与正极集流体之间进一步降低接触的可能性，进一步减少电解液与正极集流体反应所产生的副产物的含量。由此，副产物在正极极片的特定区域或其他区域聚集的风险。电化学装置经充放电循环后，正极极片发生异常的风险降低，负极极片发生析锂的风险降低，从而降低了电化学装置在充放电循环过程中失效的风险。
[0008]在本申请的一些实施方案中，无机氧化物包括三氧化二铝、氧化硅、氧化钙、勃姆石或碳酸钙中的至少一种。非金属单质包括硅、碳或硼中的至少一种。选用上述种类的无机氧化物和非金属单质，正极极片发生异常的风险降低，负极极片发生析锂的风险降低，从而降低了电化学装置在充放电循环过程中失效的风险。
[0009]在本申请的一些实施方案中，无机氧化物的Dv50为0.1μm至30μm，非金属单质的Dv50为0.1μm至10μm。将无机氧化物和非金属单质的平均粒径Dv50调控在上述范围内，更利于将非活性材料层的厚度调控在合适范围内，正极极片发生异常的风险降低，负极极片发生析锂的风险降低，从而降低了电化学装置在充放电循环过程中失效的风险。
[0010]在本申请的一些实施方案中，非活性材料层还包括非活性材料层粘结剂，非活性材料层粘结剂包括聚四氟乙烯、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、丁苯橡胶、羧基橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、酚醛树脂、环氧树脂或有机硅树脂的至少一种。非活性材料和非活性材料层粘结剂的质量比为(70～98):(2～30)。选用上述粘结剂，并将非活性材料层中的非活性材料和非活性材料层粘结剂的质量比调控在上述范围内，正极极片发生异常的风险降低，负极极片发生析锂的风险降低，从而降低了电化学装置在充放电循环过程中失效的风险。
[0011]在本申请的一些实施方案中，含氟化合物包括含氟添加剂，含氟添加剂在电解液中的质量百分含量为c％，0.1≤c≤40。电解液中包括含氟添加剂，以及将含氟添加剂在电解液中的质量百分含量调控在上述范围内，使得正极极片发生异常的风险降低，从而降低电化学装置在充放电循环过程中失效的风险。
[0012]在本申请的一些实施方案中，非活性材料层的厚度为bμm，3≤b≤20。将非活性材料层的厚度调控在上述范围内，正极极片发生异常的风险降低，负极极片发生析锂的风险降低，从而降低了电化学装置在充放电循环过程中失效的风险。
[0013]在本申请的一些实施方案中，3≤b≤10。可以使得非活性材料层具有较合适的厚度，满足降低电化学装置在充放电循环过程中失效的风险的需求，也可以降低非活性材料层对电化学装置的能量密度的影响，同时也可以使得在极片涂布后的辊压工序中，辊压设备作用于非活性材料层上，降低辊压设备从正极活性材料层直接过渡到正极集流体从而造成正极极片断带的风险。
[0014]在本申请的一些实施方案中，0.003≤a/b≤0.025。将a/b的值调控在上述范围内，硅元素在正极集流体中的质量百分含量和非活性材料层的厚度二者发生协同作用，更利于降低电化学装置在充放电循环过程中失效的风险。在本申请的一些实施方案中，0.003≤a/b≤0.02。可以进一步降低电化学装置在充放电循环过程中失效的风险。
[0015]在本申请的一些实施方案中，0.1≤c/b≤13。将c/b的值调控在上述范围内，含氟添加剂在电解液中的质量百分含量和非活性材料层的厚度二者发生协同作用，更利于降低电化学装置在充放电循环过程中失效的风险。在本申请的一些实施方案中，0.1≤c/b≤6.7。可以进一步降低电化学装置在充放电循环过程中失效的风险。
[0016]在本申请的一些实施方案中，含氟添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、双(氟甲基)碳酸乙烯酯、双(二氟甲基)碳酸乙烯酯、双(三氟甲基)碳酸乙烯酯、双(2
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氟乙基)碳酸乙烯酯、双(2,2
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二氟乙基)碳酸乙烯酯、双(2,2,2
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三氟乙基)碳酸乙烯酯、2
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氟乙基甲基碳酸乙烯酯、2,2
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二氟乙基甲基碳酸乙烯酯或2,2,2
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三氟乙基甲基碳酸乙烯酯中的至少一种。选用上述种本文档来自技高网...

【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，其包括电极组件、电解液以及容纳所述电极组件和所述电解液的包装袋，所述电解液包括含氟化合物，所述电极组件包括正极极片、负极极片和隔膜，所述隔膜设置于所述正极极片和所述负极极片之间；所述正极极片包括正极集流体、正极活性材料层和非活性材料层，所述正极集流体为铝箔且包括硅元素，所述硅元素在所述正极集流体中的质量百分含量为a％，0.03≤a≤0.13；所述正极集流体包括相对的第一表面和第二表面；所述正极集流体具有单面区，所述单面区包括第一部分，所述第一部分的第二表面位于所述电极组件的外表面，所述单面区的第一表面设置所述正极活性材料层，所述单面区的第二表面设置所述非活性材料层；所述非活性材料层包括非活性材料，所述非活性材料包括无机氧化物或非金属单质中的至少一种。2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述非活性材料层覆盖所述单面区的第二表面。3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述无机氧化物包括三氧化二铝、氧化硅、氧化钙、勃姆石或碳酸钙中的至少一种；和/或，所述非金属单质包括硅、碳或硼中的至少一种。4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述无机氧化物的Dv50为0.1μm至30μm，和/或，所述非金属单质的Dv50为0.1μm至10μm。5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述非活性材料层还包括非活性材料层粘结剂，所述非活性材料层粘结剂包括聚四氟乙烯、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、丁苯橡胶、羧基橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、酚醛树脂、环氧树脂或有机硅树脂的至少一种；所述非活性材料和所述非活性材料层粘结剂的质量比为(70～98):(2～30)。6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述含氟化合物包括含氟添加剂，所述含氟添加剂在所述电解液中的质量百分含量为c％...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙振贺，付红岩，
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：