CN113366689B - 电化学装置和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了电化学装置和电子装置。电化学装置包括：正极极片；负极极片；隔离膜，设置在正极极片和负极极片之间；其中，负极极片包括负极集流体和设置在负极集流体上的负极活性物质层，其中，电化学装置具有第一容量b，单位为mAh，第一容量a>0，第一容量a表示将电化学装置从100％荷电状态(SOC)放电至2.5V后，以负极极片和作为负极极片的对电极的锂片制作成电池后充电至2.0V时的容量。本申请的方案有利于缓解电化学装置的循环容量衰减，提升电化学装置的循环性能。

Description

电化学装置和电子装置
技术领域
本申请涉及电子技术领域，尤其涉及电化学装置和电子装置。
背景技术
随着电化学装置(例如，锂离子电池)的发展和进步，对其循环性能提出了越来越高的要求。伴随着电化学装置的充放电循环，电化学装置的循环容量存在不断降低的趋势。提高电化学装置循环性能的一个重要方向是缓解电化学装置的循环容量的衰减。
发明内容
本申请通过对电化学装置进行过量补锂，不仅弥补了首次嵌锂过程中活性锂的损失，提升电化学装置的首次效率，而且缓解了电化学装置的循环过程容量衰减，进而提升电化学装置的循环性能。
本申请的实施例提供了一种电化学装置，其包括：正极极片；负极极片；隔离膜，设置在所述正极极片和所述负极极片之间；其中，所述负极极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的负极活性物质层，其中，所述电化学装置具有第一容量a，单位为mAh，所述第一容量a>0，所述第一容量a表示将所述电化学装置从100％荷电状态(SOC)放电至2.5V后，以所述负极极片和作为所述负极极片的对电极的锂片制作成电池后充电至2.0V时的容量。
在上述电化学装置中，其中，所述电化学装置还具有第二容量b，单位为mAh，所述第二容量b表示将所述电化学装置从100％荷电状态放电至2.5V时的容量，所述电化学装置满足关系式(1)：0<a/b<0.5 (1)。
在上述电化学装置中，其中，所述电化学装置还具有第三容量c，单位为mAh，所述第三容量c表示将所述电化学装置从100％荷电状态放电至2.5V后，以所述负极极片和作为所述负极极片的对电极的锂片制作成电池后充电至2.0V，然后将所述电池放电至所述电池的0％荷电状态的容量，所述电化学装置满足关系式(2)：1.05<c/(a+b)<1.6 (2)。
在上述电化学装置中，其中，所述电化学装置还满足关系式(3)：0.03<(c-b)/b＜0.5 (3)。
在上述电化学装置中，其中，所述负极活性物质层中的负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、钛酸锂、硅、硅合金、硅氧化合物或硅碳复合物中的至少一种。
在上述电化学装置中，其中，所述硅氧化合物的化学式为SiOx，0.5≤x≤1.5。
在上述电化学装置中，其中，所述负极活性物质层中的负极活性物质的质量百分含量为80％～99％。
在上述电化学装置中，其中，所述负极集流体和所述负极活性物质层之间设置有导电层，所述导电层包括导电剂和粘结剂。
在上述电化学装置中，其中，所述导电剂包括炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维或碳纳米线中的至少一种。
本申请的实施例还提供了一种电子装置，包括上述电化学装置。
本申请通过过量补锂，使得电化学装置具有第一容量a，其中第一容量a表示将电化学装置从100％荷电状态(SOC)放电至2.5V后，以负极极片和作为负极极片的对电极的锂片制作成电池后充电至2.0V时的容量，并且第一容量a>0，如此，不仅可以提高电化学装置的首次效率，而且能够随着来自正极极片的锂离子的消耗而不断地补充锂，从而缓解电化学装置的循环容量衰减，提升电化学装置的循环性能。
附图说明
图1示出了正常补锂的示意图。
图2示出了本申请的实施例的过量补锂的示意图。
图3示出了本申请的实施例的电化学装置的电极组件的示意图。
图4示出了本申请的实施例的负极极片的结构示意图。
图5示出了本申请的另一实施例的负极极片的结构示意图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本申请，但不以任何方式限制本申请。
