CN113422063B - 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。电化学装置包括负极极片，负极极片包括集流体、第一涂层和第二涂层，第一涂层位于集流体和第二涂层之间。第二涂层包括负极活性材料。第一涂层包括导电碳材料，导电碳材料包括碳纳米管或石墨烯中的至少一种。基于第一涂层的质量，导电碳材料的质量含量为20％至60％。本申请的实施例通过在第一涂层中采用碳纳米管或石墨烯中的至少一种作为主要材料，一方面，碳纳米管和石墨烯的弹性模量较大，能够缓解第二涂层中的硬度较大的负极活性材料对集流体的损坏，改善活性材料在集流体的粘结，提高极片的循环特性；另一方面，碳纳米管和石墨烯的循环膨胀较小，也有利于缓解负极极片整体的循环膨胀。
Description
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)的在各类电子产品中的广泛应用，用户对于电化学装置的能量密度、倍率性能和循环性能也提出了越来越高的要求。通常地，为了提高电化学装置的能量密度，可以采用更高克容量的活性材料。然而，一些高克容量的活性材料的硬度较大，容易对集流体造成损坏。因此，期待进一步的改进。
发明内容
本申请的实施例提供了一种电化学装置，电化学装置包括负极极片，负极极片包括集流体、设置于集流体表面的第一涂层和第二涂层，第一涂层位于集流体和第二涂层之间。第一涂层包括导电碳材料，导电碳材料包括碳纳米管或石墨烯中的至少一种。基于第一涂层的质量，导电碳材料的质量含量为20％至60％。第二涂层包括负极活性材料。
在一些实施例中，负极活性材料包括硬碳、人造石墨、天然石墨或硅氧化物中的至少一种。在一些实施例中，第一涂层的厚度为0.3μm至2μm。在一些实施例中，第一涂层的涂覆率大于等于60％。在一些实施例中，第一涂层和第二涂层中还包括分散剂，分散剂包括羧甲基纤维素盐、聚丙烯酸盐、聚乙二醇或聚环氧乙烷的至少一种。在一些实施例中，基于第一涂层的质量，所述分散剂的质量含量为1％-10％，和/或，基于第二涂层的质量，分散剂的质量含量为1％至10％。在一些实施例中，第一涂层和第二涂层还包括粘结剂，粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯橡胶、苯丙胶乳、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸盐、聚环氧乙烷或聚乙烯醇中的至少一种。在一些实施例中，基于第一涂层的质量，粘结剂的质量含量为35％至75％，和/或，基于第二涂层的质量，粘结剂的质量含量为1％至10％。在一些实施例中，负极活性材料为硬碳，基于第二涂层的质量，硬炭的质量含量为95％至99％。
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。
本申请的实施例通过在第一涂层中采用碳纳米管或石墨烯中的至少一种作为主要材料，即碳纳米管和石墨烯在第一涂层中的质量百分含量达到20％至60％，一方面，碳纳米管和石墨烯的弹性模量较大，能够缓解第二涂层中的硬度较大的负极活性材料对集流体的损坏，改善活性材料在集流体的粘结，提高极片的循环特性；另一方面，碳纳米管和石墨烯的循环膨胀较小，也有利于缓解负极极片整体的循环膨胀。
附图说明
图1示出了本申请的一些实施例的负极极片在厚度方向和宽度方向限定的平面截取的截面图。
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。
本申请的一些实施例提供了一种电化学装置，电化学装置包括负极极片。在一些实施例中，图1示出了本申请的一些实施例的负极极片在厚度方向和宽度方向限定的平面截取的截面图。如图1所示，负极极片包括集流体101、第一涂层102和第二涂层103，第一涂层102位于集流体101和第二涂层103之间。应该理解，第一涂层102和第二涂层103可以位于集流体101的一侧上，也可以均位于集流体101的两侧上。
在一些实施例中，第二涂层103包括负极活性材料。在一些实施例中，第一涂层102包括导电碳材料，导电碳材料包括碳纳米管或石墨烯中的至少一种。在一些实施例中，基于的第一涂层102的质量，导电碳材料的质量含量为20％至60％。通过在第一涂层102中将碳纳米管或石墨烯中的至少一种作为主要材料，一方面，碳纳米管和石墨烯的弹性模量较大，能够缓解第二涂层中的硬度较大的负极活性材料对集流体的损坏；另一方面，碳纳米管和石墨烯的循环膨胀较小，也有利于缓解负极极片整体的循环膨胀。
