CN113066956A - 电化学装置及电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电化学装置及电子装置，所述电化学装置包括电极极片，该电极极片具有集流体和设置于集流体至少一个表面的活性物质层，所述活性物质层具有孔道，所述孔道的轴向与活性物质层表面所在平面的夹角为θ，0°≤θ＜90°。本发明能够提高电极极片对电解液的浸润和吸收效率，进而提高电化学装置的倍率性能、循环性能、安全性和稳定性等品质。

Description

电化学装置及电子装置
技术领域
本发明属于电化学装置领域，具体涉及一种电极极片及电化学装置及电子装置。
背景技术
近年来，随着手机、汽车等科技产品的不断发展，对电池等电化学装置的能量密度要求越来越高，在高能量密度电池的研发中，提高电极极片单位面积的活性物质含量是比较直接的手段，因此，目前主要是通过增加电极极片上活性物质层的量、活性物质层(即包含活性物质的涂层)的厚度或压实密度等手段提高电极极片单位质量/体积内的容量发挥，进而达到提高电化学装置能量密度的目的。
涂覆法是制备电极极片的常用方法，该制备过程中，一般是将含有活性物质的浆料涂覆在电极集流体上，然后经干燥、辊压/冷压处理，在电极集流体上形成活性物质层，从而制得电极极片；在上述辊压过程中，越远离电极集流体的活性物质承受的压力越大，使得形成的活性物质层越靠近集流体其孔隙率越低，因此导致了常规电极极片对电解液的浸润和吸收效率低，电极极片中离子扩散路径增加，离子极化增大，且还易导致锂离子迁移速度慢、电池内阻大等问题，即造成电化学装置的动力学性能变差，由此进一步造成了电化学装置的倍率性能差、循环性能差、易析锂等问题，尤其是在低温充放电与大电流密度条件下，更易形成锂枝晶，还会对电化学装置的安全性带来较大隐患，尤其是随着极片活性物质层的厚度的增加，该类问题更为突出。
针对上述问题，现有解决方式主要是对电极极片进行纵向打孔，即在电极极片的活性物质层上形成孔状结构，孔的方向与电极极片呈垂直分布(即孔的轴向与活性物质层的表面垂直)，或者采用凸点冷压机在电极极片表面打孔，即在活性物质层平面制造凹凸痕，与纵向打孔方式类似。然而，现有的该类解决方式通常需要增加极片厚度(否则易打穿集流体)，同时，该类解决方式容易对集流体产生压力，降低集流体强度，甚至将电极极片打穿，对集流体造成破坏，使得电极极片以及电化学装置仍然存在较大安全风险。
发明内容
本发明提供一种电化学装置，不仅能够提高电极对电解液的浸润和吸收效率，还能够避免现有纵向打孔方式所导致的极片安全性降低等缺陷，由此兼具良好的倍率性、循环性和安全性等品质。
本发明的一方面，提供一种电化学装置，包括电极极片，该电极极片具有集流体和设置于集流体至少一个表面的活性物质层，该活性物质层具有孔道，该孔道的轴向与活性物质层表面所在平面的夹角为θ，0°≤θ＜90°。
根据本发明的一些实施例，上述电化学装置内包括电解液，满足1.3≤(D50×10+THK)/(d×100+k)≤45，其中，D50为所述活性物质层中的活性物质的平均粒径，THK为所述活性物质层的厚度，d为所述孔道的孔径，k为所述电解液的电导率。
根据本发明的一些实施例，满足以下条件中的至少一者：上述孔道的孔径为0.01mm至0.2mm；活性物质层中的活性物质的平均粒径D50为0.1μm至20μm；活性物质层的厚度为30μm至200μm；电化学装置包括电解液，电解液的电导率为7S/m至14S/m。
根据本发明的一些实施例，上述孔道从活性物质层的第一侧向活性物质层的第二侧延伸，该第一侧至第二侧的方向平行于电极极片的宽度方向、且平行于活性物质层表面所在的平面。
根据本发明的一些实施例，上述孔道为多个，该多个孔道包括穿透活性物质层的第一侧和第二侧的通孔和/或只穿透活性物质层的第一侧的半通孔。
根据本发明的一些实施例，上述活性物质层的孔隙率为10％至50％。
根据本发明的一些实施例，上述孔道为多个，该多个孔道包括θ等于0°的孔道。
根据本发明的一些实施例，上述集流体的拉伸强度不小于100MPa。
根据本发明的一些实施例，上述电化学装置为锂离子电池。
本发明的再一方面，还提供一种电子装置，包括上述电化学装置。