目前，对电化学装置(例如，锂离子电池)的能量密度和循环性能的要求越来越高。伴随着电化学装置的充放电循环，电化学装置的循环容量存在不断降低的趋势。提高电化学装置循环性能的一个重要方向是缓解电化学装置的循环容量衰减。
另外，电化学装置的首次效率也是一个重要的性能指标，如果既能提高电化学装置的首次效率，又能提高循环性能，将大大提升电化学装置的性能。这对于常规的负极活性物质和目前具有良好前景的硅基材料都是一个挑战，尤其是对于硅基材料。
硅基材料凭借着高克容量的优势成为了最有前景的高容量负极活性物质。然而，硅基材料作为电化学装置的负极活性物质，面临着循环性能差，体积膨胀大等问题。纯硅的理论克容量可以高达4200mAh/g，纯硅满嵌时，纯硅颗粒的体积膨胀高达300％。硅颗粒脱嵌锂会引起巨大的颗粒膨胀和收缩，会对颗粒表面已经形成的固态电解质界面膜(SEI膜)造成破坏，暴露出活性硅基元，暴露的活性硅基元在后续充电过程中会消耗电解液和活性锂从而形成新的SEI膜，该过程的循环反复会加速电解液在硅表面的消耗，同时也会导致活性锂的消耗，因此，会导致电化学装置的循环容量保持率的加速降低，恶化电化学装置的循环性能。
为了改善包括硅基材料的电化学装置的循环容量衰减，可以在电解液中添加一些能够促进SEI膜形成的添加剂，以帮助在负极活性物质的表面形成更稳定的SEI膜，避免负极活性物质在充放电过程中SEI膜由于不能承受较大的膨胀和收缩而损坏，从而提高电化学装置的循环性能。氟代碳酸乙烯酯(FEC)是一种有效的负极成膜添加剂。然而，FEC会在硅表面分解，产生HF和H2，尤其是当电解液中的锂盐是LiPF6，以及电解液中存在H2O时，该反应会被加快。电解液中存在的HF会恶化正极活性物质表面的固态电解质膜，使得电化学装置的高温循环性能急剧下降。
目前，常用的硅基材料主要包括硅氧材料和硅碳材料，它们均存在首次效率低的问题。以硅氧材料为例，在首次嵌锂的过程中会形成锂氧化物，同时该过程会形成SEI膜，导致大量的锂失去活性，使得电化学装置的首次效率降低。以硅氧材料作为负极活性物质的电化学装置的首次效率约为70％，以硅碳材料作为负极活性物质的电化学装置的首次效率约为80％～90％，远低于石墨负极体系，影响了硅基材料的比容量发挥。
为了提高包括硅基材料的电化学装置的首次效率，可以对硅基材料进行预补锂。如图1所示，通常预补锂是提供额外的锂源，用于弥补硅基材料首次嵌锂过程中活性锂的消耗，从而减少对来自正极的活性锂的消耗，提升电化学装置的首次效率。与不进行预补锂的技术方案相比，该种技术方案可以有效的提升以硅基材料作为负极活性物质的电化学装置的首次效率，但是其循环性能依然无法得到改善。如图2所示，本申请通过对负极活性物质(例如，硅基材料)进行过量补锂来缓解电化学装置的循环容量衰减，进而提升电化学装置的循环性能，相当于补充的锂的量不仅能够弥补负极活性物质首次嵌锂过程中活性锂的消耗，还有一部分补充的锂预留在负极活性物质中，该部分过量补充的锂为负极活性物质在循环过程中锂的消耗作为补充的储备，同时还精准的控制补锂的量使得电化学装置不会出现析锂或能量密度的显著降低。
如图3所示，提供了本申请的电化学装置的示意图。电化学装置包括正极极片10、负极极片12以及设置在正极极片10和负极极片12之间的隔离膜11。如图4所示，负极极片12可以包括负极集流体20和设置在负极集流体20上的负极活性物质层21。应该理解，虽然图4中将负极活性物质层21示出为位于负极集流体20的一侧上，但是这仅是示例性的，可以在负极集流体20的两侧均存在负极活性物质层。
在一些实施例中，电化学装置具有第一容量a，单位为mAh，第一容量a>0，第一容量a表示将电化学装置从100％荷电状态(SOC)放电至2.5V后，以负极极片和作为负极极片的对电极的锂片制作成电池后充电至2.0V时的容量。本申请电化学装置的第一容量a>0，是通过过量补锂实现的，实现方式可以有多种，包括但不限于通过负极过量补锂、通过正极过量补锂、通过隔离膜过量补锂、通过电解液过量补锂等，只要使得电化学装置的具有第一容量a，且a>0。如此，不仅可以提高电化学装置的首次效率，而且能够缓解电化学装置的循环容量衰减，提升电化学装置的循环性能。在一些实施例中，图2中的过量补锂的容量对应于第一容量a。需要指出的是，以负极极片和作为负极极片的对电极的锂片制作成电池的过程中，需要以整个负极极片为其中的一个电极，如果负极极片太大可以截取一小部分负极极片与锂片做成电池，然后进行等比例换算。
