电化学装置及包含该电化学装置的电子装置的制作方法

1.本技术涉及电化学技术领域，具体涉及一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置。


背景技术：

2.二次电池(例如锂离子电池)作为一种新型的可移动储能装置，具有储能密度大、开路电压高、自放电率低、循环寿命长、安全性能好等优点，在手机、笔记本电脑、摄像机等便携式小型电子设备领域，以及大型电动运输工作和可再生能源存储领域的需求越来越大。但是，如一次性电子烟类的仅需少量充放电循环的电子产品，对二次电池的循环寿命要求较低，因此，如何通过降低此类二次电池的生产成本来获得市场竞争力成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置，以降低电化学装置的生产成本。
4.需要说明的是，本技术的发明内容中，以锂离子电池作为电化学装置的例子来解释本技术，但是本技术的电化学装置并不仅限于锂离子电池。
5.本技术第一方面提供一种电化学装置，包括正极极片和负极极片；所述正极极片包括正极集流体以及设置于所述正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括含锂的正极活性材料；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两个表面上的陶瓷涂层，所述负极极片还包括所述含锂的正极活性材料中的锂离子在充电过程中在所述负极集流体的表面沉积形成的锂金属层，所述锂金属层位于所述负极集流体与所述陶瓷涂层之间；所述负极极片不包含负极活性材料。
6.本技术人经大量研究发现，负极极片不设置负极活性材料，而是在负极集流体自身厚度方向的两个表面设置陶瓷涂层，陶瓷涂层在电化学装置的充电过程中，能够促进li离子(li
+
)在负极集流体上的均匀沉积形成锂金属层，使锂金属层形成于负极集流体与陶瓷涂层之间，且锂金属层均匀且致密，同时陶瓷涂层也能够吸收锂枝晶。这样，原本设置负极活性材料所占用的厚度空间被省去，所节省出来的厚度空间可以通过在正极极片上增加低价的正极活性材料来满足电化学装置的能量密度。并且，陶瓷涂层的成本低于负极活性材料层的成本。由此，电化学装置在满足能量密度和循环性能的情况下，具有更低的物料成本，使电化学装置的生产成本得到有效降低。
7.在本技术的一些实施例中，电化学装置还包括电解液，所述电解液包括氟代碳酸亚乙酯和二氟草酸硼酸锂；基于所述电解液的质量，所述氟代碳酸亚乙酯的质量百分含量w1为0.1％至10％，所述二氟草酸硼酸锂的质量百分含量w2为0.05％至5％。电化学装置中的电解液包括氟代碳酸亚乙酯和二氟草酸硼酸锂，且将氟代碳酸亚乙酯和二氟草酸硼酸锂的质量百分含量调控在上述范围内，有利于在负极极片表面形成更好的固态电解质界面
(sei)膜，有利于li
+
在负极集流体上的均匀沉积，形成致密且均匀的锂金属层，从而实现锂金属层电镀的可逆性和稳定性，满足电化学装置的循环性能。由此，电化学装置在满足能量密度和循环性能的情况下，具有更低的物料成本，使电化学装置的生产成本得到有效降低。
8.在本技术的一些实施例中，所述含锂的正极活性材料包括钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、钛酸锂或氟酸锂中的至少一种。选用上述种类的含锂的正极活性材料，更利于电化学装置在满足能量密度和循环性能的情况下，具有更低的物料成本，使电化学装置的生产成本得到有效降低。
9.在本技术的一些实施例中，所述正极活性材料层还包括正极补锂剂，所述正极补锂剂包括li2o或li
x
moy中的至少一种，2≤x≤6，2≤y≤4，m包括al、ni、co、mg、mn、cu、fe或ti中的至少一种；基于所述正极活性材料层的质量，所述正极补锂剂的质量百分含量w3为3％至10％。选用上述种类的正极补锂剂，以及调控正极活性材料层中正极补锂剂的质量百分含量w3在上述范围内，使li2o在较低电位下释放更多的li
+
以提供额外的锂源，使电化学装置在长期循环过程中，可以抵消锂在初始无负极活性材料的电化学装置中的不可逆损耗，实现锂金属层电镀的可逆性和稳定性，从而提升电化学装置的循环性能。由此，电化学装置在降低生产成本的情况下，能进一步提升电化学装置的循环性能。
10.在本技术的一些实施例中，所述正极活性材料层还包括正极添加剂，所述正极添加剂包括无机锂盐和第一导电剂形成的复合材料，所述无机锂盐与所述第一导电剂的质量比为1:3至1:7；基于所述正极活性材料层，所述正极添加剂的质量百分含量w4为4％至8％。上述正极添加剂的选用，以及将正极活性材料层中正极添加剂的质量百分含量w4调控在上述范围内，能够在电化学装置的充放电循环过程中，释放更多的li
+
以提供额外的锂源，提高电化学装置的首次放电容量，降低电化学装置的电荷转移阻抗，提高电化学装置的能量密度、循环性能及倍率性能。这样，在电化学装置的长期循环过程中，可以抵消锂在初始无负极电化学装置中的不可逆损耗，实现锂金属层电镀的可逆性和稳定性，从而提升电化学装置的循环性能。由此，电化学装置在降低生产成本的情况下，其能量密度、循环性能及倍率性得以进一步提升。
11.在本技术的一些实施例中，所述无机锂盐包括lisqanbo
t