本发明提供的电化学装置，在电极极片活性物质层中存在特定的孔道结构，能够改善电极极片的孔隙率等特性，提高其对电解液的浸润和吸收效率，提高锂离子的迁移速率，降低电池内阻，避免形成锂枝晶等问题，进而提高电化学装置的倍率性能、循环性能、安全性和稳定性等品质，与此同时，本发明还可避免对电极极片的集流体造成破坏等现有技术存在的缺陷，在产业上具有更大的实用意义。
附图说明
图1为本发明一实施方式的电极极片的侧面截面示意图；
图2为本发明另一实施方式的电极极片的侧面截面示意图；
附图标记说明：1：集流体；2：活性物质层；3：孔道；4：极耳。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的方案，下面结合附图对本发明作进一步地详细说明。
本发明的一方面，提供一种电化学装置，如图1和图2所示，该电化学装置包括电极极片，该电极极片包括集流体1和设置于集流体至少一个表面的活性物质层2，活性物质层2存在孔道3，孔道3的轴向与活性物质层2表面所在平面的锐夹角为θ，0°≤θ＜90°，孔道3为圆柱形孔道，孔道3的轴向为圆柱形孔道的中心轴向。
本发明提供的电化学装置，在电极极片的活性物质层中设计上述特定结构的孔道，能够优化电极极片内部的孔隙结构，改善电极极片的孔隙率等特性，进而优化电解液在电极极片内部的分布，减少离子扩散路径，降低离子极化，提高锂离子的迁移速率，降低电池内阻，进而改善电化学装置的动力学特性，提高电化学装置的倍率性能、循环性能、安全性和稳定性等品质。
在一些实施例中，上述电化学装置包括电解液，满足1.3≤(D50×10+THK)/(d×100+k)≤45，其中，D50为电极极片中活性物质层中的活性物质的平均粒径，THK为电极极片的活性物质层的厚度，d为孔道的孔径，k为电解液的电导率。发明人经研究分析认为，上述D50和THK主要影响到电极极片中离子(如锂离子)的扩散路径，d与k主要影响电解液中离子的储存量以及扩散速度，当D50和/或THK较大、d和/或k较小而导致(D50×10+THK)/(d×100+k)较大时，电极极片的极化较大，离子(如锂离子)在活性物质内部的固相扩散以及液相扩散路径较长，扩散阻抗较为严重，影响电化学装置的动力学特性，根据本发明的研究，满足1.3≤(D50×10+THK)/(d×100+k)≤45时，能够进一步兼顾提高电化学装置的动力学特性、能量密度和安全性等性能。
在一些实施例中，上述电解液可以包括锂盐和非水溶剂，电解液中锂盐的浓度一般可以为0.7mol/L至1.4mol/L。举例来说，锂盐可以包括LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiSiF6、LiBOB和二氟硼酸锂中的至少一种；非水溶剂可为碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物、其它有机溶剂或它们的组合，其中，碳酸酯化合物可为链状碳酸酯化合物、环状碳酸酯化合物、氟代碳酸酯化合物或其组合，链状碳酸酯化合物的实例为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(EMC)及其组合，环状碳酸酯化合物的实例为碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)及其组合，氟代碳酸酯化合物的实例为碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸1，2-二氟亚乙酯、碳酸1，1-二氟亚乙酯、碳酸1，1，2-三氟亚乙酯、碳酸1，1，2，2-四氟亚乙酯、碳酸1-氟-2-甲基亚乙酯、碳酸1-氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1，2-二氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1，1，2-三氟-2-甲基亚乙酯、碳酸三氟甲基亚乙酯及其组合，羧酸酯化合物的实例为甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯及其组合，醚化合物的实例为二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃及其组合，上述其它有机溶剂的实例为二甲亚砜、1，2-二氧戊环、环丁砜、甲基环丁砜、1，3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯、和磷酸酯及其组合。
