【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及电化学，特别是涉及一种负极极片、电化学装置和电子装置。
技术介绍
1、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。
2、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，从而导致负极极片导电性变差，影响锂离子电池的循环性能。
技术实现思路
1、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。
2、具体技术方案如下：
3、本申请第一方面提供了一种负极极片，其包括负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性材料，所述负极活性材料包括碳掺杂硅氧复合材料和石墨，所述碳掺杂硅氧复合材料包括碳元素、硅元素和氧元素，所述碳掺杂硅氧复合材料的颗粒的表面区域中的碳元素含量大于所述颗粒内部区域中的碳元素含量，其中，所述表面区域为沿所述颗粒表面至内部深度为500nm的区域，所述内部区域为所述颗粒中除去所述表面区域以外的区域；其中，基于所述碳掺杂硅氧复合材料中所述碳元素、所述硅元素和所述氧元素的质量总和，所述碳掺杂硅氧复合材料中所述碳元素的质量百分含量为2％至10％。本申请提供的负极极片中碳掺杂硅氧复合材料中碳元素的引入，且碳掺杂硅氧复合材料颗粒的表面区域中的碳元素含量大于颗粒内部区域中的碳元素含量
4、在本申请的一些实施方案中，基于所述碳掺杂硅氧复合材料中所述碳元素、所述硅元素和所述氧元素的质量总和，所述表面区域中所述碳元素的质量百分含量为0.5％至8％。通过调控碳掺杂硅氧复合材料表面区域中碳元素的质量百分含量在上述范围内，负极极片中的碳掺杂硅氧复合材料具有良好的膨胀性能且不易粉化，负极极片具有良好的导电性，从而有利于改善电化学装置的循环性能和膨胀性能。
5、在本申请的一些实施方案中，基于所述碳掺杂硅氧复合材料中所述碳元素、所述硅元素和所述氧元素的质量总和，所述碳掺杂硅氧复合材料中所述硅元素的质量百分含量为40％至60％。通过调控碳掺杂硅氧复合材料中硅元素的质量百分含量在上述范围内，得到的电化学装置在具有良好的循环性能和膨胀性能的同时，还具有较高的能量密度。
6、在本申请的一些实施方案中，所述碳掺杂硅氧复合材料的粒径分布范围为0.2μm至20μm，dv50为4μm至10μm，dv99为13μm至20μm。通过将碳掺杂硅氧复合材料的粒径分布范围、dv50和dv99调控在上述范围内，有利于改善电化学装置的循环性能。
7、在本申请的一些实施方案中，所述碳掺杂硅氧复合材料的粉末电导率为0.03s/cm至8s/cm。碳掺杂硅氧复合材料具有上述范围的粉末电导率，有利于改善电化学装置的循环性能。
8、在本申请的一些实施方案中，所述碳掺杂硅氧复合材料颗粒的所述内部区域形成si-c键，所述表面区域形成si-o-c键，有利于改善电化学装置的循环性能和膨胀性能。
9、在本申请的一些实施方案中，所述碳掺杂硅氧复合材料颗粒的所述表面区域的碳元素的质量含量占所述碳掺杂硅氧复合材料碳元素质量含量的10％至80％。通过调控表面区域的碳元素的质量含量占碳掺杂硅氧复合材料碳元素质量含量的占比在上述范围内，有利于改善电化学装置的循环性能和膨胀性能。
10、在本申请的一些实施方案中，所述碳掺杂硅氧复合材料颗粒中硅元素和氧元素分布均匀，有利于改善电化学装置的循环性能和膨胀性能。
11、在本申请的一些实施方案中，所述石墨包括天然石墨、人造石墨或中间相碳微球等中的至少一种。通过选用上述石墨，有利于改善电化学装置的循环性能。
12、在本申请的一些实施方案中，所述碳掺杂硅氧复合材料与所述石墨的质量比为(3至20):(80至97)。通过将碳掺杂硅氧复合材料与石墨的质量比调控在上述范围内，有利于改善电化学装置的循环性能。
13、在本申请的一些实施方案中，所述负极材料层还包括粘结剂，所述粘结剂包括聚丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯丁二烯共聚物、海藻酸钠、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾、羟甲基纤维素钠或羟甲基纤维素钾中的至少一种。通过选择上述粘结剂，得到的负极材料层具有良好的结构稳定性，有利于提高电化学装置的循环性能。
14、本申请的第二方面提供了一种电化学装置，其包括前述任一实施方案中的负极极片。因此，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。
15、本申请的第三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。因此，本申请提供的电子装置具有良好的使用性能。
16、本申请提供了一种负极极片、电化学装置和电子装置，负极极片包括负极活性材料层，负极活性材料层包括负极活性材料，负极活性材料包括碳掺杂硅氧复合材料和石墨，碳掺杂硅氧复合材料包括碳元素、硅元素和氧元素，碳掺杂硅氧复合材料的颗粒的表面区域中的碳元素含量大于颗粒内部区域中的碳元素含量，其中，表面区域为沿颗粒表面至内部深度为500nm的区域，内部区域为颗粒中除去表面区域以外的区域；其中，基于碳元素、硅元素和氧元素的质量总和，碳掺杂硅氧复合材料中碳元素的质量百分含量为2％至10％。负极极片中碳掺杂硅氧复合材料中碳元素的引入，且其颗粒的表面区域中的碳元素含量大于颗粒内部区域中的碳元素含量，在颗粒内部形成si-c键以及表面区域形成si-o-c键，在si-c键和si-o-c键的协同作用下，能够限制循环过程中硅晶粒的生长，降低负极活性材料粉化的风险并改善其膨胀性能，还能够提升颗粒表面的稳定性，降低被电解液刻蚀的风险以改善电化学装置的循环性能。因而，本申请提供的负极极片具有良好的导电性，将其应用于电化学装置中，能够改善电化学装置的循环性能和膨胀性能。
