电化学装置和电子装置的制作方法

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。

背景技术：

1、伴随电化学储能技术的发展，对电化学装置(例如，锂离子电池)的循环性能和安全性能提出了越来越高的要求。通常地，为了提升电化学装置的能量密度，提高电化学装置的电压是一种有效的方式。然而，在提高电化学装置的电压之后，可能存在正极释氧、电解液分解、电极组件产气和循环性能剧烈下降等问题。因此，期望进一步改进电化学装置的循环性能和高温存储性能。

技术实现思路

1、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。将电化学装置放电，满放态的正极极片包含的所述正极活性材料包括m1元素，所述正极活性材料中的m1元素的摩尔含量为a，m1元素包括ni、co和mn三种元素，正极活性材料中的ni元素的摩尔含量为b，正极活性材料中的mn元素的摩尔含量为c，正极活性材料包括m2元素，正极活性材料中的m2元素的摩尔含量为d，m2元素包括na、k或mg中的至少一种，其中，b/a的值为0.4至0.6，c/a的值为0.4至0.6，d/a的值为0.04至0.06。如此，有利于促进正极活性材料的结构稳定性，进而改善电化学装置的循环性能和高温存储性能。如果d/a的值太大，会恶化正极活性材料的可逆容量，如果掺杂含量太低，即，d/a的值太小，则对正极活性材料结构的稳定性的改善不明显，不足以显著改善正极活性材料的循环性能。

2、在一些实施例中，电化学装置放电的dq/dv-v曲线在4.1v以上至少具有1个峰。这种峰为本申请的正极活性材料所特有的。

3、在一些实施例中，电化学装置还包括电解液，电解液包括二腈化合物，二腈化合物包括丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、葵二腈或甲基戊二腈中的至少一种。二腈化合物可以抑制电解液的极化现象，同时，二腈化合物和正极活性材料中的m2掺杂元素存在协同作用，可以在负极形成稳定的含有m2掺杂元素的界面层，降低电化学装置的内部电阻，提高电化学装置的循环性能。

4、在一些实施例中，基于电解液的质量，二腈化合物的质量含量为0.1％至10％。当电解液中的二腈化合物的质量含量大于10％时，会增大电解液的粘度，影响离子传输速率。当电解液中的二腈化合物的质量含量小于0.1％时，则二腈化合物改善电化学装置的循环性能和高温存储性能的作用相对有限。在一些实施例中，基于电解液的质量，二腈化合物的质量含量为1％至6％。

5、在一些实施例中，电解液还包括含硫氧双键化合物，含硫氧双键化合物包括1,3-丙烷磺内酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、4-甲基硫酸乙烯酯、1,4-丁烷磺酸内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯、1,3-丙烷二磺酸酐、2,4-丁烷磺酸内酯或季戊四醇双环硫酸酯中的至少一种。含硫氧双键化合物可以改善电化学装置的界面稳定性。

6、在一些实施例中，基于电解液的质量，含硫氧双键化合物的质量含量为0.1％至8％。当电解液中的含硫氧双键化合物的质量含量大于8％时，多余的含硫氧双键化合物会和电化学装置中的锂反应，消耗活性锂。当电解液中的含硫氧双键化合物的质量含量小于0.1％时，则含硫氧双键化合物改善电化学装置的循环性能和高温存储性能的作用相对有限。

7、在一些实施例中，电化学装置处于满充态时，对正极极片进行x射线衍射表征，在36.3°至37.3°范围内具有衍射峰a，衍射峰a的峰强为ia，在43.6°至44.6°范围内具有衍射峰b，衍射峰b的峰强为ib，ia/ib的值为1.75至1.85。当ia/ib的值为1.75至1.85时，有利于改善电化学装置的循环性能和高温存储性能。