，2≤s≤8，0≤a≤1，0≤b≤1，a+b≥1，2≤t≤6，q选自fe、co、mn、ni、zr、v、nb或mo中的任一种，n选自al、mg、ti、cr、y、sr、si、w、ga或zn中的任一种；所述第一导电剂包括石墨烯、乙炔黑、单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的至少一种。上述无机锂盐和第一导电剂的选用，更利于使电化学装置在降低生产成本的情况下，进一步提升其循环性能。
12.在本技术的一些实施例中，所述正极极片还包括所述陶瓷涂层，所述陶瓷涂层设置于所述正极活性材料层的表面。将陶瓷涂层设置于正极活性材料层的表面，更利于阻挡负极极片析出的锂枝晶插入正极极片中，从而提升电化学装置的安全性能和热稳定性。
13.在本技术的一些实施例中，所述陶瓷涂层包括无机粉体和第一粘结剂；基于所述陶瓷涂层的质量，所述无机粉体的质量百分含量w5为85％至95％，所述第一粘结剂的质量百分含量w6为5％至15％。选用上述材料形成陶瓷涂层，且将无机粉体和第一粘结剂在陶瓷涂层中的质量百分含量调控在上述范围内，更利于陶瓷涂层的作用的发挥。这样，电化学装置在满足能量密度和循环性能的情况下，具有更低的物料成本，使电化学装置的生产成本得到有效降低。
14.在本技术的一些实施例中，所述无机粉体包括氧化铝、氧化镁、氧化锆或勃姆石中的至少一种，所述第一粘结剂包括聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺或聚乙烯醇中的至少一种。上述材料的选用，更利于陶瓷涂层的形成及其作用的发挥。这样，电化学装置在满足能量密度和循环性能的情况下，具有更低的物料成本，使电化学装置的生产成本得到有效降低。在本技术的一些实施例中，所述陶瓷涂层的涂布重量为5mg/5000mm2至20mg/5000mm2。将陶瓷涂层的涂布重量调控在上述范围内，更利于提升电化学装置的倍率性能和循环性能。从而使电化学装置在降低生产成本的情况下，进一步提升电化学装置的倍率性能和循环性能。
15.在本技术的一些实施例中，所述陶瓷涂层的厚度为1μm至3μm。将陶瓷涂层的厚度调控在上述范围内，使陶瓷涂层在本技术中的作用得以有效发挥。由此，电化学装置在满足能量密度和循环性能的情况下，具有更低的物料生产成本，使电化学装置的生产成本得到有效降低。
16.在本技术的一些实施例中，所述负极极片还包括导电层，所述导电层设置于所述负极集流体与所述陶瓷涂层之间，所述锂金属层设置在所述负极集流体与所述导电层之间。导电层的设置，能够接收正极极片脱出的li
+
，抑制析锂及死锂的形成，从而提升电化学装置的安全性能和循环性能。
17.在本技术的一些实施例中，所述导电层包括第二导电剂和第二粘结剂；基于所述导电层的质量，所述第二导电剂的质量百分含量w7为60％至70％，所述第二粘结剂的质量百分含量w8为30％至40％。
18.在本技术的一些实施例中，所述第二导电剂包括无定型碳、单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的至少一种；所述第二粘结剂包括丁苯橡胶、羧甲基纤维素或聚乙烯醇中的至少一种。
19.选用上述材料形成导电层，且将第二导电剂和第二粘结剂的质量百分含量调控在上述范围内，更利于导电层的作用的发挥。这样，导电层能够接收正极极片脱出的li
+
，抑制析锂及死锂的形成，从而提升电化学装置的安全性能和循环性能。
20.本技术的第二方面提供了一种电子装置，其包括前述任一实施方案所述的电化学装置。
21.本技术的有益效果：
22.本技术实施例通过在负极极片不设置负极活性材料，而是在负极集流体自身厚度方向的两个表面上设置陶瓷涂层，陶瓷涂层在电化学装置的充电过程中，能够促进li
+
在负极集流体上的均匀沉积形成锂金属层，使锂金属层形成于负极集流体与陶瓷涂层之间，锂金属层均匀且致密，同时陶瓷涂层也能够吸收锂枝晶。这样，原本设置负极活性材料所占用的厚度空间被省去，所节省出来的厚度空间可以通过在正极极片上增加低价的正极活性材料来满足电化学装置的能量密度。并且，陶瓷涂层的成本低于负极活性材料层的成本。由此，电化学装置在满足能量密度和循环性能的情况下，具有更低的物料成本，使电化学装置的生产成本得到有效降低。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图
作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，本领域普通技术人员来讲还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本技术一些实施例的电化学装置的剖面结构示意图；
25.图2为本技术一些实施例中的正极极片的剖面结构示意图；
26.图3为本技术一些实施例中的负极极片的剖面结构示意图。
27.附图标记的说明：
28.10正极极片；11正极集流体；12正极活性材料层；20负极极片；21负极集流体；22锂金属层；23导电层；40陶瓷涂层；30隔膜；100电化学装置。
具体实施方式
29.为使本技术的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本技术进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员基于本技术中的实施例所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