一般情况下，上述孔道3可以是位于电极极片活性物质层2内部的封闭式孔道(如图2所示的最右侧的孔道，即最远离极耳4的孔道)，也可以是位于电极极片活性物质层2表面的非封闭式孔道(如图2所述的左侧的两个孔道，即靠近极耳4的两个孔道)，为进一步优化电化学装置的动力学特性，当孔道3位于电极极片活性物质层2的表面时(即当孔道为非封闭式孔道时)，上述d一般可以是指孔道3在活性物质层2表面的边界连线的长度；当孔道3位于电极极片活性物质层2的内部时(即当孔道为封闭式孔道时)，上述d为孔道的孔径。
上述孔道3的孔径不大于活性物质层2的厚度(即d≤THK)，利于电化学装置的安全性和容量等特性。在一些实施例中，上述孔道3的孔径一般不小于0.01mm，优选0.01mm至0.2mm，例如可以为0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.1mm、0.12mm、0.15mm、0.18mm、0.2mm或其中的任意两个数值组成的范围等。该孔道结构(或称孔状结构)主要用于改善电极极片内部的孔隙分布，保留电解液，提供足够的离子通道，降低电极极片的极化，相对而言，如果孔道的孔径太小(＜0.01mm)，则对孔隙分布以及保留电解液的改善效果比较有限，但若孔道的孔径太大(＞0.2mm)，则也易造成电极极片的体积浪费，进而降低电池的能量密度、循环性等特性。
本发明中，所述孔道的孔径是指孔道的直径，具体来说，孔道的截面(该截面所在的平面与孔道的轴向垂直)基本呈圆形，该孔径是指该呈圆形的截面的直径。
在一些实施例中，活性物质层2中的活性物质的平均粒径D50可以为0.1μm至20μm，例如为0.1μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm或其中的任意两个数值组成的范围等。活性物质层中的活性物质为颗粒状，若其粒径/尺寸过大(＞20μm)，则离子(如锂离子)从颗粒内部扩散到颗粒外表面的路径太长，离子固相扩散阻抗增大，也会在一定程度上加大电极极片的极化，而若颗粒尺寸太小(＜0.1μm)，则活性物质为纳米材料，不利于其均匀分散(在采用涂覆法等方法制作电极极片时，纳米材料在形成的浆料中易团聚，从而使得电极极片中的活性物质分散不均匀)，且电极极片中活性物质的比表面积大，与电解液的副反应增多，影响电极极片的高温存储性能等特性，因此，相对而言，控制活性物质层中的活性物质的平均粒径为0.1μm至20μm，更利于兼顾提升电化学装置的倍率性能、循环性能和稳定性等综合品质。
本发明的电极极片尤其可以是厚度不低于30μm的极片，改善采用该类厚电极的电芯的动力学特性，活性物质层的厚度可以根据具体需要设计，在一些实施例中，上述活性物质层2的厚度(即上述THK)一般可以为30μm至200μm，比如可以为30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm或其中任意两个数值组成的范围等。研究发现，活性物质层的厚度过高(＞200μm)、过低(＜30μm)均会在一定程度上影响电化学装置的循环性等性能，且活性物质层的厚度过低对电化学装置的安全性也是不利的，因此，相对而言，控制活性物质层的厚度在上述范围内，利于进一步提升电化学装置的循环性和安全性等品质。
在一些实施例中，电解液电导率k一般可以为7S/m至14S/m(即7S/m≤k≤14S/m)，例如7S/m、8S/m、9S/m、10S/m、11S/m、12S/m、13S/m、14S/m或其中的任意两个数值组成的范围等。相对而言，电解液的电导率过小(k＜7S/m)，离子迁移速度较慢，离子浓度极差大，而若电导率过大(k＞14S/m)，电解液稳定性较差、副反应较多，容易造成电化学装置循环衰减(cycle fading)加速，因此，控制k为7S/m至14S/m，利于兼顾平衡离子的传输效率和电化学装置的容量保持率和安全性等特性。
经进一步研究，上述孔道3从活性物质层2的第一侧向活性物质层2的第二侧延伸，该第一侧至第二侧的方向平行于电极极片的宽度方向、且平行于活性物质层2表面所在的平面。该条件利于提高电极极片对电解液的浸润和吸收等能力，进而改善电化学装置的动力学特性。