在一些实施例中，电化学装置还具有第二容量b，单位为mAh，第二容量b表示将电化学装置从100％荷电状态放电至2.5V时的容量，电化学装置满足关系式(1)：
0<a/b<0.5 (1)。
如果a/b过大，例如，大于等于0.5，会不利地影响电化学装置的能量密度，导致电化学装置的能量密度降低。优选的，0.05<a/b<0.3，更加优选的，0.05<a/b<0.15。在一些实施例中，图2中的可逆锂空位的容量对应于第二容量b。
在一些实施例中，电化学装置还具有第三容量c，单位为mAh，第三容量c表示将电化学装置从100％荷电状态放电至2.5V后，以负极极片和作为负极极片的对电极的锂片制作成电池后充电至2.0V，然后将电池放电至所述电池的0％荷电状态的容量，电化学装置满足关系式(2)：
1.05<c/(a+b)<1.6 (2)。
如果c/(a+b)过大，例如，大于等于1.6，会不利地影响电化学装置的能量密度。优选的，1.11<c/(a+b)<1.3，更加优选的，1.12<c/(a+b)<1.25。在一些实施例中，图2中的过补锂容量、电池平衡空位容量和可逆锂空位容量的总容量对应于第三容量c，即，c＝a+b+电池平衡空位的容量。
在一些实施例中，电化学装置还满足关系式(3)：
0.03<(c-b)/b＜0.5 (3)。
如果(c-b)/b过大，例如，大于等于0.5，会不利地影响电化学装置的能量密度。
在一些实施例中，负极集流体可以采用铜箔、镍箔或碳基集流体中的至少一种。在一些实施例中，负极活性物质层可以包括负极活性物质。在一些实施例中，负极活性物质层中的负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、钛酸锂、硅、硅合金、硅氧化合物或硅碳复合物中的至少一种。在一些实施例中，硅氧化合物的化学式为SiOx，0.5≤x≤1.5。在一些实施例中，负极活性物质包括硅氧化合物、硅、硅合金或硅碳复合物中的至少一种，即，负极活性物质层是包含硅基材料的负极活性物质层。
在一些实施例中，负极活性物质层中还可以包括导电剂和/或粘结剂。负极活性物质层中的导电剂可以包括炭黑、乙炔黑、科琴黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维或碳纳米线中的至少一种。在一些实施例中，负极活性物质层中的粘结剂可以包括羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚苯胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚硅氧烷、丁苯橡胶、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂或聚芴中的至少一种。应该理解，以上公开的材料仅是示例性，负极活性物质层可以采用任何其他合适的材料。在一些实施例中，负极活性物质层中的负极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比可以为80～99：0.5～10：0.5～10。在一些实施例中，负极活性物质层中的负极活性物质的质量百分含量为80％～99％。采用这种质量百分含量的负极活性物质，可以使得电化学装置的能量密度最大化，可以在一定程度上弥补由于过量补锂带来的能量密度的损失。
在一些实施例中，如图5所示，负极集流体20和负极活性物质层21之间设置有导电层22，导电层22包括导电剂和粘结剂。通过在负极集流体20和负极活性物质层21之间设置导电层22，一方面可以缓冲负极活性物质层膨胀或收缩带来的应力，另一方面可以增强负极活性物质层与负极集流体之间的粘结力，避免负极活性物质层从负极集流体剥离。在一些实施例中，导电层22中的导电剂包括炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维或碳纳米线中的至少一种。在一些实施例中，导电层22中的粘结剂可以包括羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚苯胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚硅氧烷、丁苯橡胶、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂或聚芴中的至少一种。也可以使用其他合适的导电剂和粘结剂。
