CN116864816A - 一种电化学装置及电子装置 - Google Patents

一种电化学装置及电子装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116864816A
CN116864816A CN202310768103.1A CN202310768103A CN116864816A CN 116864816 A CN116864816 A CN 116864816A CN 202310768103 A CN202310768103 A CN 202310768103A CN 116864816 A CN116864816 A CN 116864816A
Authority
CN
China
Prior art keywords
negative electrode
electrolyte
mass
electrochemical device
active material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310768103.1A
Other languages
English (en)
Inventor
闫东阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningde Amperex Technology Ltd
Original Assignee
Ningde Amperex Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningde Amperex Technology Ltd filed Critical Ningde Amperex Technology Ltd
Priority to CN202310768103.1A priority Critical patent/CN116864816A/zh
Publication of CN116864816A publication Critical patent/CN116864816A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本申请提供了一种电化学装置及电子装置，其包括电极组件和电解液，其中电极组件包含负极极片，负极极片包括负极活性物质层，负极活性物质层包含负极活性物质和负极粘结剂，负极粘结剂包含酯类物质和非酯类物质，以负极粘结剂的质量为基准，酯类物质的质量百分含量为x；电解液包含氟代碳酸乙烯酯和高动力学溶剂，高动力学溶剂包含丙酸乙酯、丙酸丙酯或碳酸二乙酯中的至少一种，电解液中氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量相较于高动力学溶剂的质量百分含量比值为y；电化学装置满足：17％≤x+y≤53％，且y为0.4％至14％，基于电解液的质量，氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为0.1％至10％。本申请通过协同调控x和y，改善快充体系循环中体积膨胀和容量衰减，提高循环性能。

Description

一种电化学装置及电子装置
技术领域
本申请涉及电化学技术领域，特别是涉及一种电化学装置及电子装置。
背景技术
锂离子二次电池因具有能量密度高、工作电压高、循环稳定、环境友好等优势，被广泛应用于智能手机、便携式穿戴设备和电动汽车等领域。随着消费类装置的不断迭代开发，市场要求不断提高的充电速度，因此对快充型锂离子二次电池的需求随之增加。但是相比于传统的非快充型体系，快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减现象更为明显。鉴于此，改善快充体系的上述问题，提高循环性能成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种电化学装置及电子装置，改善快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减问题，提高循环性能。具体技术方案如下：
本申请的第一方面提供了一种电化学装置，其包括电极组件和电解液，其中所述电极组件包含负极极片，所述负极极片包括负极活性物质层，所述负极活性物质层包含负极活性物质和负极粘结剂，所述负极粘结剂包含酯类物质和非酯类物质，以所述负极粘结剂的质量为基准，所述酯类物质的质量百分含量为x；所述电解液包含氟代碳酸乙烯酯(FEC)和高动力学溶剂，所述高动力学溶剂包含丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)或碳酸二乙酯(DEC)中的至少一种，所述电解液中FEC的百分含量相较于高动力学溶剂的质量百分含量的比值为y；所述电化学装置满足：17％≤x+y≤53％，且y为0.4％至14％，基于所述电解液的质量，所述FEC的质量百分含量为0.1％至10％。通过深入研究，本申请发明人发现，当优化负极极片和电解液配方的搭配方式，协同调控x和y满足上述关系时，能够改善快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减问题，提高循环性能。