在一些实施例中，上述孔道3为多个，该多个孔道3包括穿透活性物质层2的第一侧和活性物质层2的第二侧的通孔和/或只穿透活性物质层2的第一侧的半通孔，亦即，通孔的两端分别位于活性物质层2的第一侧和第二侧，半通孔的一端位于活性物质层2的第一侧，另一端位于活性物质层2的内部(即半通孔是从活性物质层2的第一侧向其第二侧延伸、但只穿透第一侧而不穿透第二侧)。
具体来说，电极极片上还设有极耳4，极耳4可以设置在电极极片的一端，也可以设置在电极极片中部的任意位置并被活性物质层2环绕。如图1和图2所示，在一些实施例中，极耳4设置在电极极片的一端，活性物质层位于极耳的一侧，电极极片设有极耳的一端至其未设置极耳的一端(与设有极耳的一端相对)的方向为电极极片的长度方向，电极极片的宽度方向与电极极片的长度方向垂直，电极极片的长度方向一般为活性物质层2的长度方向，电极极片的宽度方向为活性物质层2的宽度方向。
具体地，上述孔道3的轴向可以是和活性物质层2的表面所在平面平行(即θ＝0°)，也可以是相对于活性物质层2的表面所在平面而倾斜(0°＜θ＜90°)，θ例如可以为0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°或其中的任意两者组成的范围，一般优选0°≤θ≤60°。
在一些实施例中，上述孔道为多个，该多个孔道包括θ等于0°的孔道，利于进一步兼顾提高电化学装置的安全性和循环性等性能。
一般情况下，上述孔道3为多个，该多个孔道3至集流体1表面的最小距离可以不完全相同(如图1和图2所示)。
本发明还可以根据需要在活性物质层的不同区域分布不同数量的孔道，改善局部孔隙率和电解液保液量，提高离子迁移速率，降低电芯极化，改善电芯的动力学特性，例如，在一些实施例中，可以至少设置靠近极耳4的第一区域和远离极耳4的第二区域，第一区域的孔道数量多于第二区域(如图1所示)，使得在靠近极耳至远离极耳的方向上孔道数量呈梯度分布，能够达到良好的改善电化学装置动力学特性的效果。
上述孔道3用于改善电极极片的孔隙分布，一般孔道3的数量越多，对电化学装置动力学特性的改善效果越好，但孔道3数量过多，也会在一定程度上影响电化学装置的能量密度，综合考虑该些因素，在一些实施例中，一般控制活性物质层的孔隙率为10％至50％，例如10％、20％、30％、40％、50％或其中的任意两个数值组成的范围，需要说明的是，该孔隙率是活性物质层2总体的孔隙率，意即是由活性物质层2所存在的孔道3和可能存在的其他孔等所有孔结构导致的孔隙率。
本发明中，可以在集流体的一表面设有活性物质层，也可以在集流的两个表面均设有活性物质层，具体实施时可以根据需要设置，在本发明的一具体实施方式中，如图1所示，集流体1的两个表面均设有活性物质层2，两个表面的活性物质层2均存在孔道，能够兼顾提高电化学装置的动力学特性及能量密度等性能。
一般情况下，相对而言，若集流体拉伸强度太小(＜100MPa)，则可能不能满足制作电极极片时的加工强度需求，易出现集流体破坏等问题，例如，当集流体的拉伸强度为100-250MPa时，电极极片会出现轻度透光，存在一定的安全风险，根据本发明的研究，控制集流体的拉伸强度不小于100MPa，例如为100MPa、130MPa、150MPa、180MPa、200MPa、230MPa、250MPa、280MPa、300MPa或其中的任意两个数值组成的范围等，更利于兼顾提高电极极片对电解液的吸收和浸润能力以及安全性等特性，进而提高电化学装置的综合品质。
在一些实施例中，上述电极极片还具有底涂涂层，底涂涂层位于集流体1表面和活性物质层2之间，该底涂涂层中一般含有较高含量的粘结剂，以增强其与集流体的粘结力，进一步提高电化学装置的安全性等性能。在一些实施例中，上述底涂涂层的原料包括导电剂和粘结剂，基于底涂涂层的总质量计，底涂涂层中粘结剂的质量百分比一般不低于30％，例如可以为30％、35％、40％、45％或其中任意两个数值组成的范围等，余量可以是导电剂。
在一些实施例中，上述活性物质层2的原料包括导电剂、粘结剂和上述活性物质，基于活性物质层2的总质量计，活性物质的质量百分比为94％至98％，导电剂的质量百分比为1％至3％，粘结剂的质量百分比为1％至3％。
本发明中，上述活性物质层、底涂涂层中的导电剂、粘结剂可以是本领域常规材料，例如，导电剂可以是导电炭黑(SP)等，粘结剂可以是聚偏二氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素钠(CMC)等中的至少一种。
