电化学装置和电子装置的制作方法

本申请涉及储能领域，具体涉及一种电化学装置和电子装置。

背景技术：

1、二次电池(电化学装置)因能量密度高、循环性能好、环保、安全且无记忆效应等优点，被广泛的应用于便携式电子产品、电动交通、能源储备等领域。但随着科技的发展，人们对二次电池能量密度以及循环寿命的要求也越来越高。二次电池中，电解液的加入量(保液量)不仅是影响电池循环寿命的关键因素，也是影响电池外观出货标准的关键因素。电解液的加入量不足，无法有效弥补循环过程中电解液的消耗，不利于电池的长循环寿命，因此需要在电池内部注入富余的电解液。但是，富余的电解液容易不均匀地游离在包装袋(如铝塑膜)内部，从而造成电池表面凹凸不平，进而导致电池外观不良及能量密度的损失。如何既提升二次电池保液量，又能够有效改善二次电池涨液，满足二次电池外观出货是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种电化学装置及包括该电化学装置的电子装置，以提高电化学装置的保液量，既改善其循环性能，又能够缓解外观涨液问题。

2、在第一方面，本申请提供一种电化学装置，其包括电极组件，该电极组件包括电极极片，电极极片包括集流体，集流体包括第一区域和第二区域，第一区域上设置有活性材料层，第二区域上设置有功能层，功能层的体积与活性材料层的体积比为r，其中，1％≤r≤10％。本申请的发明人研究发现，通过在极片未涂覆活性材料的集流体区域涂覆能够吸收电解液的功能层，并控制功能层的体积与活性材料层的体积比在上述范围内，一方面，可以提高电化学装置保液量，改善其循环性能。另一方面，可以防止由于富余的电解液不均匀地游离在包装袋(如铝塑膜)内部而造成电化学装置表面凹凸不平，进而提高电化学装置的外观平整度，降低其能量密度损失。在一些实施方式中，功能层能够吸收电解液。

3、根据本申请的一些实施方式，电化学装置满足：r≥k/(d×p)，其中，d为功能层的溶胀度，p为活性材料层的孔隙率，0.004≤k≤0.008。当满足上述关系式时，电化学装置同时具有优异的循环性能和低的能量密度损失。

4、根据本申请的一些实施方式，功能层的溶胀度为d，200％≤d≤800％。功能层的溶胀度低于200％时，功能层的电解液保有率较低，不利于电化学装置外观的改善。功能层的溶胀度大于800％时，功能层本身的稳定性差，循环过程中容易脱膜，进而影响外观的改善效果以及后续循环的电性能。在一些实施方式中，功能层的溶胀度为300％至600％。

5、根据本申请的一些实施方式，活性材料层的孔隙率为p，5％≤p≤25％。活性材料层的孔隙率决定着电解液浸润效果，孔隙率在上述范围内时，活性材料层对电解液的吸收效果最好。孔隙率过高，活性材料层结构不稳定，循环过程中容易脱膜。孔隙率过低，电解液的吸收速率慢，容易出现电解液浸润不良，导致电化学装置充放电过程中容量衰减加速。

6、根据本申请的一些实施方式，功能层包括由丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、苯乙烯类单体中的至少一种形成的聚合物。

7、根据本申请的一些实施方式，基于功能层的质量，聚合物的质量百分比为30％至100％。

8、根据本申请的一些实施方式，功能层还包括无机颗粒。功能层中的无机颗粒可以避免电化学装置受外力刺穿时所产生的内短路从而造成的失效，进而有效提升电化学装置在穿刺测试中的安全性能表现。

9、根据本申请的一些实施方式，无机颗粒包括勃姆石、水铝石、氧化铝、硫酸钡、硫酸钙或硅酸钙中的至少一种。

10、根据本申请的一些实施方式，功能层的电解液保有率为40％至120％。

11、根据本申请的一些实施方式，采用无损超声波智能诊断系统测试，沿所述电化学装置的厚度方向，向所述电化学装置发射超声波，得到所述电化学装置对超声波的信号反馈分布图，基于所述信号反馈分布图中电化学装置的面积，超信号强度大于或等于1333mv的区域的面积占比为30％至95％。超声波是一种需要依靠介质传播的机械波，当电极材料之间没有电解液的浸润时，超声波只能依靠电极材料颗粒间的直接接触实现传播，不规则的颗粒使得超声波发生大量的反射与折射，信号强度严重衰减，而当电解液可以完全浸润电极材料时，液体环境为超声波提供了良好的传播途径，相当一部分超声波不会受到颗粒的干扰从而保证了信号的强度。因此，无损超声波智能诊断系统测试中，电化学装置各处对超声波的信号反馈强度，能够很好地表征电化学装置内部电解液的分布及浸润情况，信号强度高的区域占比越高，电解液在电化学装置内部分布越均匀。

12、根据本申请的一些实施方式，电化学装置的平整度为0至0.5mm。

13、根据本申请的一些实施方式，电极组件为卷绕式电极组件，其中集流体的卷绕起始端和末端设置有第二区域，末端的第二区域上设置有功能层。

14、在第二方面，本申请提供一种电子装置，其包括第一方面的电化学装置。

15、本申请通过在极片未涂覆活性材料的集流体区域涂覆功能层，并控制功能层的体积与活性材料层的体积比在1％至10％范围内，一方面，可以提高电化学装置保液量，改善其循环性能。另一方面，可以防止由于富余的电解液不均匀地游离在包装袋(如铝塑膜)内部而造成电化学装置表面凹凸不平，进而提高电化学装置的外观平整度，降低其能量密度损失。

技术特征：

1.一种电化学装置，包括电极组件，所述电极组件包括电极极片，所述电极极片包括集流体，所述集流体包括第一区域和第二区域，所述第一区域上设置有活性材料层，所述第二区域上设置有功能层，所述功能层的体积与所述活性材料层的体积比为r，其中，1％≤r≤10％。

2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电化学装置满足：r≥k/(d×p)，其中，d为所述功能层的溶胀度，p为所述活性材料层的孔隙率，0.004≤k≤0.008。

3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述功能层的溶胀度为d，200％≤d≤800％。

4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述活性材料层的孔隙率为p，5％≤p≤25％。

5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述功能层包括由丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、苯乙烯类单体中的至少一种形成的聚合物。

6.根据权利要求5所述的电化学装置，其中，基于所述功能层的质量，所述聚合物的质量百分比为30％至100％。

7.根据权利要求5所述的电化学装置，其中，所述功能层还包括无机颗粒，所述无机颗粒包括勃姆石、水铝石、氧化铝、硫酸钡、硫酸钙或硅酸钙中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电化学装置满足如下条件(a)至(c)中的至少一者：

9.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电极组件为卷绕式电极组件，所述集流体的卷绕起始端和末端设置有第二区域，所述末端的第二区域上设置有所述功能层。

10.一种电子装置，包括权利要求1至9中任一项所述的电化学装置。

技术总结
提供一种电化学装置，其包括电极组件，所述电极组件包括电极极片，所述电极极片包括集流体，所述集流体包括第一区域和第二区域，所述第一区域上设置有活性材料层，所述第二区域上设置有功能层，所述功能层的体积与所述活性材料层的体积比为R，其中，1％≤R≤10％。本申请的电化学装置具有高的保液量、平整的外观和良好的循环性能。还提供一种包括电化学装置的电子装置。

技术研发人员：王星永
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：2024/1/15