在本申请的一些实施方案中，所述酯类物质包括丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、1,3-丙烷磺内酯、二异氰酸酯、聚乙二醇二甲醚醋酸酯、甲基丙烯酸甲酯、2-乙基己基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或含有酯基的酚酞醇中的至少一种；所述非酯类物质包括丁二烯、丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸、羟甲基纤维素、聚丙烯酸或己二腈中的至少一种。
在本申请的一些实施方案中，所述负极粘结剂包含丙烯类物质，所述丙烯类物质包括丙烯酸、丙烯腈、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯或丙烯酸丁酯中的至少一种。
在本申请的一些实施方案中，x为3％至48％。通过控制负极粘结剂中酯类物质的质量百分含量在上述范围内，可以进一步改善快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减问题，提高循环性能。
在本申请的一些实施方案中，所述电化学装置满足下列至少一者：a)x为10％至35％；b)y为3％至13％；c)基于所述电解液的质量，所述电解液中DEC的质量百分含量为0％至30％；d)基于所述负极活性物质层的质量，所述负极粘结剂的质量百分含量为0.5％至5％；e)所述电解液的电导率为7ms/cm至11ms/cm；f)17％≤x+y≤30％。通过调控上述参数，可以进一步改善快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减问题，提高循环性能。
在本申请的一些实施方案中，所述电解液还包含二氟乙酸乙酯、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、乙二醇二乙氰醚、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、γ-丁内酯、δ-戊内酯、乙腈、丁二腈、己二腈、戊二腈、1,3,6-己烷三腈、反式己烯二腈、乙二醇双(丙腈)醚或六氟环三磷腈中的至少一种。
在本申请的一些实施方案中，所述负极粘结剂包括丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚乙烯醇乙烯酸酯或聚乙烯醇中的至少一种。
在本申请的一些实施方案中，所述负极活性物质层还包含负极导电剂和分散剂，以所述负极活性物质层的质量为基准，所述负极活性物质的质量百分含量为88％至99％，所述负极导电剂的质量百分含量为0％至2％，所述分散剂的质量百分含量为0.5％至5％。
在本申请的一些实施方案中，所述负极活性物质包括天然石墨、人造石墨、钛酸锂、硬碳、纳米硅、硅碳或硅氧中的至少一种；所述负极导电剂包括导电碳球、乙炔黑、导电炭黑、科琴黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、纳米碳纤维、石墨烯或导电石墨片中的至少一种；所述分散剂包括羟甲基纤维素锂、羟甲基纤维素钠或羟甲基纤维素改性物中的至少一种。
在本申请的一些实施方案中，所述负极活性物质包括人造石墨，所述人造石墨采用拉曼测试的D峰峰强/G峰峰强比值为0.1至0.6。
本申请的第二方面提供了一种电子装置，其包含本申请第一方面提供的电化学装置。
本申请的有益效果：
本申请提供了一种电化学装置及电子装置。该电化学装置包括电极组件和电解液，其中所述电极组件包含负极极片，所述负极极片包括负极活性物质层，所述负极活性物质层包含负极活性物质和负极粘结剂，所述负极粘结剂包含酯类物质和非酯类物质，以所述负极粘结剂的质量为基准，所述酯类物质的质量百分含量为x；所述电解液包含FEC和高动力学溶剂，所述高动力学溶剂包含EP、PP或DEC中的至少一种，所述电解液中FEC的质量百分含量相较于高动力学溶剂的质量百分含量的比值为y；所述电化学装置满足：17％≤x+y≤53％，且y为0.4％至14％，基于所述电解液的质量，所述FEC的质量百分含量为0.1％至10％。本申请通过对负极粘结剂中酯类成分和电解液溶剂成分比例进行优化，协同调控x和y满足上述关系，改善快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减问题，提高循环性能，并兼具较好的高温存储性能。
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。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的具体实施方式中，以锂离子二次电池作为电化学装置的例子来解释本申请，但是本申请的电化学装置并不仅限于锂离子二次电池。
