一种电化学装置及电子装置制造方法及图纸

本申请涉及一种电化学装置，其包含正极，所述正极包括：正极集流体；功能层；和正极活性材料层。所述功能层设置于所述正极集流体与所述正极活性材料层之间。所述功能层的厚度为Tμm，所述电化学装置在满充状态下，所述正极的电阻为RΩ，通过满足2≤T

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种电化学装置及电子装置


[0001]本申请涉及储能领域，具体涉及一种电化学装置及电子装置。

技术介绍

[0002]随着电子产品如笔记本电脑、手机、掌上游戏机和平板电脑等的普及，人们对电化学装置(例如，锂离子电池)的安全性要求也越来越严格。然而，锂离子电池在使用过程中，有可能会受到外力撞击或异物刺穿，从而导致正极、负极内短路，进而导致电池发热冒烟或起火爆炸等严重后果。

技术实现思路

[0003]根据本申请的一方面，本申请涉及一种电化学装置，其包含正极，所述正极包括：正极集流体；功能层；和正极活性材料层。所述功能层设置于所述正极集流体与所述正极活性材料层之间。所述功能层的厚度为Tμm，所述电化学装置在满充状态下，所述正极的电阻为RΩ，满足2≤T
×
R≤200。通过控制功能层的厚度T与满充状态下正极的电阻R满足上述关系，可以在有效提高电化学装置穿钉安全性能的同时将电化学装置的电化学性能维持在较高水平。
[0004]在一些实施例中，0.5≤T≤10；和/或1≤R≤10。通过将T和R控制在上述范围内，可以提高电化学装置的能量密度和穿钉安全性能。
[0005]在一些实施例中，所述功能层包含第一颗粒和第一导电剂，所述第一颗粒包含金属元素，所述金属元素包含Al、Mg、Ca、Ti、Ce、Zn、Y、Hf、zr、Ba、Sn或Ni中的至少一种。
[0006]在一些实施例中，所述第一颗粒包含氧化铝、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙、水铝石、硫酸钡、硫酸钙或硅酸钙中的至少一种。
[0007]在一些实施例中，所述第一导电剂包含石墨烯、碳纳米管、碳黑、石墨纤维或导电碳中的至少一种。
[0008]在一些实施例中，所述第一颗粒的平均粒径为H1μm，所述第一导电剂的平均粒径为H2μm，满足0.5≤H1/H2≤3。通过控制第一颗粒和第一导电剂的相对大小，可以有效的控制满充状态下的正极电阻R。当第一颗粒和第一导电剂的大小满足前述关系时，可以在有效抑制穿钉失效的同时，保证电化学装置具有优异的电化学性能。
[0009]在一些实施例中，所述第一颗粒的平均粒径为H1μm，满足0.8≤T/H1≤20。T/H1在上述范围内，可以有效减少漏涂，减少颗粒划痕，从而保证功能层的覆盖效果，同时可以提高电化学装置的电化学性能，并减少电化学装置的能量密度损失。
[0010]在一些实施例中，所述第一颗粒的平均粒径为H1μm，满足H1≤0.6。
[0011]在一些实施例中，所述第一颗粒的比表面积BET满足5m2/g≤BET≤40m2/g。
[0012]在一些实施例中，所述功能层包含粘结剂和流平剂。
[0013]在一些实施例中，所述粘结剂包含丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸盐、丙烯腈、或丙烯酸
酯中的至少一种形成的聚合物。
[0014]在一些实施例中，所述粘结剂的重量平均分子量为70万至80万。
[0015]在一些实施例中，所述粘结剂为水性粘结剂。
[0016]在一些实施例中，基于所述功能层的质量，所述粘结剂的质量百分比为2％至20％。
[0017]在一些实施例中，所述流平剂包含包括硅氧烷类化合物、含氧烯烃聚合物、羧酸盐类化合物、羧酸酯类化合物、醇类化合物、醚类化合物、或氟碳化合物中的至少一种。
[0018]在一些实施例中，基于所述功能层的质量，所述流平剂的质量百分比为0.01％至0.5％。
[0019]在一些实施例中，所述正极活性材料层的厚度为T2μm，满足T2/T≤30。通过控制正极活性材料层的厚度与功能层的厚度之比在上述范围内，可以有效抑制穿钉过程中，穿刺物与正极活性材料层的接触，从而可有效提升电化学装置的安全性能。
[0020]在一些实施例中，所述正极集流体的面积为W1 cm2，所述功能层的面积为W2cm2，满足0.9≤W2/W1≤1。
[0021]在一些实施例中，所述功能层在所述正极集流体表面的正投影覆盖所述正极活性材料层在所述正极集流体表面的正投影。
[0022]根据本申请的另一方面，本申请涉及包含根据前述任一实施例所述的电化学装置的电子装置。
具体实施方式
[0023]下文中，对本申请进行详细说明。应当理解，在说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般和词典的含义，而是在专利技术人被允许适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上基于与本申请的技术方面相对应的含义和概念来解释。因此，说明书中所述的实施方案中所示的描述仅仅是用于说明的目的的具体实例，而不旨在显示本申请的所有技术方面，并且应当理解，在提交本申请时可以对其完成多种可选等价体和变体。
[0024]在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的一者”、“中的一个”、“中的一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目中的任一者。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的一者”意味着仅A或仅B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的一者”意味着仅A；仅B；或仅C。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。
[0025]在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一者”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的至少一者”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B(排除C)；A及C(排除B)；B及C(排除A)；或A、B及C的全部。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。
[0026]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，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。
[0027]一、电化学装置
[0028]本申请提供一种电化学装置，其包含正极，所述正极包括：正极集流体；功能层；和正极活性材料层。所述功能层设置于所述正极集流体与所述正极活性材料层之间。所述功能层的厚度为Tμm，所述电化学装置在满充状态下，所述正极的电阻为RΩ。满足2≤T
×
R≤200。
[0029]本申请通过在正极集流体与正极活性材料层之间设置功能层可以抑制穿钉时电化学装置起火失效。同时，本申请经过一系列研究得出：通过控制功能层的厚度T(以μm计)与满充状态下正极的电阻R(以Ω计)满足上述关系，可以在有效提高电化学装置穿钉安全性能的同时将电化学装置的电化学性能维持在较高水平。在一些实施例中，2≤T
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R≤150。在一些实施例中，2≤T
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【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，其包含正极，所述正极包括：正极集流体；功能层；和正极活性材料层；所述功能层设置于所述正极集流体与所述正极活性材料层之间，其中，所述功能层的厚度为Tμm，所述电化学装置在满充状态下，所述正极的电阻为R Ω，满足2≤T
×
R≤200。2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，0.5≤T≤10；和/或1≤R≤10。3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述功能层包含第一颗粒和第一导电剂，所述第一颗粒包含金属元素，所述金属元素包含Al、Mg、Ca、Ti、Ce、Zn、Y、Hf、Zr、Ba、Sn或Ni中的至少一种。4.根据权利要求3所述的电化学装置，其中，所述第一颗粒包含氧化铝、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙、水铝石、硫酸钡、硫酸钙或硅酸钙中的至少一种；和/或，所述第一导电剂包含石墨烯、碳纳米管、碳黑、石墨纤维或导电碳中的至少一种。5.根据权利要求3所述的电化学装置，其中，所述第一颗粒的平均粒径为H1μm，所述第一导电剂的平均粒径为H2μm，满足如下条件中的至少一者：(a)0.5≤H1/H2≤3；(b)0.8≤T/H1≤20；(c)H1≤0.6；(d)所述第一颗粒的比表面积BET，满...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈梅锋，韩冬冬，刘晓欠，
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：