负极极片、电化学装置和电子设备的制作方法

本技术涉及电化学储能领域，尤其是涉及一种负极极片、一种应用所述负极极片的电化学装置以及一种应用所述电化学装置的电子设备。

背景技术：

1、电化学装置比如锂离子电池具有寿命长、倍率性能高以及能量密度高等优势，广泛应用于消费性电子产品中。随着手机、笔记本等电子产品应用对续航和快充的需求不断增加，锂离子电池的安全认证通过难度和安全隐患也随之提升。而如何在降低对电化学装置的快充优势和能量密度优势的影响前提下提升安全性能已成为亟待解决的关键技术问题。

技术实现思路

1、本技术提供一种在提升热安全性的同时有利于降低对能量密度影响的负极极片。

2、另，本技术还提供一种应用所述负极极片的电化学装置以及一种应用所述电化学装置的电子设备。

3、本技术第一方面提供一种负极极片，包括负极集流体以及负极活性层。负极活性层包括负极活性材料颗粒以及微胶囊颗粒。微胶囊颗粒包括芯材和设置在芯材表面的壳体，芯材包括结晶水合物以及固态有机酸中的至少一种，壳体包括热敏相变材料。微胶囊颗粒的粒径为200纳米至10微米，微胶囊颗粒的粒径与负极活性材料颗粒的粒径dv 50的比值大于0.01且小于1.5。

4、本技术的负极极片，由于壳体包括热敏相变材料，因此在负极极片位于高温环境下时壳体能够发生破裂从而释放出芯材。而芯材中的结晶水合物和固态有机酸都能释放出离子h+，h+能够与负极活性材料颗粒结合提前发生灭活反应，使得负极极片无法继续脱嵌锂以避免进一步地产热，从而有利于提升负极极片使用的安全性。并且，在负极极片应用于电化学装置中时，失活后的负极活性材料颗粒还有利于减少其与电解液反应产生副产物，并有利于减少副产物逸散到正极极片与正极极片反应产生的热量，从而有利于增强应用所述负极极片的电化学装置的热安全性。再者，结晶水合物和固态有机酸有利于在低温状态下被壳体封装。而上述特定粒径范围的微胶囊颗粒，有利于降低其大小对负极极片厚度的影响以及对负极极片压实密度的影响，同时还有利于确保空间装载芯材以在高温环境下与负极活性材料颗粒发生灭活反应。而上述微胶囊颗粒的粒径与负极活性材料颗粒的粒径dv50的特定比值范围，有利于微胶囊颗粒填充在负极活性材料颗粒之间，从而有利于降低微胶囊颗粒对负极极片压实密度的影响，进而有利于降低对负极极片低温动力学性能的影响并有利于维持应用所述负极极片的电化学装置的容量。

5、基于第一方面，在一些可能的实施方式中，负极活性材料颗粒的粒径dv 50为4微米至30微米，特定范围的负极活性材料颗粒的粒径，匹配特定范围的微胶囊颗粒的粒径，有利于负极活性层涂布时的均匀性，从而有利于改善负极极片的低温动力学性能。

6、基于第一方面，在一些可能的实施方式中，在微胶囊颗粒中，芯材的质量与壳体的质量的比值为0.2:1至3:1，结合微胶囊颗粒特定的粒径范围，有利于避免微胶囊颗粒中芯材的含量过少不足以在高温环境下与负极活性材料颗粒发生灭活反应的情形的同时，还有利于降低微胶囊颗粒中芯材的含量过多、壳体过薄而导致壳体在低温情况下破裂泄露芯材的风险，进而有利于避免负极活性材料颗粒提前失去活性的风险。

7、基于第一方面，在一些可能的实施方式中，在微胶囊颗粒中，芯材的质量百分含量为25％至60％，特定含量的芯材有利于进一步地避免微胶囊颗粒中芯材的含量过少不足以在高温环境下与负极活性材料颗粒发生灭活反应的情形，以及有利于进一步地降低微胶囊颗粒中芯材的含量过多、壳体过薄而导致壳体在低温情况下破裂泄露芯材的风险。

8、基于第一方面，在一些可能的实施方式中，微胶囊颗粒在负极活性层中的质量百分含量为0.01％至3％，上述特定含量的微胶囊颗粒，有利于降低后续与正极极片匹配量的影响以及有利于降低后续应用于电化学装置中时对电化学装置整体容量的影响，同时还有利于确保负极极片中包含足够的芯材以让负极极片在高温环境下充分地灭活，从而有利于在保障电化学装置的整体容量的同时保障电化学装置的安全性。

