电化学装置及电子设备的制作方法

本技术涉及电池，尤其涉及一种电化学装置及电子设备。

背景技术：

1、锂离子电池因具有能量密度高、功率密度大、工作电压高、循环性能好、自放电低和安全性好等优点而得到广泛的应用。然而，锂离子电池在首次充放电过程中，负极表面形成固态电解质界面膜(sei膜)会消耗大量的活性锂，造成不可逆容量损失，进而导致锂离子电池能量密度的降低，同时，在后续循环过程中，由于sei膜的破坏和再生，会进一步消耗活性锂，造成电池循环寿命的衰减。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供一种电化学装置及电子设备，以提高电化学装置的能量密度、并改善电化学装置的高温循环寿命。

2、本技术第一方面，提供了一种电化学装置，包括正极极片，所述正极极片包括正极活性材料层，所述电化学装置在满充状态下，所述正极活性材料层的拉曼光谱中，在580cm-1至640cm-1范围内存在特征峰a1，在420cm-1至520cm-1范围内存在特征峰b1。其中，特征峰b1为具有层状晶体结构的锂锰复合氧化物中li-o-li键的特征振动峰，特征峰a1为具有层状晶体结构的锂钴复合氧化物和锂锰复合氧化物中金属-o键的特征振动峰，一方面，具有层状晶体结构的锂锰复合氧化物具有首次充电比容量高、首次库伦效率低的特点，其与首次库伦效率高的锂钴复合氧化物配合使用时，可以显著提升电化学装置的循环性能；另一方面，电化学装置在首次放电时，部分活性锂回嵌至具有层状晶体结构的锂锰复合氧化物的高电压区间，在后续循环过程中，随着活性锂的持续消耗，正极电位同步升高，此时，回嵌至具有层状晶体结构的锂锰复合氧化物高电压区间的活性锂又会缓释出来，通过正极活性材料层的拉曼光谱中存在特征峰a1，具有层状晶体结构的锂锰复合氧化物在满充状态下具有良好的结构稳定性，在后续循环过程中能够为sei膜的破坏和再生提供充足的锂源，抑制锂钴复合氧化物在高温循环过程中由于过度脱锂而导致的结构破坏，从而改善电化学装置的高温循环寿命。

3、在一些实施方式中，所述特征峰a1的峰强度为ia1，所述特征峰b1的峰强度为ib1，满足：1.4≤ia1/ib1≤36。在一些实施方式中，1.4≤ia1/ib1≤21。

4、在一些实施方式中，所述正极活性材料层包括第一材料和第二材料；所述第一材料为具有层状晶体结构的锂钴复合氧化物；所述第二材料为具有层状晶体结构的锂锰复合氧化物。

5、在一些实施方式中，所述第二材料包括r-3m和c2/m晶相结构。

6、在一些实施方式中，所述第二材料包括mn元素、t元素、o元素、可选的ni元素以及可选的t′元素，所述t元素包括fe或co中的至少一种；所述t′元素包括mg、al、ti、v、cr、cu、y、zr、nb、mo、la、zn、ga、ru、ag、sn、au、ce、pr、nd、sm、gd或w中的至少一种；所述第二材料中，所述mn元素的摩尔量为nmn，所述t元素的摩尔量为nt，所述o元素的摩尔量为no，所述ni元素的摩尔量为nni，所述t′元素的摩尔量为nt′，所述mn元素、fe元素、ni元素和t元素的摩尔量之和为nm，满足：0.25≤nmn/nm≤0.85，0.05≤nt/nm≤0.65，0≤nni/nm≤0.4，0≤nt’/nm≤0.05，0.35≤nm/no≤0.475。在所述第二材料组分中加入适量的t元素(fe和/或co)，使得所述第二材料在脱锂后的结构更稳定，第二材料脱锂后产物中mn元素的形态多为mn4+，因此可以有效抑制mn3+的姜-泰勒畸变效应，降低了mn元素的溶出对sei膜的破坏，能有效提升电化学装置的高温循环寿命。