在一些实施例中，正极极片10包括正极集流体和设置在正极集流体上的正极活性物质层。正极活性物质层可以位于正极集流体一侧或两侧上。在一些实施例中，正极集流体可以采用铝箔，当然，也可以采用本领域常用的其他正极集流体。在一些实施例中，正极集流体的厚度可以为1μm～200μm。在一些实施例中，正极活性物质层可以仅涂覆在正极集流体的部分区域上。在一些实施例中，正极活性物质层的厚度可以为10μm～500μm。应该理解，这些仅是示例性的，可以采用其他合适的厚度。
在一些实施例中，正极活性物质层包括正极活性物质。在一些实施例中，正极活性物质可以包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或镍锰酸锂中的至少一种，上述正极活性物质可以经过掺杂和/或包覆处理。在一些实施例中，正极活性物质层还包括粘结剂和导电剂。在一些实施例中，正极活性物质层中的粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。在一些实施例中，正极活性物质层中的导电剂可以包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的至少一种。在一些实施例中，正极活性物质层中的正极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比可以为70～98：1～15：1～15。应该理解，以上所述仅是示例，正极活性物质层可以采用任何其他合适的材料、厚度和质量比。
在一些实施例中，隔离膜11包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或芳纶中的至少一种。例如，聚乙烯包括选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯中的至少一种。尤其是聚乙烯和聚丙烯，它们对防止短路具有良好的作用，并可以通过关断效应改善电池的稳定性。在一些实施例中，隔离膜的厚度在约3μm～500μm的范围内。
在一些实施例中，隔离膜表面还可以包括多孔层，多孔层设置在隔离膜的至少一个表面上，多孔层包括无机颗粒或粘结剂中的至少一种，无机颗粒选自氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)、二氧化铪(HfO2)、氧化锡(SnO2)、二氧化铈
(CeO2)、氧化镍(NiO)、氧化锌(ZnO)、氧化钙(CaO)、氧化锆(ZrO2)、氧化钇(Y2O3)、碳化硅(SiC)、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。在一些实施例中，隔离膜的孔具有在约0.01μm～1μm的范围的直径。多孔层的粘结剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。隔离膜表面的多孔层可以提升隔离膜的耐热性能、抗氧化性能和电解质浸润性能，增强隔离膜与极片之间的粘接性。
在本申请的一些实施例中，电化学装置的电极组件为卷绕式电极组件或堆叠式电极组件。
在一些实施例中，电化学装置为锂离子电池，但是本申请不限于此。在一些实施例中，电化学装置还可以包括电解质。电解质可以是凝胶电解质、固态电解质和电解液中的一种或多种，电解液包括锂盐和非水溶剂。锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiSiF6、LiBOB或者二氟硼酸锂中的一种或多种。例如，锂盐选用LiPF6，因为它可以给出高的离子导电率并改善循环特性。
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。
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乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)及其组合。所述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)或者其组合。所述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或者其组合。
羧酸酯化合物的实例为乙酸甲酯、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、甲酸甲酯或者其组合。
