本申請(qǐng)屬于儲(chǔ)能，具體涉及一種電化學(xué)裝置和電子裝置。

背景技術(shù)：

1、二次電池作為可充電的能源儲(chǔ)存裝置，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在充放電過(guò)程中實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能之間的相互轉(zhuǎn)換。目前二次電池以其高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命和環(huán)保性能，廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域。

2、然而，在二次電池的長(zhǎng)期循環(huán)使用過(guò)程中，會(huì)面臨因負(fù)極材料的厚度增加擠占?jí)涸O(shè)備其他原件空間的問(wèn)題。負(fù)極作為電池中的重要組成部分，其穩(wěn)定性直接影響電池的整體性能和循環(huán)壽命。在充放電循環(huán)中，負(fù)極材料會(huì)經(jīng)歷鋰離子的嵌入脫出，這一過(guò)程往往伴隨著材料體積的變化與界面sei膜的破壞與修復(fù)，導(dǎo)致負(fù)極厚度逐漸增加。負(fù)極厚度的增加不僅會(huì)降低電池的能量密度，還可能引發(fā)電池內(nèi)部應(yīng)力的集中，導(dǎo)致電極結(jié)構(gòu)的破壞和電池容量的快速衰減。因此，為了提升二次電池的綜合性能，如何改善負(fù)極厚度的增加成為了亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N電化學(xué)裝置和電子裝置，通過(guò)優(yōu)化電解液的組分，能夠減少負(fù)極材料與電解液的副反應(yīng)，改善循環(huán)過(guò)程中負(fù)極的厚度增長(zhǎng)，還能減少浮充條件下的產(chǎn)氣量，從而解決上述問(wèn)題。

2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N電化學(xué)裝置，包括正極、負(fù)極和電解液；上述負(fù)極包括負(fù)極集流體和位于上述負(fù)極集流體至少部分表面上的負(fù)極活性材料層，上述負(fù)極活性材料層的面密度為cw?mg/mm2，8.44≤cw≤10.38；基于上述電解液的質(zhì)量，上述電解液包括：質(zhì)量含量為a％的碳酸乙烯酯、質(zhì)量含量為b％的碳酸丙烯酯、質(zhì)量含量為c％的碳酸二乙酯、質(zhì)量含量為d％的丙酸乙酯和質(zhì)量含量為e％的丙酸丙酯；1≤a/b≤3，且2≤(e+d)/c≤8。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：在電解液中采用碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯配合，控制二者的質(zhì)量含量符合上述關(guān)系，較高含量的碳酸乙烯酯能夠促進(jìn)在負(fù)極界面處形成質(zhì)量較好的固體電解質(zhì)界面膜(sei膜)，從而減少或抑制負(fù)極界面與電解液的副反應(yīng)，有利于改善循環(huán)過(guò)程中負(fù)極的厚度增長(zhǎng)；丙酸乙酯和丙酸丙酯兩種羧酸酯能夠提高電解液的滲透性，減少不均勻現(xiàn)象，進(jìn)一步減少副反應(yīng)的發(fā)生；碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯相互作用后能夠拓寬電解液的電化學(xué)穩(wěn)定窗口，控制羧酸酯和碳酸二乙酯的質(zhì)量含量符合上述關(guān)系時(shí)，各組分緊密配合能夠抑制碳酸乙烯酯和羧酸酯的氧化產(chǎn)氣，改善電化學(xué)裝置的浮充產(chǎn)氣性能。

3、在一些實(shí)施方式中，上述電解液滿足以下條件中的至少一者：(1)15≤a≤30；(2)10≤b≤15；?(3)10≤c≤15；?(4)30≤d≤40；?(5)10≤e≤35；?(6)1.5≤a/b≤2；?(7)4≤(e+d)/c≤5。調(diào)控電解液中各組分的質(zhì)量含量滿足上述范圍時(shí)，能夠促進(jìn)各組分的緊密配合，進(jìn)一步改善電化學(xué)裝置的浮充產(chǎn)氣性能和電極厚度增長(zhǎng)率。