本发明中，上述电极极片可以是正极片(或称阴极极片)或负极片(或称阳极极片)，或者可以是正极片和负极片(即电化学装置包括具有上述孔道的正极片和具有上述孔道的负极片)。在一些实施例中，上述电极极片为正极片，上述活性物质层的活性物质可以包括钴酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、磷酸铁锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂中的至少一种，集流体可以是铝箔等本领域常规正极集流体；在另一些实施例中，上述电极极片为负极片，上述活性物质层的活性物质可以包括石墨、中间相碳微球、硅材料、碳化硅材料中的至少一种，集流体可以是铜箔等本领域常规负极集流体。
本发明的电极极片可以通过涂覆法等本领域常规方法制备，在一些实施例中，可以将包括活性物质层原料的浆料涂敷于集流体上，同时根据预设孔道的形状、分布位置、数量等参数，采用直径与孔道的孔径相同的钢丝放置于集流体上或涂覆在集流体上的浆料中，然后经干燥、辊压等处理后，将钢丝从在集流体上形成的活性物质层中抽出，在活性物质层中形成上述孔道，从而制得电极极片；其中，形成上述浆料所用的溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮(NMP)、水等本领域常规溶剂。
本发明的电化学装置可以是电池，具体可以是锂离子电池，其可以按照本领域常规方法制得，比如可以将正极片、隔离膜、负极片层叠放置之后，卷绕制成裸电芯，再经封装、注液、静置等工序后得到待浸润充分的电芯，然后经化成及容量等步骤，使得阳极(负极)表面形成SEI膜，从而激活电池，使其处于荷电状态，即得到锂离子电池。
本发明的另一方面，提供一种电子装置，包括上述电化学装置，即可以是上述任一实施例的电化学装置，也可以是不脱离本发明主旨范围内的其他实施方式的电化学装置。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1至实施例39的极片及电池按照如下过程制作：
(1)阴极极片的制作
将钴酸锂、聚偏二氟乙烯、SP按照重量比97：1.5：1.5置于NMP中充分搅拌混合，形成均匀的正极浆料；
在正极集流体(铝箔)的正反两个表面放置多根直径为0.05mm的不锈钢丝，然后将正极浆料涂覆在正极集流体正反两个表面形成均匀涂层，经烘干、冷压处理后，从两个表面形成的活性物质层中抽出不锈钢丝，在两个表面的活性物质层上形成多个孔道，然后在阴极极片的预设极耳位(在阴极极片的一端)焊接极耳，得到阴极极片；
(2)阳极极片的制作
将石墨材料、丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素钠(CMC)按照重量比97.4∶1.2∶1.4置于去离子水中，充分搅拌混合，形成均匀的负极浆料；将该负极浆料涂覆于预先涂覆有底涂涂层的负极集流体(铜箔)上，经烘干、冷压后，得到阳极极片；其中，底涂涂层是由SP、CMC、SBR按照质量比60∶5∶35混合后通过凹版涂布法涂敷于集流体两个表面形成。
(3)电池的制作
将上述阳极极片、隔离膜、阴极极片按照顺序层叠设置，然后卷绕制成裸电芯，再经封装、注液(即注入电解液)静置得到待浸润充分的电芯，再经化成及容量等步骤，使得阳极表面形成SEI膜，激活锂离子电池，使其处于荷电状态，得到锂离子电池；其中，电解液的电导率k＝11S·cm，电解液由非水溶剂和LiPF6组成，电解液中LiPF6的浓度为1mol/L，非水溶剂由DMC、EMC、DEC、EC按照质量比1∶1∶1∶1组成。
各实施例中，孔道的轴向与活性物质层表面所在平面的夹角θ、孔道的孔径d、孔道状态(通孔/半通孔)、正极活性物质的平均粒径D50、活性物质层的厚度THK、活性物质层的孔隙率、集流体的拉伸强度、电解液的电导率k等条件见表1。
对比例1
对比例1与实施例的区别在于，在步骤(1)阴极极片的制作过程中，不在正极集流体的正反两个表面放置不锈钢丝(即阴极极片不具有上述孔道)，正极活性物质的平均粒径D50、活性物质层的厚度THK、活性物质层的孔隙率、集流体的拉伸强度、电解液的电导率k等条件见表1。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，采用传统纵向打孔方式在活性物质层上形成孔道(即孔道的轴向与活性物质层表面所在平面的夹角θ＝90°)，其余条件与实施例1相同。