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、四氢呋喃或者其组合。
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、和磷酸酯或者其组合。
在本申请的一些实施例中，以锂离子电池为例，将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序卷绕或堆叠成电极组件，之后装入例如铝塑膜壳体中进行封装，注入电解液，化成、封装，即制成锂离子电池。然后，对制备的锂离子电池进行性能测试。
本领域的技术人员将理解，以上描述的电化学装置(例如，锂离子电池)的制备方法仅是实施例。在不背离本申请公开的内容的基础上，可以采用本领域常用的其他方法。
本申请的实施例还提供了包括上述电化学装置的电子装置。本申请实施例的电子装置没有特别限定，其可以是用于现有技术中已知的任何电子装置。在一些实施例中，电子装置可以包括，但不限于，笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
下面列举了一些具体实施例和对比例以更好地对本申请进行说明，其中，采用锂离子电池作为示例。
实施例1
正极极片的制备：将正极活性物质钴酸锂、导电剂导电炭黑、粘结剂聚偏二氟乙烯按重量比97：1.4：1.6的比例溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中，形成正极浆料。采用铝箔作为正极集流体，将正极浆料涂覆于正极集流体上，涂布重量为17.2mg/cm2，经过干燥、冷压、裁切后得到正极极片。
负极极片的制备：负极活性物质为硅氧材料(SiO)。将负极活性物质、聚丙烯酸脂、导电炭黑和羧甲基纤维素钠按重量比94.8：4.0：0.2：1.0的比例溶于去离子水中，形成负极活性物质层浆料，其中，硅的重量百分比为10％。采用10μm厚度铜箔作为负极集流体，将负极活性物质层浆料涂覆于负极集流体上，涂布重量为6.27mg/cm2，干燥至负极极片的含水量小于等于300ppm，得到负极活性物质层。然后将0.36mg/cm2的锂片压延复合在负极活性物质层上。裁切后得到负极极片。
隔离膜的制备：隔离膜采用8μm厚的聚乙烯基材(PE)，在隔离膜的两侧各涂覆2μm氧化铝陶瓷层，最后在涂布了陶瓷层的隔离膜两侧各涂覆2.5mg/cm2的聚偏氟乙烯(PVDF)，烘干。
电解液的制备：在含水量小于10ppm的环境下，将六氟磷酸锂与非水有机溶剂(碳酸乙烯酯(EC)：碳酸二乙酯(DEC)：碳酸亚丙酯(PC)：丙酸丙酯(PP)：碳酸亚乙烯酯(VC)＝20：30：20：28：2，重量比)按重量比8：92配制以形成电解液。
锂离子电池的制备：将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序依次叠好，使隔离膜处于正极极片和负极极片中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件。将电极组件置于外包装铝塑膜中，在80℃下脱去水分后，注入上述电解液并封装，经过化成，脱气，切边等工艺流程得到锂离子电池。
实施例2～10和对比例1～2是在实施例1步骤的基础上进行参数变更，具体变更的参数如下表1和表2所示。
下面描述本申请的各个参数的测试方法。
循环性能测试：
在25℃±2℃的恒温箱中，将锂离子电池以0.5C恒流充电至4.45V，然后以4.45V恒压充电至0.05C并静置15分钟，再以0.5C恒流放电至3.0V，静置5分钟，此为一次充放电循环过程。以首次放电的容量为100％，反复进行充放电循环过程，记录循环200次和400次后的循环容量保持率，作为评价锂离子电池循环性能的指标。
能量密度的测试方法：
将锂离子电池置于25℃±2℃恒温箱中，静置30分钟，使锂离子电池达到恒温。将达到恒温的锂离子电池以0.5C恒流充电至电压为4.4V，然后以4.4V恒压充电至电流为0.05C，0.5C放电至电压为3.0V，记录放电容量。
能量密度＝放电容量/(锂离子电池的长度*宽度*厚度)。
表1示出了实施例1～7和对比例1～3的各个参数和评估结果。
表1
Figure BDA0003170019220000111
通过比较实施例1和对比例1或比较实施例1和对比例2可知，通过对电化学装置进行过量补锂，使容量a大于0，电化学装置的200次循环容量保持率和400次循环容量保持率明显提高，而电化学装置的能量密度基本保持不变。通过比较实施例2和对比例3，能够得到与上面相同的结果。