4、在一些實(shí)施方式中，上述電解液包括丁二腈、己二腈和1,3,6-己烷三腈；基于上述電解液的質(zhì)量，上述丁二腈的質(zhì)量含量為f％，上述己二腈的質(zhì)量含量為g％，上述1,3,6-己烷三腈的質(zhì)量含量為h％；2≤h≤3，且1≤g/(f+h)≤1.3。本申請(qǐng)向電解液中同時(shí)加入丁二腈、己二腈和1,3,6-己烷三腈，能夠與正極界面暴露出的過(guò)渡金屬位點(diǎn)絡(luò)合，減少浮充電過(guò)程中的滿充條件下正極對(duì)電解液的氧化分解，改善浮充產(chǎn)氣性能。尤其是是調(diào)控電解液中三者的質(zhì)量含量符合上述范圍，能夠進(jìn)一步改善電化學(xué)裝置的浮充產(chǎn)氣性能。

5、在一些實(shí)施方式中，1≤f≤3。調(diào)控丁二腈在電解液中的質(zhì)量含量滿足該范圍，能夠進(jìn)一步改善電化學(xué)裝置的浮充產(chǎn)氣性能。

6、在一些實(shí)施方式中，上述電解液包括氟代碳酸乙烯酯或1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯；基于上述電解液的質(zhì)量，上述氟代碳酸乙烯酯的質(zhì)量含量為u％，上述1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯的質(zhì)量含量為v％，4≤u≤9.55，2≤v≤6。本申請(qǐng)向電解液中加入氟代碳酸乙烯酯(fec)，能夠在負(fù)極界面形成富含lif的界面，與較高含量的碳酸乙烯酯共同作用可抑制負(fù)極表面的副反應(yīng)，抑制循環(huán)過(guò)程中的電極厚度的增長(zhǎng)率并改善電化學(xué)裝置的浮充產(chǎn)氣性能。本申請(qǐng)向電解液中加入1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯(1,3-ps)，提高負(fù)極界面的成膜質(zhì)量，加強(qiáng)負(fù)極側(cè)的界面保護(hù)，抑制循環(huán)過(guò)程中的電極厚度的增長(zhǎng)率并改善電化學(xué)裝置的浮充產(chǎn)氣性能。

7、在一些更優(yōu)選的實(shí)施方式中，6≤u≤8；或，3≤v≤4。控制電解液中fec或1,3-ps的質(zhì)量含量分別為該優(yōu)選范圍，能夠進(jìn)一步改善電化學(xué)裝置的浮充產(chǎn)氣性能和循環(huán)電極厚度增長(zhǎng)率。

8、在一些實(shí)施方式中，上述電解液包括六氟磷酸鋰和第二鋰鹽，第二鋰鹽包含四氟硼酸鋰或二氟草酸硼酸鋰；基于上述電解液的質(zhì)量，上述第二鋰鹽質(zhì)量含量為p％，0.1≤p≤0.8，優(yōu)選地，0.2≤p≤0.4。向電解液中加入第二鋰鹽與六氟磷酸鋰配合，能夠加強(qiáng)正極和/或負(fù)極中界面的保護(hù)，減少界面處的副反應(yīng)，從而進(jìn)一步改善電化學(xué)裝置的浮充產(chǎn)氣性能和循環(huán)電極厚度增長(zhǎng)率。

9、在一些實(shí)施方式中，上述電解液滿足以下條件中的至少一者：(1)上述電解液包括四(三甲基硅氧基)鈦；基于上述電解液的質(zhì)量，上述四(三甲基硅氧基)鈦質(zhì)量含量為x％，1≤x≤2；(2)上述電解液包括三(4-嗎啉基)氧化膦；基于上述電解液的質(zhì)量，上述三(4-嗎啉基)氧化膦的質(zhì)量含量為y％，0.3≤y≤0.5；(3)上述電解液包括苯基膦酸二乙酯；基于上述電解液的質(zhì)量，上述苯基膦酸二乙酯的質(zhì)量含量為z％；0.3≤z≤0.5。