30.需要说明的是，本技术的具体实施方式中，以锂离子电池作为电化学装置的例子来解释本技术，但是本技术的电化学装置并不仅限于锂离子电池。
31.本技术第一方面提供一种电化学装置，包括正极极片和负极极片；正极极片包括正极集流体以及设置于正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层，正极活性材料层包括含锂的正极活性材料；负极极片包括负极集流体以及设置于负极集流体两个表面上的陶瓷涂层，负极极片还包括含锂的正极活性材料中的锂离子在充电过程中在负极集流体的表面沉积形成的锂金属层，锂金属层位于负极集流体与陶瓷涂层之间；负极极片不包含负极活性材料。
32.本技术人经大量研究发现，负极极片不设置负极活性材料，而是在负极集流体自身厚度方向的两个表面设置陶瓷涂层，陶瓷涂层在电化学装置的充电过程中，能够促进li
+
在负极集流体上的均匀沉积形成锂金属层，使锂金属层形成于负极集流体与陶瓷涂层之间，锂金属层均匀且致密，同时陶瓷涂层也能够吸收锂枝晶。这样，原本设置负极活性材料所占用的厚度空间被省去(现有技术中，含有负极活性材料的负极活性材料层厚度通常大于100μm)，所节省出来的厚度空间可以通过在正极极片上增加低价的正极活性材料来满足电化学装置的能量密度。并且，陶瓷涂层的成本低于负极活性材料层的成本。由此，电化学装置在满足能量密度和循环性能的情况下，具有更低的物料成本，使电化学装置的生产成本得到有效降低。
33.在本技术中，正极集流体在厚度方向上包括两个相对的第一表面和第二表面，上述“设置于正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层”，本领域技术人员应当理解，正极活性材料层可以设置在第一表面上，也可以设置在第二表面上，还可以同时设置在第一表面和第二表面上，本领域技术人员根据实际需要进行选择即可。需要说明，上述的“表面”可以是第一表面和/或第二表面的全部区域，也可以是第一表面和/或第二表面的部分区域，本技术没有特别限制，只要能实现本技术目的即可。应当理解，本技术的“负极极片不包含负极活性材料”是指负极极片不包含负极活性材料层。
34.示例性地，图1示出了本技术一些实施例的电化学装置的剖面结构示意图，如图1
所示，电化学装置100包括正极极片10、负极极片20以及设置于正极极片10和负极极片20之间的隔膜30。隔膜30的设置用以分隔正极极片10和负极极片20，防止电化学装置100内部短路，允许电解质离子自由通过，完成电化学充放电过程的作用。正极极片10包括正极集流体11以及设置于正极集流体11自身厚度方向的两个表面上的正极活性材料层12，正极活性材料层12包括含锂的正极活性材料。含锂的正极活性材料中的li
+
在电化学装置100充电过程中在负极集流体21的表面沉积形成锂金属层22。负极极片20包括负极集流体21以及设置于负极集流体21自身厚度方向的两个表面上的陶瓷涂层40，还包括位于负极集流体21和陶瓷涂层40之间的两层锂金属层22。
35.需要说明的是，在本技术中，陶瓷涂层中选用的无机粉体以颗粒状存在，陶瓷涂层中的各颗粒间存在间隙，因此陶瓷涂层和负极集流体之间会产生颗粒间隙，锂金属层则以不连续状态形成于颗粒间隙中。上述“锂金属层位于负极集流体与陶瓷涂层之间”也可以理解为：不连续的锂金属层位于靠近负极集流体附近的陶瓷涂层中的各颗粒间隙中。其中，锂金属层为单质锂，锂金属层的厚度大于0μm且小于等于100μm。
36.在本技术的一些实施例中，电化学装置还包括电解液，电解液包括氟代碳酸亚乙酯(fec)和二氟草酸硼酸锂(lidfob)；基于电解液的质量，氟代碳酸亚乙酯的质量百分含量w1为0.1％至10％，优选为0.1％至6％，二氟草酸硼酸锂的质量百分含量w2为0.05％至5％，优选为3％至4％。例如，氟代碳酸亚乙酯的质量百分含量w1可以为0.1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％或上述任两个数值范围间的任一数值。二氟草酸硼酸锂的质量百分含量w2可以为0.05％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％或上述任两个数值范围间的任一数值。电化学装置中的电解液包括氟代碳酸亚乙酯和二氟草酸硼酸锂，且将氟代碳酸亚乙酯和二氟草酸硼酸锂的质量百分含量调控在上述范围内，有利于在负极极片表面形成更好的sei膜，有利于li
+
在负极集流体上的均匀沉积，形成致密且均匀的锂金属层，从而实现锂金属层电镀的可逆性和稳定性，满足电化学装置的循环性能。由此，电化学装置在满足能量密度和循环性能的情况下，具有更低的物料成本，使电化学装置的生产成本得到有效降低。
37.在本技术的一些实施例中，含锂的正极活性材料包括钴酸锂(licoo2)、锰酸锂、镍钴锰酸锂、钛酸锂或氟酸锂中的至少一种。选用上述种类的含锂的正极活性材料，更利于电化学装置在满足能量密度和循环性能的情况下，具有更低的物料成本，使电化学装置的生产成本得到有效降低。
38.在本技术的一些实施例中，正极活性材料层还包括正极补锂剂，正极补锂剂包括li2o或li
x
moy中的至少一种，优选地，正极补锂剂包括li2o和li
x
