[發明專利]一種電化學裝置及電子裝置

在審

• 申請號: 202180002480.3
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113812021A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 袁國霞
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/50;H01M4/505;H01M10/0525
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 邰鳳珠;程強

本申請提供了一種電化學裝置及電子裝置，包括正極，正極包括正極集流體和設置于正極集流體至少一個表面上的正極活性材料層，正極活性材料層包含鋰錳氧化物，鋰錳氧化物包含鋁元素和鈉元素，基于正極活性材料重量，鋁元素含量為A％，鈉元素含量為B％，滿足0.01≤A≤2，0.001≤B≤1。本申請能夠提高電化學裝置的循環性能，尤其是高溫條件下的循環性能，還能夠提高電化學裝置的高溫儲存性能。

技術領域

本申請涉及電化學技術領域，具體涉及一種電化學裝置及電子裝置。

背景技術

鋰離子電池具有體積和質量能量密度大、循環壽命長、標稱電壓高、自放電率低、體積小、重量輕等許多優點，在消費電子領域具有廣泛的應用。隨著近年來電動汽車和可移動電子設備的高速發展，市場對鋰離子電池提出了更高的要求，例如，要求鋰離子電池在高溫環境下也能穩定。

但是目前的鋰離子電池在高溫下比容量衰減比較嚴重，這是由于高溫促使鋰離子電池內部副反應的發生，導致正極活性材料的結構被破壞，影響了鋰離子電池的穩定性和使用壽命。因此亟需一種在高溫下具有長時間使用壽命的鋰離子電池。

發明內容

本申請的目的在于提供一種電化學裝置及電子裝置，以提高電化學裝置的高溫循環性能。具體技術方案如下：

本申請的第一方面提供了一種電化學裝置，包括正極，正極包括正極集流體和設置于正極集流體至少一個表面上的正極活性材料層，正極活性材料層包含鋰錳氧化物，鋰錳氧化物包含鋁元素和鈉元素，基于正極活性材料重量，鋁元素含量為A％，鈉元素含量為B％，滿足0.01≤A≤2，0.001≤B≤1。

本申請的正極活性材料層包含鋰錳氧化物，鋰錳氧化物包含鋁元素和鈉元素。通過控制鋁元素和鈉元素的含量在上述范圍內能夠減少錳(Mn)溶出，從而改善電化學裝置的高溫循環性能。不限于任何理論，這可能是由于上述含量范圍的鋁元素能夠增強鋰錳氧化物中Mn-O鍵的穩定性，改善鋰錳氧化物的晶體結構，降低錳元素的姜泰勒(Jahn-Tellen)效應；鈉元素作為雜質元素，當在上述含量范圍內時幾乎不會對電化學裝置的高溫循環性能產生影響。因此整體上本申請通過控制鋁元素和鈉元素的含量在上述范圍內，能夠減少Mn溶出，同時降低鈉元素對正極性能的影響，從而改善電化學裝置的循環性能和存儲容量保持性能。

本申請的鋰錳氧化物可以包括但不限于：改性LiMn₂O₄(下文簡稱改性LMO)。本申請對鋰錳氧化物的改性方法沒有特別限制，例如，可以在合成LiMn₂O₄的過程中加入含鋁化合物，從而使本申請的鋰錳氧化物中含有鋁元素。

本申請的正極活性材料層可以設置在正極集流體的至少一個表面上，例如，正極活性材料層設置在正極集流體的一個表面上，或者，正極活性材料層設置在正極集流體的兩個表面上。

在本申請的一種實施方案中，本申請的電化學裝置滿足條件(a)或(b)中的至少一者：(a)0.011≤A+B≤2.5；(b)0.1≤A/B≤125。

在本申請的一種實施方案中，0.03≤A+B﹤2，2﹤A/B≤125。

通過控制正極活性材料中的鋁元素含量和鈉元素含量之和，即A+B的值在上述范圍內，和/或，控制正極活性材料中的鋁元素含量與鈉元素含量之比，即A/B的值在上述范圍內，能夠得到具有優良高溫循環性能和存儲容量保持性能的電化學裝置。

在本申請的一種實施方案中，本申請的鋰錳氧化物進一步包含鈮元素，基于正極活性材料的重量，鈮元素的含量為C％，滿足0﹤C≤1。