此外，如果第一涂层102中的导电碳材料的质量含量太小，则不利于充分地缓解第二涂层103中的负极活性材料对集流体101的损坏；如果第一涂层102中的导电碳材料的质量含量太大，则通常需要减小粘结剂的质量含量，不利于第一涂层102的粘结性能的发挥，并且也容易引起第一涂层102在循环过程中的膨胀。在一些实施例中，基于第一涂层102的质量，导电碳材料的质量含量为30％至50％；在一些实施例中，基于第一涂层102的质量，导电碳材料的质量含量为20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％或在上述任意两个数值所组成的范围。当导电碳材料的质量含量在上述范围内时，不仅较好地缓解第二涂层103中的负极活性材料对集流体101的损坏，而且可以使得第一涂层102具有较好的粘结性能。
在一些实施例中，负极活性材料包括硬碳、人造石墨、天然石墨或硅氧化物中的至少一种。这些负极活性材料的克容量较高，有利于电化学装置的能量密度的提升。尤其是硬碳，硬碳的克容量高于石墨的克容量，相对于石墨能够进一步提升电化学装置的能量密度。然而，硬碳的硬度较大，容易在极片的冷压过程中对集流体101造成损坏，从而容易导致第二涂层103在循环过程中不容易牢固粘结在集流体101上，而通过第一涂层102中的碳纳米管和/或石墨烯的保护，能够缓解硬碳对集流体101的损坏，从而改善极片的循环特性。
在一些实施例中，第一涂层102的厚度为0.3μm至2μm。如果第一涂层102的厚度太小，则第一涂层102改善集流体101和第二涂层103之间的粘结力的作用相对受限，容易造成第二涂层103的脱膜；如果第一涂层102的厚度太大，则第一涂层102的电子电导变差，会恶化负极极片的析锂，也不利于电化学装置的能量密度的提升。在一些实施例中，第一涂层102的厚度为0.5μm至1.5μm；在一些实施例中，第一涂层102的厚度为0.3μm、0.5μm、0.8μm、1μm、1.3μm、1.5μm、1.8μm、2μm或在上述任意两个数值所组成的范围。当第一涂层102的厚度在上述范围内时，不仅可以改善集流体101与第二涂层103之间的粘结效果，还可以减弱负极极片的析锂风险。
在一些实施例中，第一涂层102的厚度可以采用以下方法进行测试：采用扫描电子显微镜测试经截面抛光处理后的涂层截面，做垂直于集流体平面的直线，垂线与涂层上下边缘相交于两点，量取两点间距离为涂层厚度，依照上述方法随机选取涂层的100个厚度值，将其中数值最大的25个以及数值最小的25个厚度值剔除，计算剩余50个厚度值的均值即为该涂层的厚度。当然，这仅是示例性的，还可以采用其他合适的厚度测试方法。
在一些实施例中，第一涂层102的涂覆率大于等于60％。涂覆率是指在集流体101的一侧表面上，在1mm2的单位面积内，第一涂层102的涂布面积占集流体101的面积的比例。如果第一涂层102的涂覆率太小，则不利于第一涂层102对集流体101提供充分的保护。在一些实施例中，第一涂层102的涂覆率为60％至90％。在一些实施例中，第一涂层102的涂覆率为70％至80％；在一些实施例中，第一涂层102的涂覆率为60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或在上述任意两个数值所组成的范围。第一涂层102在集流体101上的一定程度的部分涂覆，有利于增大第一涂层102的整体粗糙度，从而有利于集流体101与第二涂层103之间的良好的粘结。
在一些实施例中，第一涂层102和第二涂层103中还包括分散剂，分散剂包括羧甲基纤维素盐、聚丙烯酸盐、聚乙二醇或聚环氧乙烷的至少一种。在一些实施例中，羧甲基纤维素盐可以包括羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素锂中的至少一种。在一些实施例中，基于第一涂层102的质量，分散剂的质量含量为1％-10％；基于第二涂层103的质量，分散剂的质量含量为1％至10％；在一些实施例中，第一涂层102中的分散剂的质量含量为3％-8％，第二涂层103中的分散剂的质量含量为3％-8％；在一些实施例中，第一涂层102中的分散剂的质量含量为5％-7％，第二涂层103中的分散剂的质量含量为5％-7％；在一些实施例中，第一涂层102中的分散剂的质量含量为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％或在上述任意两个数值所组成的范围，第二涂层103中的分散剂的质量含量为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％或在上述任意两个数值所组成的范围；应当理解的是，第一涂层102中的分散剂的质量含量和第二涂层103中的分散剂的质量含量可独立设置。如果分散剂的质量含量太小，则不利于第一涂层102和第二涂层103中的材料的均匀分散；如果分散剂的质量含量太大，则需要降低导电碳材料、负极活性材料或粘结剂的含量，不利于第一涂层102对集流体101的保护性能的提升以及集流体101和第二涂层103之间的粘结性能的提升，也不利于电化学装置的能量密度的提升。