moy；2≤x≤6，2≤y≤4，m包括al、ni、co、mg、mn、cu、fe或ti中的至少一种。基于正极活性材料层的质量，正极补锂剂的质量百分含量w3为3％至10％。例如，正极补锂剂的质量百分含量w3可以为3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％或上述任两个数值范围间的任一数值。选用上述种类的正极补锂剂，以及调控正极活性材料层中正极补锂剂的质量百分含量w3在上述范围内，使li2o在较低电位下释放更多的li
+
以提供额外的锂源，使电化学装置在长期循环过程中，可以抵消锂在初始无负极活性材料的电化学装置中的不可逆损耗，实现锂金属层电镀的可逆性和稳定性，从而提升电化学装置的循环性能。由此，电化学装置在降低生产成本的情况下，能进一步提升电化学装置的循环性能。当正极补锂剂同时包括li2o和li
x
moy，li
x
moy能够更进一步地催化li2o在较低电位下释放更多的li
+
以提供额外的锂源，从而使电化学装置在降低生产
成本的情况下，更进一步地提升电化学装置的循环性能。
39.进一步地，正极补锂剂包括li2o和li
x
moy时，li2o和li
x
moy的质量比没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可。优选地，li2o和li
x
moy的质量比为30:70至35:65。
40.在本技术的一些实施例中，正极活性材料层还包括正极添加剂，正极添加剂包括无机锂盐和第一导电剂形成的复合材料，无机锂盐与第一导电剂的质量比为1:3至1:7；基于正极活性材料层，正极添加剂的质量百分含量w4为4％至8％。例如，无机锂盐与第一导电剂的质量比为1:3、1:4、1:5、1:6、1:7或上述任两个比值范围间的任一比值。正极添加剂的质量百分含量w4可以为4％、5％、6％、7％、8％或上述任两个数值范围间的任一数值。上述正极添加剂的选用，以及将正极活性材料层中正极添加剂的质量百分含量w4调控在上述范围内，能够在电化学装置的充放电循环过程中，释放更多的li
+
以提供额外的锂源，提高电化学装置的首次放电容量，降低电化学装置的电荷转移阻抗，提高电化学装置的能量密度、循环性能及倍率性能。这样，在电化学装置的长期循环过程中，可以抵消锂在初始无负极电化学装置中的不可逆损耗，实现锂金属层电镀的可逆性和稳定性，从而提升电化学装置的循环性能。由此，电化学装置在降低生产成本的情况下，其能量密度、循环性能及倍率性能得以进一步提升。
41.在本技术的一些实施例中，无机锂盐包括lisqanbo
t
，2≤s≤8，0≤a≤1，0≤b≤1，a+b≥1，2≤t≤6，q选自fe、co、mn、ni、zr、v、nb或mo中的任一种，n选自al、mg、ti、cr、y、sr、si、w、ga或zn中的任一种；第一导电剂包括石墨烯、乙炔黑、单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的至少一种。上述无机锂盐和第一导电剂的选用，更利于使电化学装置在降低生产成本的情况下，进一步提升其循环性能。
42.本技术对正极添加剂的制备方法没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可。例如，正极添加剂的制备方法包括以下步骤：
43.(1)将含锂化合物、含有q元素、含有n元素的化合物按照li、q、n的摩尔比为s:a:b溶解于溶剂，搅拌得到均一混合溶液，之后蒸发溶剂、干燥，获得无机锂盐的前驱体；其中，2≤s≤8，0≤a≤1，0≤b≤1，a+b≥1，2≤t≤6，q选自fe、co、mn、ni、zr、v、nb或mo中的任一种，n选自al、mg、ti、cr、y、sr、si、w、ga或zn中的任一种；
44.(2)将步骤(1)中获得的无机锂盐的前驱体在保护气体气氛下煅烧，之后冷却、球磨得到无机锂盐颗粒，即lisqanbo
t
；
45.(3)将无机锂盐颗粒超声分散于含有第一导电剂的溶液中，蒸发溶剂、干燥，获得无机锂盐与导电剂形成的复合材料，即正极添加剂；其中，无机锂盐与第一导电剂的质量比为1:3至1:7。
46.在本技术的一些实施例中，正极极片还包括陶瓷涂层，陶瓷涂层设置于正极活性材料层的表面。需要说明，正极活性材料层的表面是指正极活性材料层自身厚度的两个表面中不与正极集流体接触的一个表面。将陶瓷涂层设置于正极活性材料层的表面，更利于阻挡负极极片析出的锂枝晶插入正极极片中，从而提升电化学装置的安全性能和热稳定性。
47.示例性地，图2示出了本技术一些实施例中的正极极片的结构示意图，如图2所示，正极极片10包括正极集流体11、正极活性材料层12和陶瓷涂层40，其中，两个正极活性材料层12分别设置于正极集流体11自身厚度方向的两个表面上，两个陶瓷涂层40各自独立地设
置于正极活性材料层12自身厚度方向的两个表面中不与正极集流体11接触的一个表面上，使正极活性材料层12位于正极集流体11和陶瓷涂层40之间。其中，两个正极活性材料层12可以相同或不同，两个陶瓷涂层40可以相同或不同。在本技术的另一些实施例中，如图2所示的正极极片10中，也可以只在两个正极活性材料层12中的任一个表面上设置陶瓷涂层40，本技术对此不做限制，只要能够实现本技术目的即可。