本申请的第一方面提供了一种电化学装置，其包括电极组件和电解液，其中电极组件包含负极极片，负极极片包括负极活性物质层，负极活性物质层包含负极活性物质和负极粘结剂，负极粘结剂包含酯类物质和非酯类物质，以负极粘结剂的质量为基准，酯类物质的质量百分含量为x；电解液包含FEC和高动力学溶剂，高动力学溶剂包含EP、PP或DEC中的至少一种，电解液中FEC的质量百分含量相较于高动力学溶剂的质量百分含量的比值为y；电化学装置满足：17％≤x+y≤53％，且y为0.4％至14％，基于电解液的质量，FEC的质量百分含量为0.1％至10％。在一些实施方案中，17％≤x+y≤30％。在一些实施方案中，y为3％至13％。例如，x+y可以为17％、20％、25％、30％、35％、40％、50％、53％或为其间的任何范围；y可以为0.4％、1％、4％、7％、10％、14％或为其间的任何范围，FEC的质量百分含量可以为0.1％、2％、4％、6％、8％、10％或为其间的任何范围。本申请的发明人经研究发现，当y过低时，例如小于0.4％，电化学装置循环后胀气导致循环性能较差；当y过高时，例如大于14％，电化学装置高温存储膨胀严重，出现胀气现象，且存储膨胀率超过需求的10％，高温存储性能恶化。将y值调控在本申请范围内，有利于改善快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减问题，提高循环性能并兼具较好的高温存储性能。在本申请中，通过裂解气相色谱质谱联用仪(PY-GCMS)测试上述酯类物质和非酯类物质的含量。
在本申请的一些实施方案中，基于电解液的质量，高动力学溶剂的质量百分含量为35％至55％。例如，高动力学溶剂的质量百分含量可以为35％、40％、45％、50％、55％或为其间的任何范围。电解液包括上述范围内的高动力学溶剂并调控其含量在上述范围内，电解液具有较低的粘度和较高的电导率，从而有利于电解液中的离子迁移，使得电化学装置具有稳定的正极界面和负极界面，进而有利于改善快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减问题，提高循环性能。
在本申请的一些实施方案中，酯类物质包括丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、1,3-丙烷磺内酯、二异氰酸酯、聚乙二醇二甲醚醋酸酯、甲基丙烯酸甲酯、2-乙基己基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或含有酯基的酚酞醇中的至少一种，上述酯类物质可以是负极粘结剂在裂解气相色谱质谱联用仪测试中经过裂解产生的，也可以是在负极粘结剂制备过程中引入的。非酯类物质包括丁二烯、丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸、羟甲基纤维素、聚丙烯酸或己二腈中的至少一种。
在快充型电化学装置体系中，多应用低粘度高介电常数的溶剂以改善动力学行为，同时引入动力学行为更好的苯丙类负极粘结剂，改善电化学装置的大倍率充放电性能。但是，这种情况下电解液在负极石墨表面固体电解质相界面(SEI)的成膜一致性较差，与负极粘结剂的亲和性和粘结性不足，循环过程中导致SEI膜内的粘结和导电网络变差，进而导致电化学装置的膨胀现象更为明显，循环容量衰减更为严重。在本申请中，快充型电化学装置是指能够在30min内可快速充电至≥60％荷电状态的电化学装置。
本申请的发明人经研究发现，当快充型化学体系中的负极粘结剂，结合一定量的酯类物质时，更容易与SEI膜表面的有机组分产生弱键和搭接作用，维持循环过程中负极极片内部完好的导电网络。同时提升电解液中FEC溶剂相较快充溶剂中的比例，可以改善石墨表面的成膜稳定性，保证与负极粘结剂的弱键作用可以在负极表面长期维持，避免由于SEI膜不稳定的反复破碎和生成，导致负极粘结剂初始已经形成的良好负极极片结构，在循环中因搭接基体(石墨表面SEI膜)损坏而消失。上述两者的协同作用使得负极粘结剂和石墨表面SEI界面的亲和性增加，进而改善快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减问题，提高循环性能。
负极粘结剂中酯类物质的存在是由于在负极粘结剂的制备过程中，除按照一定比例将主体原料(丁苯橡胶SBR、聚乙烯醇PVA、聚丙烯酸PAA等)和锂源(碳酸锂等)混合外，还需加入额外的溶剂、交联剂及其他改性添加剂。上述改性添加剂包含导电剂、纳米填料、表面活性剂、抗氧化剂、柔性添加剂等，其种类涵盖无机物、金属氧化物、有机聚合物、聚合物-金属化合物等。交联剂的作用在于加热后使交联反应发生以形成交联网络，进而形成负极粘结剂。改性添加剂的作用在于改善负极粘结剂的特定性能。在上述交联剂和改性单体的加入过程中，可以引入本发明需要的一定比例的酯类物质，包括丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、1,3-丙烷磺内酯、丙烯酸丁酯、二异氰酸酯、聚乙二醇二甲醚醋酸酯、甲基丙烯酸甲酯、2-乙基己基丙烯酸甲酯或含有酯基的酚酞醇中的至少一种。上述酯类物质可以是在负极粘结剂制备过程中加入的，也可以是负极粘结剂经过裂解产生的。
