电化学装置和电子装置的制作方法

本申请涉及电化学，特别是涉及一种电化学装置和电子装置。

背景技术：

1、伴随着社会的快速发展，对电化学装置(如锂离子电池)的能量密度提出了更高的要求。由于硅基材料具有极高的理论比容量，将硅基材料与石墨混合作为负极活性材料，以显著提升锂离子电池的能量密度。但是，在石墨中混入硅基材料，将恶化负极极片的动力学能力，负极极片表面容易析锂，影响锂离子电池的循环性能，并带来安全隐患。硅基材料占比越高，动力学恶化越严重，负极极片表面析锂越多。因此，如何缓解电化学装置中负极极片表面的析锂现象成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

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，以缓解电化学装置中负极极片表面析锂的问题。

2、需要说明的是，本申请的技术实现要素：中，以锂离子电池作为电化学装置的例子来解释本申请，但是本申请的电化学装置并不仅限于锂离子电池。具体技术方案如下：

3、本申请的第一方面提供了一种电化学装置，电化学装置包括负极极片、正极极片以及设置于负极极片和正极极片之间的隔膜，负极极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一个表面上的第一负极材料层和第二负极材料层，第一负极材料层设置于负极集流体和第二负极材料层之间；电化学装置以最高不析锂倍率恒流充电至上限截止电压时，第一负极材料层与第二负极材料层的x射线衍射图谱中，lic12的特征峰满足以下特征(1)或(2)中的至少一者：(1)第二负极材料层的x射线衍射图谱中，未出现lic6的特征峰，lic12的特征峰中最大强度处的2θ为a2°，25.15≤a2≤25.30；(2)第一负极材料层x射线衍射图谱中，lic12的特征峰中最大强度处的2θ为a1°，第二负极材料层的x射线衍射图谱中，lic12的特征峰中最大强度处的2θ为a2°，0≤a1-a2≤0.15。通过上述设置，负极极片表层的嵌锂度低，和/或负极极片嵌锂均匀性好，负极极片表面未出现局部嵌锂增多的现象，电化学装置中负极极片表面析锂的问题得到缓解。

4、在本申请的一些实施方案中，第一负极材料层包括第一负极活性材料，第一负极活性材料包括第一石墨；第二负极材料层包括第二负极活性材料，第二负极活性材料包括硅碳材料和第二石墨；第二负极活性材料中硅碳材料的质量百分含量为15％至50％，硅碳材料中硅元素的质量百分含量为30％至60％。负极极片底层第一负极材料层包括第一石墨，表层第二负极材料层包括第二石墨和硅碳材料，且将硅碳材料的质量百分含量以及硅碳材料中硅元素的质量百分含量调控在上述范围内，负极极片能够提供足够的活性材料，也有利于使负极极片表层中的硅元素，在提高负极极片表层可嵌锂点位的基础上，降低硅元素带来的负极极片体积膨胀的概率。由此，能够使电化学装置中负极极片表面析锂的问题得到缓解，也使电化学装置具有较高的能量密度和较小的体积膨胀率。

5、在本申请的一些实施方案中，第二负极活性材料中硅碳材料的质量百分含量为30％至50％，硅碳材料中硅元素的质量百分含量为50％至60％，能进一步改善负极极片表面析锂的问题。

6、在本申请的一些实施方案中，第一石墨的粒径dv50-1为11.0μm至13.5μm。将第一石墨的粒径dv50-1调控在上述范围内，电化学装置在负极极片表面具有较少析锂概率的基础上，具有较高的容量保持率。

7、在本申请的一些实施方案中，第二石墨的粒径dv50-2与第一石墨的粒径dv50-1满足：1μm≤dv50-1-dv50-2≤5μm。将第二石墨的粒径dv50-2与第一石墨的粒径dv50-1的差值dv50-1-dv50-2的值调控在上述范围内，能够使电化学装置在具有高容量保持率的同时，进一步降低负极极片表面析理的概率。

8、在本申请的一些实施方案中，硅碳材料的粒径dv10、dv50-3和dv90满足：5μm≤dv10≤6μm、8μm≤dv50-3≤10.5μm、13μm≤dv90≤17μm。将硅碳材料的粒径dv10、dv50-4和dv90调控在上述范围内，电化学装置中负极极片表面析锂的问题得到缓解的基础上，具有较高的容量保持率。

9、在本申请的一些实施方案中，硅碳材料的粒径dv10和dv90满足：8μm≤dv90-dv10≤10.5μm。将dv90-dv10的值调控在上述范围内，使电化学装置在具有较高的能量密度的基础上，改善其动力学能力。

10、在本申请的一些实施方案中，硅碳材料的比表面积为0.5m2/g至3.5m2/g。将硅碳材料的比表面积调控在上述范围内，电化学装置在缓解负极极表面析锂问题的基础上，具有较高的容量保持率。

11、在本申请的一些实施方案中，硅碳材料的比表面积为1.0m2/g至2.0m2/g。有利于使电化学装置在具有较高的容量保持率的情况下，进一步缓解负极极片表面析锂的问题。