48.在本技术的一些实施例中，陶瓷涂层包括无机粉体和第一粘结剂；基于陶瓷涂层的质量，无机粉体的质量百分含量w5为85％至95％，第一粘结剂的质量百分含量w6为5％至15％。例如，无机粉体的质量百分含量w5可以为85％、87％、89％、91％、93％、95％或上述任两个数值范围间的任一数值。例如，第一粘结剂的质量百分含量w6可以为5％、7％、9％、11％、13％、15％或上述任两个数值范围间的任一数值。选用上述材料形成陶瓷涂层，且将无机粉体和第一粘结剂在陶瓷涂层中的质量百分含量调控在上述范围内，更利于陶瓷涂层的作用的发挥。这样，电化学装置在满足能量密度和循环性能的情况下，具有更低的物料成本，使电化学装置的生产成本得到有效降低。
49.在本技术的一些实施例中，无机粉体包括氧化铝、氧化镁、氧化锆或勃姆石中的至少一种，第一粘结剂包括聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺或聚乙烯醇中的至少一种。上述材料的选用，更利于陶瓷涂层的形成及其作用的发挥。这样，电化学装置在满足能量密度和循环性能的情况下，具有更低的物料成本，使电化学装置的生产成本得到有效降低。
50.在本技术的一些实施例中，陶瓷涂层的涂布重量为5mg/5000mm2至20mg/5000mm2。例如，陶瓷涂层的涂布重量为5mg/5000mm2、10mg/5000mm2、15mg/5000mm2、20mg/5000mm2或上述任两个数值范围间的任一数值。将陶瓷涂层的涂布重量调控在上述范围内，使陶瓷涂层均匀地覆盖在负极集流体上，更利于提高锂金属层电镀的均匀性和稳定性，从而更利于提升电化学装置的倍率性能和循环性能。从而使电化学装置在降低生产成本的情况下，进一步提升电化学装置的倍率性能和循环性能。
51.在本技术的一些实施例中，陶瓷涂层的厚度为1μm至3μm。例如，陶瓷涂层的厚度可以为1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm或上述任两个数值范围间的任一数值。陶瓷涂层的厚度过小(例如小于1μm)，陶瓷涂层的机械强度不够，无法达到本技术的目的；陶瓷涂层的厚度过大(例如大于3μm)，使电化学装置的体积随之增大，将影响电化学装置的能量密度。将陶瓷涂层的厚度调控在上述范围内，使陶瓷涂层在本技术中的作用得以有效发挥。由此，电化学装置在满足能量密度和循环性能的情况下，具有更低的物料生产成本，使电化学装置的生产成本得到有效降低。
52.在本技术的一些实施例中，负极极片还包括导电层，导电层设置于负极集流体与陶瓷涂层之间，锂金属层设置在负极集流体与导电层之间。导电层的设置，能够接收正极极片脱出的li
+
，抑制析锂及死锂的形成，从而提升电化学装置的安全性能和循环性能。
53.示例性地，图3示出了本技术一些实施例中的负极极片的结构示意图，如图3所示，负极集流体21在自身厚度方向包括相对设置的第一表面21a和第二表面21b，在第一表面21a和第二表面21b上各自独立地设置有锂金属层22、导电层23和陶瓷涂层40。其中，导电层23设置于负极集流体21与陶瓷涂层40之间，锂金属层22设置在负极集流体21与导电层23之间。可以看到，沿远离第一表面21a的方向，在第一表面21a上依次设置锂金属层22、导电层23和陶瓷涂层40；沿远离第二表面21b的方向，在第二表面21b上依次设置锂金属层22、导电
层23和陶瓷涂层40。可以理解，如图3所示的负极极片20中，两层导电层23可以相同或不同，两层陶瓷涂层40可以相同或不同。
54.在本技术的一些实施例中，导电层包括第二导电剂和第二粘结剂；基于导电层的质量，第二导电剂的质量百分含量w7为60％至70％，第二粘结剂的质量百分含量w8为30％至40％。例如，第二导电剂的质量百分含量w7可以为60％、62％、64％、66％、68％、70％或上述任两个数值范围间的任一数值。例如，第二粘结剂的质量百分含量w8可以为30％、32％、34％、36％、38％、40％或上述任两个数值范围间的任一数值。选用上述材料形成导电层，且将第二导电剂和第二粘结剂的质量百分含量调控在上述范围内，更利于导电层的作用的发挥。这样，导电层能够接收正极极片脱出的li
+
，抑制析锂及死锂的形成，从而提升电化学装置的安全性能和循环性能。
55.在本技术的一些实施例中，第二导电剂包括无定型碳、单壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的至少一种；第二粘结剂包括丁苯橡胶、羧甲基纤维素或聚乙烯醇中的至少一种。上述材料的选用，更利于导电层的形成及其作用的发挥。这样，导电层能够接收正极极片脱出的li
+
，抑制析锂及死锂的形成，从而提升电化学装置的安全性能和循环性能。
56.在本技术的一些实施例中，导电层的厚度为0.5μm至3μm。例如，导电层的厚度可以为0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm或上述任两个数值范围间的任一数值。导电的厚度过小(例如小于0.5μm)，导电层的机械强度不够，无法达到本技术的目的；导电层的厚度过大(例如大于3μm)，使电化学装置的体积随之增大，将影响电化学装置的能量密度。将导电层的厚度调控在上述范围内，使导电层在本技术中的作用得以有效发挥。由此，电化学装置具有更低的物料成本的情况下，具有更好的安全性能和循环性能。
57.本技术对正极集流体没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可。例如，正极集流体可以包含铝箔、铝合金箔或复合集流体等。在本技术中，对正极集流体和正极活性材料层的厚度没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可。例如，正极集流体的厚度为5μm至20μm，优选为6μm至18μm。单面正极活性材料层的厚度为30μm至120μm。