7、在一些实施方式中，所述第一材料包括co元素以及可选的me元素，所述me元素包括ni、mn、al、mg、ti、zr、la、y、mo、v、cu、zn、ga、nb、cr、ba、w、ru、ag、sn、au、ce、pr、nd、sm、gd或ca中的至少一种，所述第二材料中，所述co元素的摩尔量为mco，所述me元素的摩尔量为mme，所述co元素和所述me元素的摩尔量之和为mm，满足：0.5≤mco/mm≤1，0≤mme/mm≤0.5。

8、在一些实施方式中，0.05≤nt/nm≤0.5。

9、在一些实施方式中，所述t元素包括fe，所述第二材料中，fe元素的摩尔量为nfe，满足：0.05≤nfe/nm≤0.5。第二材料中的fe含量在上述范围内，由于fe3+到fe4+的离子化能远高于co3+到co4+的离子化能，因此，在高电压下循环时，fe的平均价态比co的平均价态低，一方面可降低高价金属离子在界面上对电解液的氧化，另一方面有利于mn维持高价态，抑制mn的姜-泰勒畸变效应，降低mn溶出风险，同时，能够增强材料的结构稳定性，抑制过渡金属向锂层的迁移，从而提升电化学装置的高温循环寿命。

10、在一些实施方式中，所述第一材料的平均粒径为d1，所述第二材料的平均粒径为d2，满足：0.3≤d2/d1≤0.5。

11、在一些实施方式中，所述第一材料的平均粒径d1为10μm至25μm。在一些实施方式中，所述第二材料的平均粒径d2为4μm至9μm。

12、在一些实施方式中，所述正极活性材料层的压实密度为p，满足：3.5g/cm3≤p≤4.5g/cm3。

13、在一些实施方式中，所述第二材料包括具有化学式ⅰ所示材料中的任一种：

14、li2-eniatbmnct′do2化学式ⅰ

15、其中，0≤a≤0.35，0<b≤0.6，0.25≤c≤0.65，0≤d≤0.05，0.7≤a+b+c+d≤0.95，0.7≤e≤0.95；t包括fe或co中的至少一种；t′包括mg、al、ti、v、cr、cu、y、zr、nb、mo、la、zn、ga、ru、ag、sn、au、ce、pr、nd、sm、gd或w中的至少一种。

16、在一些实施方式中，所述第一材料包括具有化学式ⅱ所示材料中的任一种；

17、lixcoyme1-yo2-tat化学式ⅱ

18、其中，0.6≤x≤1.2，0.5≤y≤1，0≤t≤0.2，me包括ni、mn、al、mg、ti、zr、la、y、mo、v、cu、zn、ga、nb、cr、ba、w、ru、ag、sn、au、ce、pr、nd、sm、gd或ca中的至少一种，a包括s、n、f、cl或br中的至少一种。

19、本技术第二方面，提供了一种电子设备，包括上述任意一种电化学装置。

20、本技术的技术方案带来的有益效果至少包括：1)在本技术中，通过巧妙设计所述正极极片的组成以及化成时的截止电压，使之具有独特的拉曼光谱特征，从而使所述正极极片在循环过程中能够具有较高的结构稳定性，尤其是在第二材料组分中加入适量的t元素(fe和/或co)，使得所述第二材料在脱锂后的结构更稳定，所述第二材料脱锂后产物中mn元素的形态多为mn4+，因此可以有效抑制mn3+的姜-泰勒畸变效应，降低了mn元素的溶出对sei膜的破坏，能有效提升锂离子电池的高温循环寿命。2)现有技术中公开的li2nio2类材料，这类材料的比容量高，但其价格昂贵，且对空气极其敏感，需要在干燥房中加工。此外，该类材料的表面游离锂含量极高，在调浆过程极易造成浆料凝胶，加工性能很差。本技术所述的第二材料成本低廉且空气稳定性好，与现有锂离子电池的生产工艺兼容性更高。