12、在本申请的一些实施方案中，第一负极材料层的压实密度c1和第二负极材料层的压实密度c2满足：1.5g/cm3≤c1≤1.65g/cm3，1.35g/cm3≤c2≤1.5g/cm3，0.05g/cm3≤c1-c2≤0.3g/cm3。将第一负极材料层的压实密度c1、第二负极材料层的压实密度c2以及c1-c2的值调控在本申请范围内，电化学装置在负极极片表面的析锂问题得到缓解的情况下，具有较高的能量密度。

13、在本申请的一些实施方案中，0.1g/cm3≤c1-c2≤0.2g/cm3。

14、本申请的第二方面提供了一种电子装置，该电子装置包括前述任一实施方案所述的电化学装置。因此，电子装置具有良好的使用性能。

15、本申请的有益效果：

16、本申请提供了一种电化学装置和电子装置，电化学装置包括负极极片、正极极片以及设置于负极极片和正极极片之间的隔膜，负极极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一个表面上的第一负极材料层和第二负极材料层，第一负极材料层设置于负极集流体和第二负极材料层之间；电化学装置以最高不析锂倍率恒流充电至上限截止电压时，第一负极材料层与第二负极材料层的x射线衍射图谱中，lic12的特征峰满足以下特征(1)或(2)中的至少一者：(1)第二负极材料层的x射线衍射图谱中，未出现lic6的特征峰，lic12的特征峰中最大强度处的2θ为a2°，25.15≤a2≤25.30；(2)第一负极材料层x射线衍射图谱中，lic12的特征峰中最大强度处的2θ为a1°，第二负极材料层的x射线衍射图谱中，lic12的特征峰中最大强度处的2θ为a2°，0≤a1-a2≤0.15。通过上述设置，负极极片表层的嵌锂度低，和/或负极极片嵌锂均匀性好，负极极片表面未出现局部嵌锂增多的现象。由此，能够缓解电化学装置中负极极片表面析锂的问题，提高电化学装置的循环性能。

17、当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种电化学装置，包括负极极片、正极极片以及设置于所述负极极片和所述正极极片之间的隔膜，所述负极极片包括负极集流体以及设置于所述负极集流体至少一个表面上的第一负极材料层和第二负极材料层，所述第一负极材料层设置于所述负极集流体和所述第二负极材料层之间；

2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一负极材料层包括第一负极活性材料，所述第一负极活性材料包括第一石墨；

3.根据权利要求2所述的电化学装置，其中，所述第二负极活性材料中所述硅碳材料的质量百分含量为30％至50％，所述硅碳材料中硅元素的质量百分含量为50％至60％。

4.根据权利要求2所述的电化学装置，其中，所述第一石墨的粒径dv50-1为11.0μm至13.5μm。

5.根据权利要求4所述的电化学装置，其中，所述第二石墨的粒径dv50-2与所述第一石墨的粒径dv50-1满足：1μm≤dv50-1-dv50-2≤5μm。

6.根据权利要求2或3所述的电化学装置，其中，所述硅碳材料的粒径dv10、dv50-3和dv90满足：5μm≤dv10≤6μm、8μm≤dv50-3≤10.5μm、13μm≤dv90≤17μm。

7.根据权利要求6所述的电化学装置，其中，所述硅碳材料的粒径dv10和dv90满足：8μm≤dv90-dv10≤10.5μm。

8.根据权利要求2或3所述的电化学装置，其中，所述硅碳材料的比表面积为0.5m2/g至3.5m2/g。

9.根据权利要求8所述的电化学装置，其中，所述硅碳材料的比表面积为1.0m2/g至2.0m2/g。

10.根据权利要求6所述的电化学装置，其中，所述第一负极材料层的压实密度c1和所述第二负极材料层的压实密度c2满足：1.5g/cm3≤c1≤1.65g/cm3，1.35g/cm3≤c2≤1.5g/cm3，0.05g/cm3≤c1-c2≤0.3g/cm3。

11.根据权利要求10所述的电化学装置，其中，0.1g/cm3≤c1-c2≤0.2g/cm3。

12.一种电子装置，其中，所述电子装置包括权利要求1至11中任一项所述的电化学装置。

技术总结本申请提供了一种电化学装置和电子装置，电化学装置包括负极极片，负极极片包括负极集流体、第一负极材料层和第二负极材料层，第一负极材料层设置于负极集流体和第二负极材料层之间；电化学装置以最高不析锂倍率恒流充电至上限截止电压时，第一负极材料层与第二负极材料层的X射线衍射图谱中，LiC<subgt;12</subgt;的特征峰满足以下特征(1)或(2)中的至少一者：(1)第二负极材料层的X射线衍射图谱中，未出现LiC<subgt;6</subgt;的特征峰，LiC<subgt;12</subgt;的特征峰中最大强度处的2θ为A<subgt;2</subgt;°，25.15≤A<subgt;2</subgt;≤25.30；(2)第一负极材料层X射线衍射图谱中，LiC<subgt;12</subgt;的特征峰中最大强度处的2θ为A<subgt;1</subgt;°，第二负极材料层的X射线衍射图谱中，LiC<subgt;12</subgt;的特征峰中最大强度处的2θ为A<subgt;2</subgt;°，0≤A<subgt;1</subgt;‑A<subgt;2</subgt;≤0.15。技术研发人员：刘松松受保护的技术使用者：宁德新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25