在一些实施例中，第一涂层102和第二涂层103还包括粘结剂，粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯橡胶、苯丙胶乳、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸盐、聚环氧乙烷或聚乙烯醇中的至少一种。在一些实施例中，基于第一涂层102的质量，粘结剂的质量含量为35％至75％。在一些实施例中，第一涂层102中的粘结剂的质量含量为45％至65％；在一些实施例中，第一涂层102中的粘结剂的质量含量为35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％或在上述任意两个数值所组成的范围。如果第一涂层102中的粘结剂的质量含量太小，则不利于第一涂层102的粘结性能的发挥；如果第一涂层102中的粘结剂的质量含量太大，则第一涂层102的电性能会变差。在一些实施例中，基于第二涂层103的质量，粘结剂的质量含量为1％至10％。在一些实施例中，第二涂层103中的粘结剂的质量含量为3％-8％；在一些实施例中，第二涂层103中的粘结剂的质量含量为5％-7％；在一些实施例中，第二涂层103中的粘结剂的质量含量为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％或在上述任意两个数值所组成的范围；如果第二涂层103中的粘结剂的质量含量太小，则不利于第二涂层103中的材料之间的粘结；如果第二涂层103中的粘结剂的质量含量太大，则通常需要减少负极活性材料的含量，从而不利于电化学装置的能量密度的提升。
在一些实施例中，负极活性材料为硬碳。硬碳的克容量大于石墨的克容量，将硬碳作为负极活性材料，有利于提升电化学装置的能量密度。另外，硬碳的循环膨胀也比石墨小，将硬碳作为负极活性材料，也有利于缓解电化学装置的循环膨胀。在一些实施例中，基于所述第二涂层103的质量，硬炭的质量含量为95％至99％。通过将硬碳的质量含量设置在较高范围，更有利于提升电化学装置的能量密度。但是第二涂层103中的硬碳的质量含量也不能太高，不然会使得第二涂层103中的粘结剂的含量太低，进而影响第二涂层103中的各种材料的稳定粘结。
在一些实施例中，导电碳材料包括碳纳米管，碳纳米管的D50为10μm至20μm。碳纳米管的D50是指碳纳米管的平均粒径，可以通过扫描显微镜在对单位面积上的颗粒粒径取平均值得到。如果碳纳米管的D50太小，则不利于缓解第二涂层103中的活性材料对集流体101的损坏；如果碳纳米管的D50太大，则不利于电化学装置的倍率性能的提升。在一些实施例中，基于第一涂层的质量，碳纳米管的质量含量为30％至60％。如果第一涂层102中的碳纳米管的质量含量太小，则不利于充分地缓解第二涂层103中的负极活性材料对集流体101的损坏；如果第一涂层102中的碳纳米管的质量含量太大，则通常需要减小粘结剂的质量含量，不利于第一涂层102的粘结性能的发挥以及导电性能的发挥。
在一些实施例中，负极极片的集流体101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，电化学装置还可以正极极片和隔离膜，隔离膜设置在正极极片和负极极片之间。在一些实施例中，正极极片包括正极活性材料层，正极活性材料层包括正极活性材料。在一些实施例中，正极活性材料包括钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸铁钠、磷酸钒锂、磷酸钒钠、磷酸钒氧锂、磷酸钒氧钠、钒酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料或镍钴铝酸锂中的至少一种。在一些实施例中，正极活性材料层还可以包括导电剂。在一些实施例中，正极活性材料层中的导电剂可以包括导电炭黑、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，正极活性材料层还可以包括粘结剂，正极活性材料层中的粘结剂可以包括羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸、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。在一些实施例中，正极活性材料层中的正极活性材料、导电剂和粘结剂的质量比可以为(80至99)：(0.1至10)：(0.1至10)。在一些实施例中，正极活性材料层的厚度可以为10μm至500μm。应该理解，以上所述仅是示例，正极极片的正极活性材料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，正极极片的集流体可以采用Al箔，也可以采用本领域常用的其他集流体。在一些实施例中，正极极片的集流体的厚度可以为1μm至200μm。在一些实施例中，正极活性材料层可以仅涂覆在正极极片的集流体的部分区域上。