9、基于第一方面，在一些可能的实施方式中，结晶水合物包括十二水磷酸氢二钠、七水磷酸氢二钠、十水硫酸钠、十水碳酸钠、十六水硫酸铝、七水硫酸镁、十二水硫酸铝钾、七水硫酸锌、七水硫酸铁、五水硫酸铜、十水硼砂、六水氯化镁、莫尔盐、光卤石以及六水氯化铝中的至少一种。固态有机酸包括辛酸、己二酸、乙二酸、柠檬酸、丁二酸、马来酸、酒石酸、苯甲酸、苯乙酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、戊酸、己酸以及癸酸中的至少一种。

10、在上述可能的实施方式中，上述材质的芯材能够在低温状态下较为容易地封装在壳体中，并且上述材质的芯材在被泄露后能够释放氢离子与负极活性材料颗粒结合让负极活性材料颗粒提前失去活性，从而提升负极极片的热安全性。

11、基于第一方面，在一些可能的实施方式中，壳体的差示扫描量热曲线的吸热峰对应的温度在100℃至170℃，此时的壳体能够在前述温度范围下开始热熔，从而释放壳体内的芯材以与负极活性材料颗粒反应使其提前失去活性，进而有利于保障负极极片的热安全性。

12、基于第一方面，在一些可能的实施方式中，壳体包括聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、十五-十八碳醇、石蜡、海藻酸盐、动植物蜡、硬化油脂、脂肪酸、三硬脂酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯、卵磷脂、淀粉、蔗糖、麦芽糊精、玉米糖浆、纤维素、壳聚糖、大豆蛋白、阿拉伯胶、明胶以及琼脂中的至少一种。

13、在上述可能的实施方式中，在负极极片处于高温状态下时，包含上述特定材质的壳体能够在特定的温度范围(100℃至170℃)内发生热熔，从而泄露出芯材以与负极活性材料颗粒反应使其提前失去活性，进而有利于保障负极极片的热安全性。

14、基于第一方面，在一些可能的实施方式中，负极活性材料颗粒满足以下条件(a)至(c)中的至少一种：(a)所述负极活性材料颗粒的压实密度≥1.67g/cm3；(b)所述负极活性材料颗粒的比表面积≤25m2/g；(c)所述负极活性材料颗粒包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳以及硬碳中的至少一种。

15、在上述可能的实施方式中，负极活性材料颗粒满足上述任意一条件边可有利于进一步地保障负极极片的压实密度以及低温动力学性能。

16、本技术第二方面提供一种电化学装置，包括正极极片、隔离膜、电解液以及如上所述的负极极片。所述隔离膜位于所述正极极片和所述负极极片之间。

17、本技术的电化学装置，由于壳体包括热敏相变材料，因此在负极极片位于高温环境下时壳体能够发生破裂从而释放出芯材。而芯材中的结晶水合物和固态有机酸都能释放出离子h+，h+能够与负极活性材料颗粒结合提前发生灭活反应，使得负极极片无法继续脱嵌锂以避免进一步地产热，从而有利于提升电化学装置使用的安全性。并且，失活后的负极活性材料颗粒还有利于减少其与电解液反应产生副产物，并有利于减少副产物逸散到正极极片与正极极片反应产生的热量，从而有利于增强电化学装置的热安全性。再者，结晶水合物和固态有机酸有利于在低温状态下被壳体封装。而上述特定粒径范围的微胶囊颗粒，有利于降低其大小对负极极片厚度的影响以及对负极极片压实密度的影响，同时还有利于确保空间装载芯材以在高温环境下与负极活性材料颗粒发生灭活反应。而上述微胶囊颗粒的粒径与负极活性材料颗粒的粒径dv50的特定比值范围，有利于微胶囊颗粒填充在负极活性材料颗粒之间，从而有利于降低微胶囊颗粒对负极极片压实密度的影响，进而有利于降低对负极极片低温动力学性能的影响并有利于维持应用所述负极极片的电化学装置的容量。综上，本技术的电化学装置，通过特定的微胶囊颗粒以及其与负极活性材料颗粒之间的特定粒径关系，有利于在降低电化学装置的能量密度的以及低温动力学性能的前提下提升电化学装置的热安全性。

18、本技术第三方面提供一种电子设备，包括上所述的电化学装置。本技术的电子设备，通过改善上述电化学装置的热安全性提升了电子设备的安全性。