通过比较实施例1～5可知，随着a/b的增大，从0.1增大到0.4，电化学装置的200次循环容量保持率和400次循环容量保持率有一定的增大的趋势，电化学装置的能量密度有所下降。通过比较实施例2和6～7也可知，随着a/b的增大，电化学装置的200次循环容量保持率和400次循环容量保持率有一定的增大的趋势，电化学装置的能量密度有所下降。另外，从实施例5或7可知，当(c-b)/b＞0.5时，电化学装置的能量密度损失过大，因此是不可取的。
表2示出了实施例1～2和8～10的各个参数和评估结果。
表2
Figure BDA0003170019220000121
通过比较实施例1～2和8～10可知，随着c/(a+b)的增大，电化学装置的200次循环容量保持率和400次循环容量保持率有增大的趋势，电化学装置的能量密度有下降的趋势。另外，随着(c-b)/b的增大，电化学装置的200次循环容量保持率和400次循环容量保持率有增大的趋势，电化学装置的能量密度有下降的趋势。当(c-b)/b大于等于0.5时，电化学装置的能量密度损失过大(例如，参见实施例9和10)，因此是不可取的。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种电化学装置，其包括：
正极极片；
负极极片；
隔离膜，设置在所述正极极片和所述负极极片之间；
其中，所述负极极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的负极活性物质层，
其中，所述电化学装置具有第一容量a，单位为mAh，所述第一容量a>0，所述第一容量a表示将所述电化学装置从100％荷电状态(SOC)放电至2.5V后，以所述负极极片和作为所述负极极片的对电极的锂片制作成电池后充电至2.0V时的容量；
其中，所述电化学装置还具有第二容量b，单位为mAh，所述第二容量b表示将所述电化学装置从100％荷电状态放电至2.5V时的容量，所述电化学装置满足关系式(1)：
0<a/b<0.5 (1)，
其中，所述电化学装置还具有第三容量c，单位为mAh，所述第三容量c表示将所述电化学装置从100％荷电状态放电至2.5V后，以所述负极极片和作为所述负极极片的对电极的锂片制作成电池后充电至2.0V，然后将所述电池放电至所述电池的0％荷电状态的容量，所述电化学装置满足关系式(2)：
1.05<c/(a+b)<1.6 (2)。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，0.05<a/b<0.3。
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，1.11<c/(a+b)<1.3。
4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电化学装置还满足关系式(3)：
0.03<(c-b)/b＜0.5 (3)。
5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述负极活性物质层中的负极活性物质包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、钛酸锂、硅、硅合金、硅氧化合物或硅碳复合物中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的电化学装置，其中，所述硅氧化合物的化学式为SiOx，0.5≤x≤1.5。
7.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述负极活性物质层中的负极活性物质的质量百分含量为80％～99％。
8.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述负极集流体和所述负极活性物质层之间设置有导电层，所述导电层包括导电剂和粘结剂。
9.根据权利要求8所述的电化学装置，其中，所述导电剂包括炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维或碳纳米线中的至少一种。
10.一种电子装置，其包括根据权利要求1至9中任一项所述的电化学装置。
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