在一些实施例中，隔离膜包括聚乙烯、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5μm至50μm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基材的至少一个表面上，多孔层包括无机颗粒和粘结剂，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至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结性。
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、堆叠式电极组件或折叠式电极组件。在一些实施例中，电化学装置的正极极片和/或负极极片可以是卷绕或堆叠式形成的多层结构，也可以是单层正极极片、隔离膜、单层负极极片叠加的单层结构。
在一些实施例中，电化学装置包括锂离子电池，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，因为它具有高的离子导电率并可以改善循环特性。
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件，之后装入例如铝塑膜中进行封装，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：将正极活性材料钴酸锂、导电炭黑(Super P)、聚偏二氟乙烯(PVDF)按照重量比97：1.4：1.6进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，搅拌均匀。将浆料(固含量为72wt％)均匀涂覆在正极集流体铝箔上，涂覆厚度为80μm，在85℃下烘干，然后经过冷压、裁片、分切后，在85℃的真空条件下干燥4小时，得到正极极片。
负极极片的制备：将碳纳米管、羧甲基纤维素钠(CMC)和粘结剂苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)按重量比50：5：45的比例溶于去离子水中，形成第一涂层浆料。采用10μm厚度铜箔作为负极极片的集流体，将第一涂层浆料涂覆于负极极片的集流体上，涂覆厚度为0.5μm，涂覆率为90％，干燥，得到第一涂层。
将硬碳、羧甲基纤维素钠(CMC)和粘结剂SBR按重量比96：2：2的比例溶于去离子水中，形成第二涂层浆料。将第二涂层浆料涂覆于具有第一涂层的集流体上，干燥，裁切后得到负极极片。
隔离膜的制备：隔离膜基材为8μm厚的聚乙烯(PE)，在隔离膜基材的两侧各涂覆2μm氧化铝陶瓷层，最后在涂布了陶瓷层的两侧各涂覆2.5mg/cm2的粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)，烘干。
电解液的制备：在含水量小于10ppm的环境下，将LiPF6加入非水有机溶剂(碳酸乙烯酯(EC)：碳酸丙烯酯(PC)＝50：50，重量比)，LiPF6的浓度为1.15mol/L，混合均匀，得到电解液。
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。
循环膨胀率测试：
将锂离子电池置于45℃±2℃的恒温箱中静置2小时，以1C倍率进行充电至4.48V，然后在4.48V下恒压充电至0.05C。随后以1C倍率放电至3.0V作为一次循环进行测试，当锂离子电池进行800次循环之后，使用测厚装置对锂离子电池的厚度进行测试，记录厚度变化。每组取4块锂离子电池，取平均值，计算锂离子电池的循环膨胀率。
循环膨胀率＝(800次循环后锂离子电池的厚度/化成后的锂离子电池的厚度-1)×100％。
实施例和对比例是在实施例1的步骤的基础上进行参数变更，具体变更的参数如下面的表格所示。
表1示出了实施例1至21和对比例1至3的各个参数和评估结果。在实施例2至3，第一涂层中的导电碳材料的含量与实施例1不同；在实施例4至6中，第一涂层中的导电碳材料的种类与含量、第一涂层的厚度和涂覆率、第二涂层中的各材料的含量与实施例1不同；在实施例7中，第一涂层的分散剂和粘结剂的含量、第二涂层中的各材料的含量与实施例1不同；在实施例8至10中，第一涂层的厚度与实施例1不同；在实施例11至12中，第一涂层的厚度和涂覆率与实施例1不同；在实施例13和14中，第一涂层的厚度、第二涂层的材料种类与实施例1不同；在实施例15至17中，第一涂层中的导电碳材料的种类和含量、第一涂层的厚度和涂覆率、第二涂层中的各材料的含量与实施例1不同；在实施例18和19中，第一涂层中的导电碳材料的种类与含量、第一涂层的厚度和涂覆率、第二涂层的各材料的含量与实施例1不同；在实施例20和21中，第一涂层中的导电碳材料的种类与含量、第一涂层的厚度、第二涂层的种类和含量与实施例1不同；在对比例1中，第一涂层中的导电碳材料的种类与实施例1不同；在对比例2中，第一涂层中的导电碳材料的种类与含量、第一涂层的厚度和涂覆率、第二涂层的各材料含量与实施例1不同。在对比例3中，不存在第一涂层。