58.本技术对负极集流体没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可。例如，负极集流体可以包含铜箔、铜合金箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜或复合集流体等。在本技术中，对负极集流体的厚度没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可。例如，负极集流体的厚度为6μm至10μm。
59.本技术的电解液还包括锂盐和非水溶剂。
60.本技术对锂盐没有特别限制，例如，锂盐选自六氟磷酸锂(lipf6)、四氟硼酸锂(libf4)、六氟砷酸锂(liasf6)、高氯酸锂(liclo4)、四苯硼锂(lib(c6h5)4)、甲基磺酸锂(lich3so3)、三氟甲磺酸锂(licf3so3)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(lin(so2cf3)2)、lic(so2cf3)3、六氟硅酸锂(lisif6)、双草酸硼酸锂(libob)或二氟硼酸锂(lif2ob)中的至少一种。举例来说，锂盐可以选用lipf6，因为它具有高的离子电导率并改善循环特性。
61.本技术对非水溶剂没有特别限制，例如，非水溶剂可为碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物或其它有机溶剂中的至少一种。上述碳酸酯化合物可为链状碳酸酯化合物、环状碳酸酯化合物或氟代碳酸酯化合物中的至少一种。上述链状碳酸酯化合物的实例为碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二丙酯(dpc)、碳酸甲丙酯(mpc)、碳酸乙丙酯(epc)或碳酸甲乙酯(emc)中的至少一种。环状碳酸酯化合物的实例为碳酸亚乙酯(ec)、碳酸亚丙酯
(pc)、碳酸亚丁酯(bc)或碳酸乙烯基亚乙酯(vec)中的至少一种。氟代碳酸酯化合物的实例为碳酸1,2-二氟亚乙酯、碳酸1,1-二氟亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟亚乙酯、碳酸1,1,2,2-四氟亚乙酯、碳酸1-氟-2-甲基亚乙酯、碳酸1-氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,2-二氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟-2-甲基亚乙酯或碳酸三氟甲基亚乙酯中的至少一种。上述羧酸酯化合物的实例为甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯或己内酯中的至少一种。上述醚化合物的实例为二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃或四氢呋喃中的至少一种。上述其它有机溶剂的实例为丙酸丙酯、二甲亚砜、1,2-二氧戊环、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、n-甲基-2-吡咯烷酮、甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯或磷酸酯中的至少一种。基于电解液的质量，上述非水溶剂的总含量为5％至90％，例如5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或其间的任何范围。
62.本技术的电化学装置中还包括隔膜，本技术对隔膜没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可。
63.本技术的电化学装置没有特别限制，其可以包括发生电化学反应的任何装置。在一些实施例中，电化学装置可以包括但不限于：锂金属二次电池、锂离子电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池等。
64.电化学装置的制备过程为本领域技术人员所熟知的，本技术没有特别的限制，例如，可以包括但不限于以下步骤：将正极极片、隔膜和负极极片按顺序堆叠，并根据需要将其卷绕得到卷绕结构的电极组件，将电极组件放入包装壳内，将电解液注入包装壳并封口，得到电化学装置；或者，将正极极片、隔膜和负极极片按顺序堆叠，然后用胶带将整个叠片结构的四个角固定好得到叠片结构的电极组件，将电极组件置入包装壳内，将电解液注入包装壳并封口，得到电化学装置。此外，也可以根据需要将防过电流元件、导板等置于包装壳中，从而防止电化学装置内部的压力上升、过充放电。
65.本技术的第二方面提供了一种电子装置，其包括前述任一实施方案所述的电化学装置。因此，该电子装置的生产成本也得以降低。
66.本技术的电子装置没有特别限制，其可以包括但不限于以下种类：笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携cd机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机和家庭用大型蓄电池等。