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1.一种负极极片，其包括负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性材料，所述负极活性材料包括碳掺杂硅氧复合材料和石墨，所述碳掺杂硅氧复合材料包括碳元素、硅元素和氧元素，所述碳掺杂硅氧复合材料的颗粒的表面区域中的碳元素含量大于所述颗粒内部区域中的碳元素含量，其中，所述表面区域为沿所述颗粒表面至内部深度为500nm的区域，所述内部区域为所述颗粒中除去所述表面区域以外的区域；
2.根据权利要求1所述的负极极片，其中，基于所述碳元素、所述硅元素和所述氧元素的质量总和，所述表面区域中所述碳元素的质量百分含量为0.5％至8％。
3.根据权利要求1所述的负极极片，其中，基于所述碳元素、所述硅元素和所述氧元素的质量总和，所述碳掺杂硅氧复合材料中所述硅元素的质量百分含量为40％至60％。
4.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述碳掺杂硅氧复合材料的粒径分布范围为0.2μm至20μm，Dv50为4μm至10μm，Dv99为13μm至20μm。
5.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述碳掺杂硅氧复合材料的粉末电导率为0.03S/cm至8S/c
6.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述碳掺杂硅氧复合材料颗粒的所述内部区域形成Si-C键，所述表面区域形成Si-O-C键。
7.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述碳掺杂硅氧复合材料颗粒的所述表面区域的碳元素的质量含量占所述碳掺杂硅氧复合材料碳元素质量含量的10％至80％。
8.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述碳掺杂硅氧复合材料颗粒中硅元素和氧元素分布均匀。
9.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述石墨包括天然石墨、人造石墨或中间相碳微球等中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述碳掺杂硅氧复合材料与所述石墨的质量比为(3至20):(80至97)。
11.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述负极材料层还包括粘结剂，所述粘结剂包括聚丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯丁二烯共聚物、海藻酸钠、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾、羟甲基纤维素钠或羟甲基纤维素钾中的至少一种。
12.一种电化学装置，其包括权利要求1至11中任一项所述的负极极片。
13.一种电子装置，其包括权利要求12所述的电化学装置。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种负极极片，其包括负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性材料，所述负极活性材料包括碳掺杂硅氧复合材料和石墨，所述碳掺杂硅氧复合材料包括碳元素、硅元素和氧元素，所述碳掺杂硅氧复合材料的颗粒的表面区域中的碳元素含量大于所述颗粒内部区域中的碳元素含量，其中，所述表面区域为沿所述颗粒表面至内部深度为500nm的区域，所述内部区域为所述颗粒中除去所述表面区域以外的区域；
2.根据权利要求1所述的负极极片，其中，基于所述碳元素、所述硅元素和所述氧元素的质量总和，所述表面区域中所述碳元素的质量百分含量为0.5％至8％。
3.根据权利要求1所述的负极极片，其中，基于所述碳元素、所述硅元素和所述氧元素的质量总和，所述碳掺杂硅氧复合材料中所述硅元素的质量百分含量为40％至60％。
4.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述碳掺杂硅氧复合材料的粒径分布范围为0.2μm至20μm，dv50为4μm至10μm，dv99为13μm至20μm。
5.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述碳掺杂硅氧复合材料的粉末电导率为0.03s/cm至8s/cm。
6.根据权利要求1所述的负极极片，其中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，崔航，谢远森，
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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