电化学装置和包括其的电子装置的制作方法

本申请涉及储能，尤其涉及一种电化学装置和包括其的电子装置。

背景技术：

1、电化学装置(例如锂离子电池)作为便携式化学能源，因其能量密度高、工作电压平台高、自放电小、使用寿命长和环境友好等优点而被广泛用于消费类电子产品（如手机、笔记本、相机等）、储能类产品（家庭储能、储能电站、ups电源等），新能源汽车等领域与产业。随着产品应用场景的不断丰富，对电池的能量密度要求越来越高，而提升能量密度除了从材料本身克容量提升外，极片的加工工艺也起到关键作用。目前，可以通过对极片进行压力处理来提高极片上活性材料的负载量，然而，这样的工艺由于压力处理过程中的受力不均匀，可导致极片在厚度方向上存在孔隙率的变化，当极片上层孔隙率较大时，倾向于形成正向的浓度梯度，进而有利于锂离子在极片内部的传输，但当电解液无法及时浸润在极片下层孔隙率较小的部分时又会影响锂离子的传输，最终反而会负面地影响电池的性能。

2、因此，本领域需要一种电化学装置，使得极片在具有高负载量的同时不会因为孔隙率的梯度变化而造成锂离子传输的劣化。

技术实现思路

1、在本申请的第一方面，本申请提供一种电化学装置，该电化学装置包括负极和电解液，其特征在于，所述负极包括负极集流体和设置在负极集流体至少一个表面的负极合剂层，所述负极合剂层由在厚度方向上依次排列的第一区段、第二区段和第三区段组成，所述第三区段与所述负极集流体邻接，所述第二区段在厚度方向上布置在所述第一区段和所述第三区段之间，所述第一区段、所述第二区段和所述第三区段具有相同的厚度，所述第一区段的孔隙率p1与所述第三区段的孔隙率p2的比值为p，

2、其中，所述电解液包含添加剂a，所述添加剂a选自式i化合物和式ii化合物中的至少一者，

3、式i

4、式ii

5、其中q为0或1，r11和r12至少有一个选自含f取代的c1-3烷基，r21和r22选自含f取代或未取代的c1-4烷基，

6、基于所述电解液的总质量计，所述添加剂a的质量百分含量为w %，所述w满足1≤w≤60，

7、所述电化学装置满足条件：p=p1/p2，且p/(w%+1)≥50%。通过引入表面张力较低的适量的添加剂a，可以降低电解液的表面张力，并加速电解液的浸润，保证负极合剂层上不同孔隙率的区域可以获得充分且均匀的电解液分布，由此减少电化学装置充电时的极化并提升充电能力。

8、在一些实施方式中，所述式i化合物包含以下化合物中的至少一者：

9、，

10、，

11、，

12、，

13、，

14、，

15、和/或，

16、所述式ii化合物包含以下化合物中的至少一者：

17、，

18、，

19、，

20、。

21、在一些实施方式中，3≤w≤50。

22、在一些实施方式中，60%≤p/(w%+1) ≤330%。

23、在一些实施方式中，3≤w≤45。

24、在一些实施方式中，60%≤p/(w%+1) ≤230%。

25、在一些实施方式中，p1≥0.8p2。

26、在一些实施方式中，p1为20%至50%。

27、在一些实施方式中，电解液还包含添加剂b，所述添加剂b选自式iii化合物和腈类添加剂中的至少一种，

28、式iii，

29、其中r31、r32、r33、r34、r35、r36独立的选自h、卤素原子、卤素原子取代或未取代的c1-6的烷基、c2-6的烯基和炔基，

30、其中，所述腈类添加剂包括丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、癸二腈、壬二腈、甲基戊二腈、1,3,6-己烷三甲腈或反式己烯二腈中的至少一种，

31、其中，基于所述电解液的总质量计，所述添加剂b的质量百分含量为a%，0.1≤a≤6。

32、在一些实施方式中，式iii化合物包括以下化合物中的至少一者：

33、，

34、。

35、在一些实施方式中，电解液还包含添加剂c，所述添加剂c的亲水亲油平衡值为0至15，基于所述电解液的总质量计，所述添加剂c的含量为b %，0.01≤b≤1。

36、在一些实施方式中，添加剂c包括以下化合物中的至少一者：

37、c1：c8f17-so2n(c3h7)-(ch2ch2)20-so3li；

38、c2：(全氟辛基三氟甲基)磺酰亚胺锂；

39、c3：双(九氟丁基)磺酰亚胺锂；

40、c4：(九氟丁基)三氟甲基磺酰亚胺锂；

41、c5：聚(氧乙烯)8辛基苯基醚ho-(ch2ch2o)8-ph-c8h17；

42、c6：聚(氧乙烯)20十八烷基醚ho-(ch2ch2o)20-o-c18h37。

43、在一些实施方式中，第一区段的真密度td1与第三区段的真密度td2满足，td1≤td2。

44、在一些实施方式中，第一区段的真密度td1与第三区段的真密度td2满足，td1＝td2，且所述第一区段与所述第三区段具有相同的组成。

45、在本申请的第二方面，本申请提供一种电子装置，其包括根据本申请第一方面所述的电化学装置。

技术特征：

1.一种电化学装置，包括负极和电解液，其特征在于，所述负极包括负极集流体和设置在负极集流体至少一个表面的负极合剂层，所述负极合剂层由在厚度方向上依次排列的第一区段、第二区段和第三区段组成，所述第三区段与所述负极集流体邻接，所述第二区段在厚度方向上布置在所述第一区段和所述第三区段之间，所述第一区段、所述第二区段和所述第三区段具有相同的厚度，所述第一区段的孔隙率p1与所述第三区段的孔隙率p2的比值为p，

2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述式i化合物包含以下化合物中的至少一者：

3.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置满足以下条件中的至少一者：

4.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置满足以下条件中的至少一者：

5.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置满足p1≥0.8p2。

6.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置满足p1为20%至50%。

7.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电解液还包含添加剂b，所述添加剂b选自式iii化合物和腈类添加剂中的至少一种，

8.根据权利要求7所述的电化学装置，其特征在于，所述式iii化合物包括以下化合物中的至少一者：

9.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电解液还包含添加剂c，所述添加剂c的亲水亲油平衡值为0至15，基于所述电解液的总质量计，所述添加剂c的含量为b %，0.01≤b≤1。

10.根据权利要求9所述的电化学装置，其特征在于，所述添加剂c包括以下化合物中的至少一者：

11.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一区段的真密度td1与所述第三区段的真密度td2满足，td1≤td2。

12.根据权利要求11所述的电化学装置，其特征在于，所述第一区段的真密度td1与所述第三区段的真密度td2满足，td1＝td2，且所述第一区段与所述第三区段具有相同的组成。

13.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括根据权利要求1至12中任一项所述的电化学装置。

技术总结
本申请提供一种电化学装置和包括其的电子装置，电化学装置包括负极和电解液，负极包括负极集流体和设置在负极集流体表面的负极合剂层，负极合剂层由在厚度方向上依次排列的第一区段、第二区段和第三区段组成，第一区段、第二区段和第三区段具有相同的厚度，第一区段的孔隙率P1与第三区段的孔隙率P2的比值为P，电解液包含添加剂A，添加剂A选自式I化合物和式II化合物（式I和式II中各基团限定如说明书所述）中的至少一者，式I式II基于电解液的总质量计，添加剂A的质量百分含量为w%，满足1≤w≤60，P=P1/P2，且P/(w%+1)≥50%。

技术研发人员：刘俊飞,崔辉,郑烨珍,栗文强
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：2024/1/12