在本申请的一些实施方案中，负极粘结剂包含丙烯类物质，丙烯类物质包括丙烯酸、丙烯腈、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯或丙烯酸丁酯中的至少一种。在本申请中，通过裂解气相色谱质谱联用仪测试上述丙烯类物质的含量。
在本申请中，所述负极粘结剂的制备方法没有特别限制，只要能够实现本发明的目的即可。例如可以采用乳液聚合和溶液聚合等方法制备本申请的负极粘结剂。
在本申请的一些实施方案中，x为3％至48％。例如，x可以为3％、10％、20％、30％、40％、48％或为其间的任何范围。将x调控在本申请范围内，电化学装置一方面循环后不会出现胀气现象，另一方面在负极粘结剂合成过程中物质可以有效完成交联反应。这有利于改善快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减问题，提高循环性能。x优选为10％至35％。
在本申请的一些实施方案中，基于电解液的质量，电解液中DEC的质量百分含量为0％至30％。例如，DEC的质量百分含量可以为0％、5％、10％、15％、20％、25％、30％或为其间的任何范围。调控电解液中DEC的含量在上述范围内，电解液具有较低的粘度和较高的电导率，从而有利于电解液中的离子迁移，使得电化学装置具有稳定的正极界面和负极界面，进而有利于改善快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减问题，提高循环性能。
在本申请的一些实施方案中，基于负极活性物质层的质量，负极粘结剂的质量百分含量为0.5％至5％。例如，负极粘结剂的质量百分含量可以为0.5％、1％、2％、3％、4％、5％或为其间的任何范围。
在本申请的一些实施方案中，电解液的电导率为7ms/cm至11ms/cm。例如，电导率可以为7ms/cm、8ms/cm、9ms/cm、10ms/cm、11ms/cm或为其间的任何范围。通过调控电导率在上述范围内，有利于电解液中的离子迁移，进而有利于改善快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减问题，提高循环性能。
在本申请的一些实施方案中，电解液还包含其它化合物，其它化合物包括二氟乙酸乙酯、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、乙二醇二乙氰醚、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、γ-丁内酯、δ-戊内酯、乙腈、丁二腈、己二腈、戊二腈、1,3,6-己烷三腈、反式己烯二腈、乙二醇双(丙腈)醚或六氟环三磷腈中的至少一种。基于电解液的质量，电解液中其他化合物的质量百分含量为30％至50％。例如，上述其它化合物的质量百分含量可以为30％、35％、40％、45％、50％或为其间的任何范围。电解液包括上述其它化合物并调控其含量在上述范围内，电解液具有较低的粘度和较高的电导率，从而有利于电解液中的离子迁移，使得电化学装置具有稳定的正极界面和负极界面，进而有利于改善快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减问题，提高循环性能。
在本申请中，电解液中还包括锂盐，本申请对锂盐的种类没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可。例如，锂盐可以包括但不限于LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiSiF6、二草酸硼酸锂或二氟硼酸锂中的至少一种。优选地，锂盐包括LiPF6。
在本申请的一些实施方案中，基于电解液的质量，锂盐的质量百分含量为10％至20％。例如，锂盐的质量百分含量可以为10％、12％、14％、16％、18％、20％或为其间的任何范围。
在本申请的一些实施方案中，负极粘结剂包括丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚乙烯醇乙烯酸酯或聚乙烯醇中的至少一种。
在本申请的一些实施方案中，负极活性物质层还包含负极导电剂和分散剂，以负极活性物质层的质量为基准，负极活性物质的质量百分含量为88％至99％，例如，负极活性物质的质量百分含量可以为88％、90％、92％、94％、96％、99％或为其间的任何范围。负极导电剂的质量百分含量为0％至2％，例如，负极导电剂的质量百分含量可以为0％、0.4％、0.8％、1.2％、1.6％、2％或为其间的任何范围。分散剂的质量百分含量为0.5％至5％，例如分散剂的质量百分含量可以为0.5％、1％、2％、3％、4％、5％或为其间的任何范围。
在本申请的一些实施方案中，负极活性物质包括天然石墨、人造石墨、钛酸锂、硬碳、纳米硅、硅碳或硅氧中的至少一种；负极导电剂包括导电碳球、乙炔黑、导电炭黑、科琴黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、纳米碳纤维、石墨烯或导电石墨片中的至少一种；分散剂包括羟甲基纤维素锂、羟甲基纤维素钠或羟甲基纤维素改性物中的至少一种。