67.实施例
68.以下，举出实施例及对比例来对本技术的实施方式进行更具体地说明。各种的试验及评价按照下述的方法进行。
69.测试方法和设备：
70.物料成本计算逻辑：
71.单个锂离子电池的物料成本为各组分物料成本的总和。各组分物料即为四大主材
和辅材，其中，四大主材为正极活性材料、负极活性材料、隔膜、电解液，辅材为负极集流体、正极集流体、导电剂、粘结剂、溶剂、胶纸、极耳卷料、包装壳等。每一组分的物料成本＝单价
×
单位用量。
72.物料成本占比(％)＝各实施例中锂离子电池的物料成本/对比例1中锂离子电池的物料成本
×
100％。
73.首次放电容量测试：
74.测试温度为25℃，先将锂离子电池满充，再以0.2c恒流放电到3.0v，即为放电容量。
75.容量保持率测试：
76.对锂离子电池进行循环容量保持率测试：测试温度为25℃，以0.2c恒流充电到额定电压，恒压充电到0.025c，静置5分钟后以0.2c放电到3.0v。以此步骤得到的容量为初始容量，进行0.2c充电/0.2c放电进行循环测试，以每一次循环后的容量与初始容量做比值，得到容量衰减曲线，从容量衰减曲线直接得到容量保持率。
77.实施例1-1
78.《正极极片的制备》
79.将含锂的正极活性材料licoo2、导电剂导电碳、正极粘结剂聚偏氟乙烯(pvdf)按质量比为95.8:2.0:2.2混合，然后加入n-甲基吡咯烷酮(nmp)作为溶剂，调配成固含量为75wt％的正极浆料，并搅拌均匀。将正极浆料均匀涂布在厚度为9μm的铝箔的一个表面上，90℃条件下烘干，得到正极活性材料层厚度为100μm的正极极片，然后在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，得到双面涂布有正极活性材料层的正极极片。将正极极片冷压、裁切成规格为74mm
×
867mm的片材待用。
80.《负极极片的制备》
81.将无机粉体氧化铝和第一粘结剂聚丙烯酸按照质量比90:10混合制备得到陶瓷涂层浆料。将陶瓷涂层浆料均匀涂布在厚度为6μm的铜箔的一个表面上，110℃条件下烘干，得到陶瓷涂层厚度为3μm的单面涂布陶瓷涂层的负极极片，然后在该负极极片的另一个表面上重复以上涂布步骤，得到双面涂布有陶瓷涂层的负极极片。将负极极片冷压、裁切成规格为76mm
×
851mm的片材待用。其中，陶瓷涂层的涂布重量为18.5mg/5000mm2。
82.《电解液的制备》
83.在干燥氩气气氛中，将有机溶剂ec、emc和dec按照质量比30:50:20混合，然后向有机溶剂中加入lipf6溶解并混合均匀，得到基础溶液，再向基础溶液中加入fec和lidfob。其中，lipf6在电解液中的摩尔浓度为1.15mol/l；基于电解液的质量，fec的质量百分含量w1为1％，lidfob的质量百分含量w2为0.6％。
84.《锂离子电池的制备》
85.以厚度为9μm的聚乙烯多孔聚合薄膜作为隔膜，将上述制备的正极极片、隔膜、负极极片按顺序叠好，使隔膜处于正负极中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件。将电极组件置于包装壳中，注入配好的电解液并封装，经过化成、脱气、切边等工艺流程得到锂离子电池。化成工艺为：化成充电电流为0.1c、化成温度为85℃、化成静置时间为180秒。
86.实施例1-2至实施例1-9
87.除了按照表1调整相关制备参数，基础溶液和锂盐在电解液中的质量百分含量随
之变化，使电解液质量为100％以外，其余与实施例1-1相同。
88.实施例1-10至实施例1-21
89.除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1-9相同。
90.实施例2-1
91.除了在《正极极片的制备》中加入质量百分含量w3为3％的正极补锂剂li2o，正极活性材料的质量百分含量减少为92.8％以外，其余与实施例1-9相同。
92.实施例2-2至实施例2-7
93.除了按照表2调整相关制备参数以外，其余与实施例2-1相同。
94.实施例3-1
95.除了在《正极极片的制备》中加入质量百分含量w4为6％的正极添加剂(无机锂盐li5feo4和第一导电剂石墨烯的质量比为1:5)，正极活性材料的质量百分含量减少为89.8％以外，其余与实施例1-9相同。
96.实施例3-2至实施例3-8
97.除了按照表3调整相关制备参数以外，其余与实施例3-1相同。
98.实施例3-9
99.除了在《正极极片的制备》中，在正极活性材料层的两个表面设置陶瓷涂层，陶瓷涂层与实施例1-1中《负极极片的制备》中的陶瓷涂层相同以外，其余与实施例3-3相同。
100.实施例4-1
101.《负极极片的制备》
102.将无机粉体氧化铝和第一粘结剂聚丙烯酸按照质量比90:10混合制备得到陶瓷涂层浆料。
103.将第二导电剂无定型碳和第二粘结剂丁苯橡胶按照质量比65:35混合制备得到导电层浆料。
104.将导电层浆料和陶瓷涂层浆料依次均匀涂布在厚度为6μm的铜箔的一个表面上，110℃条件下烘干，得到导电层厚度为1.5μm、陶瓷涂层厚度为2μm的单面涂布陶瓷涂层的负极极片，然后在该负极极片的另一个表面上重复以上涂布步骤，得到双面涂布有导电层和陶瓷涂层的负极极片。将负极极片冷压、裁切成规格为76mm
×
851mm的片材待用。其中，导电层的涂布重量为0.5mg/5000mm2、陶瓷涂层的涂布重量为13.6mg/5000mm2。
