一种电化学装置及电子装置的制作方法

本申请涉及电化学，特别是涉及一种电化学装置及电子装置。

背景技术：

1、电化学装置(例如锂离子电池)具有能量密度高、质量轻、循环寿命长等优点，在消费类电池中广泛应用。随着电子产品向轻薄化和便携化的发展，人们对电池的能量密度、高温循环及充电速度等提出了更高的需求。

2、为进一步提升锂离子电池的能量密度，可在正极活性材料中掺杂其他元素，例如在正极活性材料licoo2中掺杂镍元素。掺杂镍元素后可以提升正极活性材料的克容量，从而提高锂离子电池的能量密度；同时镍元素价格低廉，绿色环保。但掺杂镍后，锂镍原子混合排列会阻碍li+的迁移并加速充放电过程中正极活性材料的结构坍塌，从而影响锂离子电池的高温循环性能。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种电化学装置及电子装置，以提高电化学装置的能量密度和高温循环性能。具体技术方案如下：

2、本申请的第一方面提供了一种电化学装置，其包括正极极片和电解液，正极极片包括正极材料层，正极材料层包括正极活性材料和腈类物质；正极活性材料包括钴元素和镍元素，基于正极材料层的质量，镍元素的质量百分含量为a％，0.1≤a≤20，优选为0.5≤a≤10；基于正极材料层的质量，腈类物质的质量百分含量为b％，0.1≤b≤1.5，优选为0.1≤b≤1.3。正极材料层包括钴元素、镍元素和腈类物质并调控镍元素和腈类物质的质量百分含量在本申请的范围内，镍元素掺杂可提高正极活性材料的克容量，腈类物质中的氰基可直接在正极与高价镍离子(例如ni2+、ni3+)、钴离子等过渡金属离子快速络合，减少高价镍离子、钴离子等过渡金属离子的溶出，有利于提高电化学装置的能量密度，还有利于改善电化学装置的高温循环性能，使得电化学装置的能量密度和高温循环性能得以兼顾，提高了电化学装置的综合性能。在本申请中，“高温”是指温度大于或等于35℃。

3、在本申请的一些实施方案中，0.4≤a/b≤88.2，优选为1.7≤a/b≤33.4。通过调控a/b的值在本申请范围内，可更好的发挥腈类物质中氰基对镍的络合作用，减少镍离子的溶出，可进一步提高电化学装置的能量密度和高温循环性能。

4、在本申请的一些实施方案中，腈类物质包括式i化合物：

5、

6、其中，n选自1或2，q独立选自各个q可以相同或不同，各个r3可以相同或不同；r1、r2、r3独立地选自共价单键、经取代或未经取代的c1-c10的亚烷基、经取代或未经取代的c2-c10的亚烯基、经取代或未经取代的c2-c10的亚炔基、经取代或未经取代的c6-c10的亚芳基、经取代或未经取代的c3-c10的亚脂环烃基、经取代或未经取代的c1-c10的亚杂环基，当经取代时，取代基选自卤素；亚杂环基包括吡啶基、噻吩基或噻唑基；其中，表示与相邻原子的结合位点。腈类物质选自本申请范围内的式i化合物可更好的发挥腈类物质中氰基对镍的络合作用，减少镍离子的溶出，可进一步提高电化学装置的能量密度和高温循环性能。

7、在本申请的一些实施方案中，式i化合物包括以下化合物中的至少一种：

8、

9、

10、在本申请的一些实施方案中，基于正极材料层的质量，钴元素的质量百分含量为c％，38.8≤c≤58.8。通过调控钴元素的质量百分含量c％在本申请的范围内，可使正极活性材料具有较高的克容量和较好的结构稳定性，进一步提高电化学装置的能量密度和高温循环性能。

11、在本申请的一些实施方案中，正极活性材料包括liαco1-x-ynixmyoβ，其中，0.95≤α≤1.4，0.0005≤x≤0.4，0≤y≤0.02，1.9≤β≤2.1，m包括mn、al、mg、ca、ti、zr、v、cr、fe、cu、zn、rb或sn中的至少一种。通过选择本申请范围内的正极活性材料，可使正极活性材料具有较高的克容量，也可使正极材料层的结构更加稳定，进一步提高电化学装置的能量密度和高温循环性能。

12、在本申请的一些实施方案中，正极材料层还包括锂盐，锂盐包括含磷类锂盐或含硼类锂盐中的至少一种，含磷类锂盐包括二氟磷酸锂或六氟磷酸锂中的至少一种，含硼类锂盐包括四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂或二氟草酸硼酸锂中的至少一种；基于正极材料层的质量，锂盐的质量百分含量为d％，0.1≤d≤1.8。正极材料层中直接包括本申请范围内的锂盐并调控锂盐的质量百分含量d％的值在本申请范围内，有利于降低正极界面膜的阻抗，减少极化，提高正极活性材料的克容量；同时，锂盐中的硼或磷可以与正极活性材料中的氧结合，稳定正极活性材料的结构，进一步改善电化学装置的高温循环性能。

