[發(fā)明專利]電化學(xué)裝置和電子裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110685942.8
• 申請(qǐng)日: 2021-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN113437250B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭子桂;易政;杜鵬;謝遠(yuǎn)森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/133
• 分類號(hào): H01M4/133;H01M4/36;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 北京市競(jìng)天公誠律師事務(wù)所 11770
• 代理人: 徐民

本申請(qǐng)涉及一種電化學(xué)裝置和電子裝置。該電化學(xué)裝置包括正極、隔膜、電解液和負(fù)極，所述負(fù)極包括集流體和負(fù)極活性材料層，所述負(fù)極活性材料層包括負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料的X射線衍射圖譜中，在18°至30°之間具有衍射峰Q1和衍射峰Q2，所述衍射峰Q1的半峰寬為4°至12°，所述電化學(xué)裝置滿足：1.0≤CB/[(Dv99?Dv90)/Dv50]≤3.5，其中Dv99、Dv90和Dv50分別表示負(fù)極活性材料顆粒的Dv99、Dv90和Dv50，單位為μm，CB為相同面積下負(fù)極容量與正極容量之比。本申請(qǐng)的電化學(xué)裝置具備優(yōu)異的快充性能，且能量密度高，循環(huán)性能好，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電化學(xué)裝置和電子裝置。

背景技術(shù)

由于鋰電池的高能量密度和配方不同能夠適應(yīng)不同使用環(huán)境的特點(diǎn)，鋰離子電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，在市場(chǎng)得以廣泛使用。如今，憑借著高能量密度、高安全性的優(yōu)勢(shì)，在短時(shí)間，鋰離子電池已經(jīng)徹底占領(lǐng)了消費(fèi)電子市場(chǎng)，并擴(kuò)展到了電動(dòng)汽車領(lǐng)域，這些領(lǐng)域不僅要求鋰離子電池具有更大的容量，對(duì)其能量密度、充放電速率以及循環(huán)穩(wěn)定性也不斷提出更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種電化學(xué)裝置和電子裝置。本申請(qǐng)?zhí)峁┑碾娀瘜W(xué)裝置具備優(yōu)異的快充性能，且能量密度高，循環(huán)性能優(yōu)異。

在第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電化學(xué)裝置，該電化學(xué)裝置包括正極、隔膜、電解液和負(fù)極，所述負(fù)極包括集流體和負(fù)極活性材料層，所述負(fù)極活性材料層包括負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料的X射線衍射圖譜中，在18°至30°之間具有衍射峰Q1和衍射峰Q2，所述衍射峰Q1的半峰寬為4°至12°，所述電化學(xué)裝置滿足：1.0≤CB/[(Dv99-Dv90)/Dv50]≤3.5，其中Dv99、Dv90和Dv50分別表示負(fù)極活性材料顆粒的Dv99、Dv90和Dv50，單位為μm，CB為相同面積下負(fù)極容量與正極容量之比。

本申請(qǐng)的實(shí)施方式中，衍射峰Q1代表硬碳材料的衍射峰，硬碳材料具有可觀的容量、優(yōu)異的快充性能以及極低的膨脹性，因此使用硬碳材料不僅能夠有效的抑制極片的膨脹，還能夠獲得更高的容量，提升了負(fù)極的能量密度。同時(shí)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋰離子電池的CB與負(fù)極活性材料顆粒粒徑滿足：1.0≤CB/[(Dv99-Dv90)/Dv50]≤3.5時(shí)，負(fù)極的均一性更高，可以避免粒徑太小與電解質(zhì)產(chǎn)生較多的副反應(yīng)而影響對(duì)電池性能的改善效果，還可以避免粒徑太大阻礙活性離子在負(fù)極活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部固相傳導(dǎo)而影響對(duì)電池性能的改善效果。因此，負(fù)極可具有良好的動(dòng)力學(xué)性能，同時(shí)鋰離子電池可兼具長循環(huán)壽命、高能量密度以及快速充電能力。根據(jù)本申請(qǐng)的一些優(yōu)選實(shí)施方式，1.5≤CB/[(Dv99-Dv90)/Dv50]≤3.5。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式，CB值范圍為0.80至1.50，優(yōu)選CB值范圍為1.00至1.35。CB值過大時(shí)，鋰電池不可逆容量損失，導(dǎo)致電池容量偏低，能量密度下降。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式，所述衍射峰Q1的峰位(以2θ值表示)小于所述衍射峰Q2的的峰位(以2θ值表示)。根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式，所述衍射峰Q2的半峰寬小于4°。根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式，所述衍射峰Q2的半峰寬為0.1°至3.5°。根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施方式中，衍射峰Q2代表石墨材料的衍射峰。將硬碳活性材料與石墨活性材料混合不僅增加了硬碳材料顆粒與硬碳材料顆粒或石墨材料顆粒間的接觸，極片材料整體可以獲得更好的電子導(dǎo)電性，較低的內(nèi)阻。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式，負(fù)極活性材料層的截面孔隙率為P_負(fù)，P_負(fù)的取值范圍為15％至35％。由于硬碳材料顆粒特性，使負(fù)極具有較高的孔隙率，可以確保極片在較高壓實(shí)的狀態(tài)下也具有較高的保液量，可獲得更好的離子導(dǎo)電性。但同時(shí)也會(huì)帶來更多的成膜消耗，帶來容量損失。因此，綜合考慮鋰離子電池的動(dòng)力學(xué)與能量密度，優(yōu)選地，P_負(fù)的取值范圍為15％至30％；更優(yōu)選地，P_負(fù)的取值范圍為15％至25％。