10、基于上述電解液方案，使電解液中各組分相互作用，能夠進(jìn)一步改善電化學(xué)裝置的浮充產(chǎn)氣性能和循環(huán)電極厚度增長(zhǎng)率。

11、在一些具體實(shí)施方式中，上述負(fù)極活性材料層包括石墨，上述石墨包括天然石墨和/或人造石墨；上述石墨的平均粒徑為7μm至14μm。石墨的平均粒徑在該范圍內(nèi)，與本申請(qǐng)的電解液組分緊密配合后，能夠提高sei膜的成膜質(zhì)量，進(jìn)一步改善電化學(xué)裝置的浮充產(chǎn)氣性能和循環(huán)電極厚度增長(zhǎng)率。

12、在一些實(shí)施方式中，上述負(fù)極活性材料層的壓實(shí)密度為pd?g/mm2，1.6≤pd≤1.8。當(dāng)調(diào)控負(fù)極活性材料層的壓實(shí)密度符合上述范圍時(shí)，與上述面密度特征配合，能夠更好地改善電化學(xué)裝置的浮充產(chǎn)氣性能和循環(huán)電極厚度增長(zhǎng)率。

13、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N電子裝置，包括上述任意一種電化學(xué)裝置。

技術(shù)特征：

1.一種電化學(xué)裝置，其特征在于，包括正極、負(fù)極和電解液；所述負(fù)極包括負(fù)極集流體和位于所述負(fù)極集流體至少部分表面上的負(fù)極活性材料層，所述負(fù)極活性材料層的面密度為cw?mg/mm2，8.44≤cw≤10.38；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述電解液滿足以下條件中的至少一者：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述電解液包括丁二腈、己二腈和1,3,6-己烷三腈；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，1≤f≤3。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述電解液包括氟代碳酸乙烯酯或1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯；基于所述電解液的質(zhì)量，所述氟代碳酸乙烯酯的質(zhì)量含量為u％，所述1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯的質(zhì)量含量為v％，4≤u≤9.55，2≤v≤6。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，6≤u≤8；或，3≤v≤4。

7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述電解液包括六氟磷酸鋰和第二鋰鹽，第二鋰鹽包含四氟硼酸鋰或二氟草酸硼酸鋰；

8.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述電解液滿足以下條件中的至少一者：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述負(fù)極活性材料層包括石墨，所述石墨包括天然石墨和/或人造石墨；所述石墨的平均粒徑為7μm至14μm；和/或，

10.一種電子裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的電化學(xué)裝置。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N電化學(xué)裝置和電子裝置，屬于儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域。該電化學(xué)裝置包括正極、負(fù)極和電解液；負(fù)極包括負(fù)極集流體和位于負(fù)極集流體至少部分表面上的負(fù)極活性材料層，負(fù)極活性材料層的面密度為cw?g/mm2，8.44×10?3≤cw≤10.38×10?3；基于電解液的質(zhì)量，電解液包括：質(zhì)量含量為A％的碳酸乙烯酯、質(zhì)量含量為B％的碳酸丙烯酯、質(zhì)量含量為C％的碳酸二乙酯、質(zhì)量含量為D％的丙酸乙酯和質(zhì)量含量為E％的丙酸丙酯；1≤A/B≤3，且2≤(E+D)/C≤8。本申請(qǐng)通過(guò)優(yōu)化電解液的組分，能夠減少負(fù)極材料與電解液的副反應(yīng)，改善循環(huán)過(guò)程中負(fù)極的厚度增長(zhǎng)，還能減少浮充條件下的產(chǎn)氣量。

技術(shù)研發(fā)人員：高志義,唐超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧德新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8