按照如下过程对各实施例及对比例的电池进行性能测试：
(1)1C容量保持率(25℃环境下进行测试)：将电池静置5min；0.2C恒流放电至3V；静置5min；0.5C恒流充电至100％SOC，恒压充电至0.025C；静置5min；1C恒流放电至0％SOC；静置5min；记录1C放电容量，计算1C容量保持率，结果见表1。
(2)25℃循环测试：在25℃条件下，将电池以1.0C放电至3.0V，静置5分钟，然后以0.7C的电流充电至4.48V，再恒压充电至0.025C，静置5分钟。以上述过程作为一个循环，将第四次循环后的放电容量记为100％，记录放电容量为80％时的循环次数，结果见表1。
(3)过充测试：测量电芯在测试前的测试电压(OCV)，检查外观并拍照；02C放电至3.0V；静置20min；0.5C恒流充电至10V；在10V恒压充电7h；监控过充过程中OCV、温度变化，观察是否冒烟、起火、爆炸，未出现冒烟、起火或爆炸，则算通过；按照上述过充测试过程，每个实施例和对比例测定10支电芯，记录各实施例和对比例的过充测试通过率(x1/10，x1为通过的电芯数量)，结果见表1。
(4)热箱(Hotbox)测试：25±5℃环境中，将电池0.2C放电至3.0V，静置5min，1.5C恒流恒压充电至4.48V，电流≤0.05C；然后25±5℃下静置60min，记录电池OCV和IMP，检查外观并拍照；然后以5℃±2℃/min的速率升至132℃±2℃，并保持60min，电池未出现冒烟、起火或爆炸，则算通过；按照上述热箱测试过程，每个实施例和对比例测定10支电池，记录各实施例和对比例的热箱测试通过率(x2/10，x2为通过的电池数量)，结果见表1。
Figure BDA0002980669960000121
Figure BDA0002980669960000131
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电化学装置，其特征在于，包括电极极片，所述电极极片具有集流体和设置于所述集流体至少一个表面的活性物质层，所述活性物质层具有孔道，所述孔道的轴向与所述活性物质层表面所在平面的夹角为θ，0°≤θ＜90°。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括电解液；满足1.3≤(D50×10+THK)/(d×100+k)≤45，其中，D50为所述活性物质层中的活性物质的平均粒径，THK为所述活性物质层的厚度，d为所述孔道的孔径，k为所述电解液的电导率。
3.根据权利要求1或2所述的电化学装置，其特征在于，满足以下条件中的至少一者：
所述孔道的孔径为0.01mm至0.2mm；
所述活性物质层中的活性物质的平均粒径D50为0.1μm至20μm；
所述活性物质层的厚度为30μm至200μm；
所述电化学装置包括电解液，所述电解液的电导率为7S/m至14S/m。
4.根据权利要求1或2所述的电化学装置，其特征在于，所述孔道从所述活性物质层的第一侧向活性物质层的第二侧延伸，所述第一侧至所述第二侧的方向平行于所述电极极片的宽度方向、且平行于所述活性物质层表面所在的平面。
5.根据权利要求4所述的电化学装置，其特征在于，所述孔道为多个，所述多个孔道包括穿透所述活性物质层的所述第一侧和所述第二侧的通孔和/或只穿透所述活性物质层的所述第一侧的半通孔。
6.根据权利要求1或2所述的电化学装置，其特征在于，所述孔道为多个，所述多个孔道包括所述θ等于0°的孔道。
7.根据权利要求1或2所述的电化学装置，其特征在于，所述活性物质层的孔隙率为10％至50％。
8.根据权利要求1或2所述的电化学装置，其特征在于，所述集流体的拉伸强度不小于100MPa。
9.根据权利要求1或2所述的电化学装置，其特征在于，其为锂离子电池。
10.一种电子装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电化学装置。
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GR01 Patent grant
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