电化学装置和电子装置制造方法及图纸

本申请的实施例提供了电化学装置和电子装置。电化学装置包括正极极片，正极极片包括正极活性材料层，正极活性材料层包括正极活性材料，正极活性材料包括含锰材料，含锰材料的质量与正极活性材料的质量的比率Y为0.4至1。通过控制正极活性材料层中的含锰材料的质量与正极活性材料的质量的比率Y，可以有效地控制正极活性材料层中的Mn溶出。制正极活性材料层中的Mn溶出。

【技术实现步骤摘要】
电化学装置和电子装置
[0001]本申请是2021年12月22日提交的申请号为202111581347.6的专利技术名称为“电化学装置和电子装置”的专利技术专利的分案申请。


[0002]本申请涉及电化学储能领域，具体地涉及电化学装置和电子装置。

技术介绍

[0003]伴随电化学储能技术的发展，电化学装置(例如，锂离子电池)因其高能量密度、长续航性能而备受关注，含锰材料(例如，锰酸锂)可以显著提高电化学装置的安全性能，降低材料成本，但在高温存储过程中，因为Jahn
‑
Teller(姜泰勒)效应及电解液中HF腐蚀会发生Mn溶出，造成电化学装置的容量衰减和成本上升，削弱产品竞争力，因此抑制Mn溶出是包括含锰材料的电化学装置的性能优化的重要课题。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种电化学装置，电化学装置包括正极极片，正极极片包括正极活性材料层，正极活性材料层包括正极活性材料，正极活性材料包括含锰材料，含锰材料的质量与正极活性材料的质量的比率Y为0.4至1。
[0005]在一些实施例中，含锰材料包括锰酸锂。在一些实施例中，锰酸锂包括立方晶系锰酸锂。在一些实施例中，正极活性材料层的面密度为X mg/cm2，18≤X≤52。在一些实施例中，正极极片的Mn溶出量为Z ppm，Z＝(
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52.99X+3215.5)*10Y/9，且160≤Z≤2500。在一些实施例中，含锰材料的质量与正极活性材料层的质量的比率为0.38至0.95。在一些实施例中，正极极片还包括正极集流体，正极活性材料层设置在正极集流体的一侧或两侧的表面。在一些实施例中，正极活性材料层还包括导电剂和粘结剂。在一些实施例中，导电剂包括导电炭黑、科琴黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的至少一种，粘结剂包括羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、聚苯胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚硅氧烷、丁苯橡胶、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂或聚芴中的至少一种，正极活性材料层中的正极活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为(80
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99)：(0.1
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10)：(0.1
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10)。
[0006]本申请的实施例还提供了一种电子装置，包括上述的电化学装置。
[0007]本申请通过控制正极活性材料层中的含锰材料的质量与正极活性材料的质量的比率Y，可以有效地控制正极活性材料层中的Mn溶出。
具体实施方式
[0008]下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本申请，但不以任何方式限制本申请。
[0009]本申请的一些实施例提供了一种电化学装置，电化学装置包括正极极片。在一些实施例中，正极极片包括正极活性材料层。在一些实施例中，正极活性材料层包括正极活性
材料。在一些实施例中，正极活性材料包括含锰材料，其中，含锰材料的质量与正极活性材料的质量的比率Y为0.4至1。通过将含锰材料的质量与正极活性材料的质量的比率Y控制为0.4至1，可以将正极活性材料层中的Mn溶出控制在较低水平，进而改善电化学装置的存储容量损失。另外，当含锰材料的质量与正极活性材料的质量的比率Y低于0.4时，正极活性材料中的Mn溶出对容量造成的损失不占主导作用，并且Mn溶出不符合下述关系式，不利于Mn溶出的控制。
[0010]在一些实施例中，含锰材料包括锰酸锂。锰酸锂的成本较低，稳定性较好，有利于提升电化学装置的安全性能。在一些实施例中，锰酸锂包括立方晶系锰酸锂。在一些实施例中，立方晶系锰酸锂的极化效应较低，可以缓解电化学装置的容量衰减。在一些实施例中，在高温存储过程中，锰酸锂材料容易发生J
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T效应。J
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T效应是由于Mn的平均价态低于+3.5时，发生晶体结构扭曲，由立方晶系向四方晶系发生转变，导致晶格畸变，使电极极化效应增强，从而引起容量衰减的现象。