表1
比较实施例1-21和对比例3可知，通过设置第一涂层，电化学装置的循环膨胀在10％以内，而未设置第一涂层的电化学装置的循环膨胀超过了20％，可见在第二涂层与集流体之间设置的第一涂层显著改善了电化学装置的循环膨胀。
比较实施例1-21和对比例1-2可知，通过采用导电碳材料的质量百分含量为20％至60％的第一涂层，其中，导电碳材料包括碳纳米管或石墨烯中的至少一种，电化学装置的循环膨胀在5-15％之间，而在第一涂层中采用天然石墨的对比例1和2的电化学装置的循环膨胀超过了15％，碳纳米管或石墨烯作为导电碳材料明显改善了电化学装置的循环膨胀。
通过比较实施例1-3、实施例4-6可知，对于导电碳材料本身，导电碳材料的用量也对电化学装置的循环膨胀有影响，随着第一涂层中的导电碳材料的质量含量的增大，电化学装置的循环膨胀呈现先减小后增大的趋势，这是因为导电碳材料质量含量太少会导致无法缓解第二涂层中活性材料特别是硬度较大的硬炭对集流体的损害，而导电碳材料质量含量太大，第一涂层中粘结剂的用量又不足以充分粘结第一涂层，导致第一涂层容易发生膨胀。
通过比较实施例8-10、实施例15-17可知，随着第一涂层的厚度的增大，电化学装置的循环膨胀有减小的趋势。
通过比较实施例8、11-12，以及通过比较实施例5、18-19可知，随着第一涂层的涂覆率的增大，电化学装置的循环膨胀有减小的趋势。
通过比较实施例8、13-14，以及通过比较实施例5、20-21可知，通过在第二涂层中采用不同种类的负极活性材料，对电化学装置的循环膨胀会有影响，采用硅氧化物时电化学装置的循环膨胀更大，而采用硬碳时电化学装置的循环膨胀更小。
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 (9)
1.一种电化学装置，其包括负极极片，所述负极极片包括：
集流体；
设置于所述集流体表面的第一涂层和第二涂层，所述第一涂层位于所述集流体和所述第二涂层之间；
所述第一涂层包括导电碳材料和粘结剂，所述导电碳材料包括碳纳米管，所述碳纳米管的平均粒径为10μm至20μm，基于所述第一涂层的质量，所述导电碳材料的质量含量为20％至60％；
所述第二涂层包括负极活性材料和粘结剂；
其中，基于所述第一涂层的质量，所述第一涂层中的粘结剂的质量含量为35％至75％，基于所述第二涂层的质量，所述第二涂层中的粘结剂的质量含量为1％至10％。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述负极活性材料包括硬碳、人造石墨、天然石墨或硅氧化物中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一涂层的厚度为0.3μm至2μm。
4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一涂层的涂覆率大于等于60％。
5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一涂层和所述第二涂层中还包括分散剂，所述分散剂包括羧甲基纤维素盐、聚丙烯酸盐、聚乙二醇或聚环氧乙烷的至少一种。
6.根据权利要求5所述的电化学装置，其中，基于所述第一涂层的质量，所述第一涂层中的分散剂的质量含量为1％-10％，和/或，基于所述第二涂层的质量，所述第二涂层中的分散剂的质量含量为1％至10％。
7.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一涂层中的粘结剂和所述第二涂层中的粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯橡胶、苯丙胶乳、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸盐、聚环氧乙烷或聚乙烯醇中的至少一种。
8.根据权利要求2所述的电化学装置，其中，所述负极活性材料为硬碳，基于所述第二涂层的质量，所述硬碳的质量含量为95％至99％。
9.一种电子装置，包括根据权利要求1至8中任一项所述的电化学装置。
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