13、在本申请的一些实施方案中，电解液包括腈类化合物，腈类化合物包括丙二腈、丁二腈、戊二腈、己二腈、辛二腈、对苯二腈、十四烷二腈、偶氮丙二腈、亚甲基戊二腈、戊烯二腈、1,3,5-苯三腈、2,4,6-三氟苯-1,3,5-三腈、2-溴苯-1,3,5-三腈、1,3,6-己烷三腈、1,2,3-丙三甲腈、1,3,5-戊三甲腈或1,2,6-己三甲腈中的至少一种；基于电解液的质量，腈类化合物的含量为e％，0.1≤e≤8。电解液包括本申请范围内的腈类化合物并调控腈类化合物的质量百分含量e％在本申请的范围内，有利于提高正极电解质界面膜(cei膜)的抗氧化能力，同时还可以稳定正极活性材料中的过渡金属，减少电解液中的副反应，改善电解液在高温下的氧化分解产气，进一步提高电化学装置的高温循环性能。

14、本申请的第二方面提供了一种电子装置，其包括本申请第一方面提供的电化学装置，本申请提供的电化学装置具有较高的能量密度和较好的高温循环性能，从而本申请提供的电子装置具有良好的使用性能。

15、本申请的有益效果：

16、本申请提供了一种电化学装置及电子装置，电化学装置包括正极极片和电解液，正极极片包括正极材料层，正极材料层包括正极活性材料和腈类物质，正极活性材料包括钴元素和镍元素，基于正极材料层的质量，镍元素的质量百分含量为a％，0.1≤a≤20；基于正极材料层的质量，腈类物质的质量百分含量为b％，0.1≤b≤1.5。正极材料层包括钴元素、镍元素和腈类物质并调控镍元素和腈类物质的质量百分含量在本申请的范围内，镍元素掺杂可提高正极活性材料的克容量，腈类物质中氰基可直接在正极与高价镍离子、钴离子等过渡金属离子快速络合，减少高价镍离子、钴离子等过渡金属离子的溶出，有利于提高电化学装置的能量密度，同时还有利于改善电化学装置的高温循环性能，使得电化学装置的能量密度和高温循环性能得以兼顾，提高了电化学装置的综合性能。

17、当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种电化学装置，其包括正极极片和电解液，所述正极极片包括正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料和腈类物质；

2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，0.4≤a/b≤88.2。

3.根据权利要求1所述的电化学装置，腈类物质包括式i化合物：

4.根据权利要求3所述的电化学装置，所述式i化合物包括以下化合物中的至少一种：

5.根据权利要求1所述的电化学装置，其满足以下特征中的至少一者：

6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，基于所述正极材料层的质量，所述钴元素的质量百分含量为c％，38.8≤c≤58.8。

7.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liαco1-x-ynixmyoβ，其中，0.95≤α≤1.4，0.0005≤x≤0.4，0≤y≤0.02，1.9≤β≤2.1，m包括mn、al、mg、ca、ti、zr、v、cr、fe、cu、zn、rb或sn中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的电化学装置，所述正极材料层还包括锂盐，所述锂盐包括含磷类锂盐或含硼类锂盐中的至少一种，所述含磷类锂盐包括二氟磷酸锂或六氟磷酸锂中的至少一种，所述含硼类锂盐包括四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂或二氟草酸硼酸锂中的至少一种；基于所述正极材料层的质量，所述锂盐的质量百分含量为d％，0.1≤d≤1.8。

9.根据权利要求1所述的电化学装置，所述电解液包括腈类化合物，所述腈类化合物包括丙二腈、丁二腈、戊二腈、己二腈、辛二腈、对苯二腈、十四烷二腈、偶氮丙二腈、亚甲基戊二腈、戊烯二腈、1,3,5-苯三腈、2,4,6-三氟苯-1,3,5-三腈、2-溴苯-1,3,5-三腈、1,3,6-己烷三腈、1,2,3-丙三甲腈、1,3,5-戊三甲腈或1,2,6-己三甲腈中的至少一种；基于所述电解液的质量，所述腈类化合物的质量百分含量为e％，0.1≤e≤8。

10.一种电子装置，其包括权利要求1至9中任一项所述的电化学装置。

技术总结
本申请提供了一种电化学装置及电子装置，电化学装置包括正极极片和电解液，正极极片包括正极材料层，正极材料层包括正极活性材料和腈类物质，正极活性材料包括钴元素和镍元素，基于正极材料层的质量，镍元素的质量百分含量为A％，0.1≤A≤20；基于正极材料层的质量，腈类物质的质量百分含量为B％，0.1≤B≤1.5。正极材料层包括钴元素、镍元素和腈类物质并调控镍元素和腈类物质的质量百分含量在本申请的范围内，有利于提高电化学装置的能量密度，同时还有利于改善电化学装置的高温循环性能，使得电化学装置的能量密度和高温循环性能得以兼顾，提高了电化学装置的综合性能。

技术研发人员：张珊,林乐乐,邹邦坤,屈长明
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：2024/5/10