电化学装置及电子装置的制作方法

本申请涉及电池，具体涉及一种电化学装置及电子装置。

背景技术：

1、锂离子电池因具有能量密度大、工作电压高、自放电率低、体积小、重量轻等特点，广泛应用于便携式电子设备、电动工具、电能储存和电动汽车等各个领域。近年来，随着电动工具、电动汽车以及无人机装备市场的快速发展，对锂离子电池的功率密度、能量密度、低温性能、高温循环寿命等提出了更高的要求，其中，兼顾功率密度提升与能量密度、高温循环寿命提升是需要解决的关键技术问题之一。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种电化学装置及电子装置，以至少部分解决现有技术存在的上述问题。

2、一方面，本申请提供了一种电化学装置，其包括正极，所述正极包括正极集流体和设置于所述正极集流体表面上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包含基体部和位于所述基体部的远离所述集流体的表面上的凸起部，所述基体部的厚度为d微米，所述凸起部的高度为a微米，所述正极活性材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括锂镍复合氧化物，所述锂镍复合氧化物中镍元素占所述锂镍复合氧化物中除锂以外的金属元素的摩尔比例为x，满足：0.2d×x≤a≤1.15d×x。通过在正极活性材料层的基体部上构造凸起部，可以为极片膨胀预留空隙，提供应力释放空间，进一步满足上述关系，所制备的电化学装置既可以实现大倍率放电，又可以提供更长的高温循环寿命和全生命周期的安全性能。

3、在一些实施例中，其中，每平方厘米的所述正极活性材料层具有n个所述凸起部，n为1至25。在一些实施例中，n为4至25。通过将凸起部的数量n设置在上述范围内，凸起部能够提供充足的支撑，从而为膨胀预留足够的空间，进而提高电化学装置的高温循环寿命，同时不会使得加工工艺过于繁琐和复杂。

4、在一些实施例中，所述电化学装置满足下列条件中的至少一者：(1)5≤a≤70；(2)30≤d≤100；(3)0.4≤x≤0.95；(4)a≤0.95d。

5、在一些实施例中，5≤a≤40。在一些实施例中，0.15d≤a≤0.55d。

6、在一些实施例中，所述正极活性材料包括第一一次颗粒和由第二一次颗粒聚集形成的二次颗粒，其中，所述第一一次颗粒中镍元素占所述第一一次颗粒中除锂以外的金属元素的摩尔比例为x1，所述二次颗粒中镍元素占所述二次颗粒中除锂以外的金属元素的摩尔比例为x2，满足：0.02≤x1-x2≤0.35。通过掺混第一一次颗粒，并适当降低二次颗粒的ni含量，可以有效抑制二次颗粒的破碎，同时通过增加第一一次颗粒的ni含量，均衡了li离子的脱嵌速率和分布，从而进一步缓解了极片膨胀，改善电化学装置的高温循环寿命。

7、在一些实施例中，所述电化学装置满足下列条件中的至少一者：(a)所述第一一次颗粒的平均粒径为1微米至6微米；(b)所述第二一次颗粒的平均粒径为100纳米至2微米；(c)所述二次颗粒的平均粒径为8微米至15微米。

8、在一些实施例中，所述电化学装置满足下列条件中的至少一者：(1)所述锂镍复合氧化物还包括co元素，所述锂镍复合氧化物中co元素占所述锂镍复合氧化物中除锂以外的金属元素的摩尔比例为y，且0.01≤y≤0.5；(2)所述锂镍复合氧化物还包括mn元素，所述锂镍复合氧化物中mn元素占所述锂镍复合氧化物中除锂以外的金属元素的摩尔比例为z，且0.01≤z≤0.5；(3)所述锂镍复合氧化物还包括m元素，所述m元素包括al、nb、mg、ti、w、ga、zr、w、y、v、sr、mo、ru、ag、sn、au、la、ce、pr、nd、sm或gd中的至少一者，所述锂镍复合氧化物中所述m元素占所述锂镍复合氧化物中除锂以外的金属元素的摩尔比例为a1，0.1％≤a1≤2％。

9、在一些实施例中，所述锂镍复合氧化物包括limnixcoymnzma1o2±qtq的，其中，m包括al、nb、mg、ti、w、ga、zr、w、y、v、sr、mo、ru、ag、sn、au、la、ce、pr、nd、sm或gd中的至少一者，t包括f、cl、br、i、n或s中的至少一者，0.2≤m≤1.2、0.4≤x≤0.95、0≤y≤0.5、0≤z≤0.5、0≤a1≤0.02以及0≤q≤0.2。在一些实施例中，0.6≤m≤1.2、0.4≤x≤0.95、0.01≤y≤0.5、0.01≤z≤0.5、0.001≤a1≤0.02以及0≤q≤0.2。

10、在一些实施例中，所述正极活性材料层包括第一层和第二层，所述第一层位于所述正极集流体和所述第二层之间，基于所述第一层的质量，所述第一层中粘结剂的质量百分含量为b1，基于所述第二活性层的质量，所述第二层中粘结剂的质量百分含量为b2，满足：b2/b1≥1.2。随着锂镍复合氧化物的膨胀和收缩，远离集流体的第二层所受到的应变较大，通过使得远离集流体处的第二层中的粘结剂更多，有利于抑制极片的厚度变化，从而改善电化学装置的高温循环寿命。

11、根据本申请的另一方面，本申请提供包含根据前述任一实施例所述的电化学装置的电子装置。

技术特征：

1.一种电化学装置，其包括正极，所述正极包括正极集流体和设置于所述正极集流体表面上的正极活性材料层，

2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，0.2d×x≤a≤0.7d×x。

3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，每平方厘米的所述正极活性材料层具有n个所述凸起部，n为1至25，优选地，n为4至25。

4.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下列条件中的至少一者：

5.根据权利要求4所述的电化学装置，其中，所述电化学装置满足下列条件中的至少一者：

6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述正极活性材料包括第一一次颗粒和由第二一次颗粒聚集形成的二次颗粒，其中，所述第一一次颗粒中镍元素占所述第一一次颗粒中除锂以外的金属元素的摩尔比例为x1，所述二次颗粒中镍元素占所述二次颗粒中除锂以外的金属元素的摩尔比例为x2，满足：0.02≤x1-x2≤0.35。

7.根据权利要求6所述的电化学装置，其中，所述电化学装置满足下列条件中的至少一者：

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下列条件中的至少一者：

9.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述正极活性材料层包括第一层和第二层，所述第一层位于所述正极集流体和所述第二层之间，基于所述第一层的质量，所述第一层中粘结剂的质量百分含量为b1，基于所述第二层的质量，所述第二层中粘结剂的质量百分含量为b2，满足：b2/b1≥1.2。

10.一种电子装置，其包括根据权利要求1-9中任一权利要求所述的电化学装置。

技术总结
本申请公开一种电化学装置，其包括正极，所述正极包括正极集流体和设置于所述正极集流体表面上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包含基体部和位于所述基体部的远离所述集流体的表面上的凸起部，所述基体部的厚度为d微米，所述凸起部的高度为a微米，所述正极活性材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括锂镍复合氧化物，所述锂镍复合氧化物中镍元素占所述锂镍复合氧化物中除锂以外的金属元素的摩尔比例为x，满足：0.2d×x≤a≤1.15d×x。

技术研发人员：郎野,彭刚,徐磊敏
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