8、在一些实施例中，正极活性材料中的li的摩尔含量为e，d/e的值为0.05至0.07。如果m2元素的掺杂含量太高，会恶化正极活性材料的可逆容量，如果m元素的掺杂含量太低，对正极活性材料的结构稳定性的改善不明显，不足以显著改善正极活性材料的循环性能。

9、在一些实施例中，正极活性材料包括基体和包覆层，基体包括ni、mn和m2元素，包覆层包括b，正极活性材料中的b的摩尔含量为f，f/a的值为0.02至0.05。正极活性材料中含有的b元素包覆在正极活性材料表面，可进一步抑制正极活性材料的表面释氧，减少电解液与正极活性材料表面的直接接触，抑制了电解液的分解以及副反应的发生，从而有利于提升电化学装置的循环性能以及高温存储性能。另外，如果f/a的值过大，意味着包覆量太高，会恶化电化学装置的容量，如果f/a的值过小，意味着包覆量太低，可能不足以覆盖正极活性材料的高活性的表面。

10、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。

11、通过使得b/a的值为0.4至0.6，c/a的值为0.4至0.6，d/a的值为0.04至0.06，有利于促进正极活性材料的结构稳定性，进而改善电化学装置的循环性能和高温存储性能。另外，通过m2元素对正极活性材料进行体相掺杂，可以进一步稳定正极活性材料的晶体结构。

12、本申请“满充态”为电化学装置在25℃下，以0.5c的倍率恒流充电至4.35v，然后以4.35v电压恒压充电至电流为0.01c；本申请的“满放态”为电化学装置在25℃下以0.5c的倍率恒流放电至电压为2.8v。

技术特征：

1.一种电化学装置，其特征在于，包括正极极片，其中，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；

2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置放电的dq/dv-v曲线在4.1v以上至少具有1个峰。

3.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，还包括电解液，所述电解液包括二腈化合物，所述二腈化合物包括丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、葵二腈或甲基戊二腈中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，基于所述电解液的质量，所述二腈化合物的质量含量为0.1％至10％。

5.根据权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，基于所述电解液的质量，所述二腈化合物的质量含量为1％至6％。

6.根据权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，所述电解液还包括含硫氧双键化合物，所述含硫氧双键化合物包括1,3-丙烷磺内酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、4-甲基硫酸乙烯酯、1,4-丁烷磺酸内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯、1,3-丙烷二磺酸酐、2,4-丁烷磺酸内酯或季戊四醇双环硫酸酯中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的电化学装置，其特征在于，基于所述电解液的质量，所述含硫氧双键化合物的质量含量为0.1％至8％。

8.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置处于满充态时，对所述正极极片进行x射线衍射表征，在36.3°至37.3°范围内具有衍射峰a，所述衍射峰a的峰强为ia，在43.6°至44.6°范围内具有衍射峰b，所述衍射峰b的峰强为ib，ia/ib的值为1.75至1.85。

9.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述正极活性材料中的li的摩尔含量为e，d/e的值为0.05至0.07。

10.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述正极活性材料包括基体和包覆层，所述基体包括ni、mn和m2元素，所述包覆层包括b，所述正极活性材料中的b的摩尔含量为f，f/a的值为0.02至0.05。

11.一种电子装置，包括根据权利要求1至10中任一项所述的电化学装置。

技术总结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，其中，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。将电化学装置放电，满放态的正极极片包含的正极活性材料中的M1元素的摩尔含量为a，M1元素包括Ni、Co和Mn，正极活性材料中的Ni的摩尔含量为b，正极活性材料中的Mn的摩尔含量为c，正极活性材料中的M2元素的摩尔含量为d，M2元素包括Na、K或Mg中的至少一种，其中，b/a的值为0.4至0.6，c/a的值为0.4至0.6，d/a的值为0.04至0.06。如此，有利于促进正极活性材料的结构稳定性，进而改善电化学装置的循环性能和高温存储性能。技术研发人员：周娟,郎野,程世杨,张辉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：2024/7/29