[0011]在一些实施例中，正极活性材料层的面密度为X mg/cm2，18≤X≤52。正极活性材料层的面密度指的是单位面积的正极活性材料层的重量。在该高面密度下，电解液在正极极片径向(垂直于正极活性材料层表面)的迁移能力降低，正极活性材料层中的远离电解液的那一侧的颗粒受到HF腐蚀作用减弱，因此Mn溶出显著降低。在一些实施例中，如果正极活性材料层的面密度过大，正极活性材料层出现干燥不良，正极活性材料层的表面开裂，这增大了正极极片的孔隙率，有利于电解液浸润，但是会恶化Mn溶出；另外，如果正极活性材料层的面密度偏小，极片曲折度/孔隙率未明显减小，无法有效抑制远离电解液的正极活性材料层的Mn溶出。
[0012]在一些实施例中，正极极片的Mn溶出量为Z ppm，Z＝(
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52.99X+3215.5)*10Y/9，且160≤Z≤2500。在60℃存储28天检测指标下建立了Mn溶出(Z/ppm)、面密度X：mg/cm
2)
和正极活性材料锰酸锂的质量比例(Y)关系式。基于该关系式，可以优化含锰材料体系开发，提高含锰材料体系电化学装置的竞争力。
[0013]在一些实施例中，含锰材料的质量与正极活性材料层的质量的比率为0.38至0.95。基于正极活性材料层中的正极活性材料的含量以及含锰材料的质量与正极活性材料的质量的比率Y，可以得到含锰材料的质量与正极活性材料层的质量的比率。
[0014]在一些实施例中，正极极片还可以包括正极集流体。在一些实施例中，正极集流体可以采用铝箔，当然，也可以采用本领域常用的其他正极集流体。在一些实施例中，正极活性材料层可以设置在正极集流体的一侧或两侧的表面。在一些实施例中，正极集流体的厚度可以为1μm至50μm。在一些实施例中，正极活性材料层可以仅涂覆在正极的集流体的部分区域上。
[0015]在一些实施例中，正极活性材料层还可以包括其他正极活性材料、导电剂和粘结剂。在一些实施例中，正极极片的导电剂可以包括导电炭黑、片层石墨、石墨烯或碳纳米管中的至少一种。在一些实施例中，正极极片中的粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯
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六氟丙烯的共聚物、苯乙烯
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丙烯酸酯共聚物、苯乙烯
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丁二烯共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素纳、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。在一些实施例中，其他正极活性材料包括但不限于钴酸锂、镍酸锂、镍锰酸锂、镍钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴铝酸锂或镍
钴锰酸锂中的至少一种。在一些实施例中，正极活性材料层中的正极活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为(80
‑
99)：(0.1
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10)：(0.1
‑
10)，但是这仅是示例，可以采用任何其他合适的质量比。
[0016]在一些实施例中，负极极片包括负极集流体和负极活性材料层。在一些实施例中，负极活性材料层可以位于负极集流体的一侧或两侧上。在一些实施例中，负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学装置，其包括：正极极片，所述正极极片包括正极活性材料层，所述正极活性材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括含锰材料，所述含锰材料的质量与所述正极活性材料的质量的比率Y为0.4至1。2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述含锰材料包括锰酸锂。3.根据权利要求2所述的电化学装置，其中，所述锰酸锂包括立方晶系锰酸锂。4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述正极活性材料层的面密度为X mg/cm2，18≤X≤52。5.根据权利要求4所述的电化学装置，其中，所述正极极片的Mn溶出量为Z ppm，Z＝(
‑
52.99X+3215.5)*10Y/9，且160≤Z≤2500。6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述含锰材料的质量与所述正极活性材料层的质量的比率为0.38至0.95。7.根据权利要求1所述的电化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春华，王慧鑫，
申请(专利权)人：东莞新能安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：