105.其余与实施例1-9相同。
106.实施例4-2
107.除了《正极极片的制备》与实施例3-9相同以外，其余与实施例4-2相同。
108.实施例4-3至实施例4-4
109.除了按照表4调整相关制备参数以外，其余与实施例4-2相同。
110.对比例1
111.《负极极片的制备》
112.将负极活性材料石墨、导电剂导电炭黑、粘结剂丁苯橡胶(sbr)按照质量比为85:5:10混合，然后加入去离子水作为溶剂，调配成固含量为70wt％的负极浆料，并搅拌均匀，将负极浆料均匀涂布在厚度为6μm的铜箔的一个表面上，110℃条件下烘干，得到负极活性材料层厚度为130μm的单面涂布负极活性材料层的负极极片，然后在该负极极片的另一个
表面上重复以上涂布步骤，得到双面涂布有负极活性材料层的负极极片。将负极极片冷压、裁切成规格为76mm
×
851mm的片材待用。
113.《电解液的制备》中不加入fec和lidfob。
114.其余与实施例1-1相同。
115.各实施例和对比例的制备参数和性能参数如表1至表4所示。
116.表1
[0117][0118][0119]
注：表1中的“\”表示无对应参数。
[0120]
从实施例1-1至实施例1-9、实施例1-21和对比例1可以看出，锂离子电池的负极极片不含有负极活性材料时，在负极集流体的表面上设置本技术范围内的陶瓷涂层、且电解液中含有本技术质量百分含量范围内的fec和lidfob时，锂离子电池在具有良好的首次放电容量、以及能够满足少量充放电循环产品需求的情况下，降低了物料成本。
[0121]
陶瓷涂层中无机粉料和第一粘结剂的种类通常也会影响锂离子电池的物料成本、首次放电容量和容量保持率。从实施例1-9至实施例1-14可以看出，选用无机粉料和第一粘结剂的种类在本技术范围内的锂离子电池，其在具有良好的首次放电容量、以及能够满足少量充放电循环产品需求的情况下，降低了物料成本。
[0122]
陶瓷涂层中无机粉料和第一粘结剂的质量百分含量通常也会影响锂离子电池的物料成本、首次放电容量和容量保持率。从实施例1-9、实施例1-15和实施例1-16可以看出，选用无机粉料和第一粘结剂的质量百分含量在本技术范围内的锂离子电池，其在具有良好的首次放电容量、以及能够满足少量充放电循环产品需求的情况下，降低了物料成本。
[0123]
陶瓷涂层的涂布重量通常也会影响锂离子电池的物料成本、首次放电容量和容量保持率。从实施例1-9、实施例1-17和实施例1-18可以看出，选用陶瓷涂层的涂布重量在本技术范围内的锂离子电池，其在具有良好的首次放电容量、以及能够满足少量充放电循环产品需求的情况下，降低了物料成本。
[0124]
陶瓷涂层的厚度通常也会影响锂离子电池的物料成本、首次放电容量和容量保持率。从实施例1-9、实施例1-19和实施例1-20可以看出，选用陶瓷涂层的厚度在本技术范围内的锂离子电池，其在具有良好的首次放电容量、以及能够满足少量充放电循环产品需求的情况下，降低了物料成本。
[0125]
表2
[0126][0127]
注：表2中的“\”表示无对应参数。
[0128]
正极补锂剂的种类以及正极补锂剂在正极活性材料层中的质量百分含量通常也会影响锂离子电池的物料成本、首次放电容量和容量保持率。从实施例1-9、实施例2-1至实施例2-7可以看出，选用正极补锂剂的种类以及质量百分含量在本技术范围内的锂离子电池，其在具有良好的首次放电容量、以及能够满足少量充放电循环产品需求的情况下，降低了物料成本。
[0129]
表3
[0130][0131][0132]
注：表3中的“\”表示无对应参数。
[0133]
正极添加剂的种类及其在正极活性材料层中的质量百分含量、无机锂盐和第一导电剂的质量比通常也会影响锂离子电池的物料成本、首次放电容量和容量保持率。从实施例1-9、实施例3-1至实施例3-8可以看出，选用正极添加剂的种类及其在正极活性材料层中的质量百分含量、无机锂盐和第一导电剂的质量比在本技术范围内的锂离子电池，其在具有良好的首次放电容量、以及能够满足少量充放电循环产品需求的情况下，降低了物料成本。
[0134]
陶瓷涂层在正极极片中的设置通常也会影响锂离子电池的物料成本、首次放电容量和容量保持率。从实施例3-2和实施例3-9可以看出，选用正极极片中设置有陶瓷涂层的锂离子电池，其在具有良好的首次放电容量、以及能够满足少量充放电循环产品需求的情况下，降低了物料成本。
[0135]
表4
[0136][0137]
注：表4中的“\”表示无对应参数。
[0138]
导电层在负极极片中的设置通常也会影响锂离子电池的物料成本、首次放电容量和容量保持率。从实施例3-2和实施例4-1、实施例3-9和实施例4-2可以看出，选用负极极片中设置有导电层的锂离子电池，其在具有良好的首次放电容量、以及能够满足少量充放电循环产品需求的情况下，降低了物料成本。
[0139]
第二导电层和第二粘结剂在导电层中的质量百分含量通常也会影响锂离子电池的物料成本、首次放电容量和容量保持率。从实施例4-2至实施例4-4可以看出，选用第二导电层和第二粘结剂在导电层中的质量百分含量在本技术范围内的锂离子电池，其在具有良好的首次放电容量、以及能够满足少量充放电循环产品需求的情况下，降低了物料成本。
[0140]
以上所述仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术保护的范围之内。