在本申请的一些实施方案中，负极活性物质包括人造石墨，人造石墨采用拉曼测试的D峰峰强/G峰峰强比值为0.1至0.6。例如，D峰峰强/G峰峰强比值可以为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6或为其间的任何范围。
本申请对负极集流体没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，可以包含铜箔、铜合金箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜或复合集流体(例如锂铜复合集流体、碳铜复合集流体、镍铜复合集流体、钛铜复合集流体等)等。在本申请中，对负极的集流体的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如厚度为4μm至12μm。
任选地，负极还可以包括导电层，导电层位于负极集流体和负极活性物质层之间。本申请对导电层的组成没有特别限制，可以是本领域常用的导电层。
本申请中的正极极片没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。所述正极极片通常包含正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层包含正极活性物质。上述正极集流体没有特别限制，可以为本领域公知的任何正极集流体，例如铜箔、铝箔、铝合金箔以及复合集流体(例如铝碳复合集流体)等。上述正极活性物质没有特别限制，可以为现有技术的任何正极活性物质，例如，正极活性物质可以包含但不限于镍钴锰酸锂(例如NCM811、NCM622、NCM523、NCM111)、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、富锂锰基材料、钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂、磷酸锰铁锂或钛酸锂中的至少一种。
在本申请中，正极集流体和正极活性物质层的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，正极集流体的厚度为8μm至12μm，正极活性物质层的厚度为30μm至120μm。
在本申请中，正极活性物质层中还可以包括正极导电剂，本申请对正极导电剂没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如可以包括但不限于导电炭黑(Super P)、碳纳米管(CNTs)、碳纤维、鳞片石墨、科琴黑、石墨烯、金属材料或导电聚合物中的至少一种。上述碳纳米管可以包括但不限于单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。上述碳纤维可以包括但不限于气相生长碳纤维(VGCF)和/或纳米碳纤维。上述金属材料可以包括但不限于金属粉和/或金属纤维，具体地，金属可以包括但不限于铜、镍、铝或银中的至少一种。上述导电聚合物可以包括但不限于聚亚苯基衍生物、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔或聚吡咯中的至少一种。
在本申请中，正极活性物质层中还可以包括正极粘结剂，本申请对正极粘结剂没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如可以包括但不限于聚乙烯醇、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1,1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂、尼龙等。
任选地，正极还可以包括导电层，导电层位于正极集流体和正极活性物质层之间。本申请对导电层的组成没有特别限制，可以是本领域常用的导电层，例如可以包括但不限于上述正极导电剂和上述正极粘结剂。
本申请中的隔离膜没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。所述隔离膜可包括基材层和表面处理层，本申请对基材层没有特别限制，例如，隔离膜的材料可以包括但不限于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)为主的聚烯烃(PO)类、聚酯(例如，聚对苯二甲酸二乙酯(PET)膜)、纤维素、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、氨纶或芳纶中的至少一种。隔离膜的类型可以包括织造膜、非织造膜、微孔膜、复合膜、碾压膜或纺丝膜中的至少一种。本申请的隔离膜可以具有多孔结构，孔径的尺寸没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如，孔径的尺寸可以为0.01μm至1μm。在本申请中，隔离膜的厚度没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如厚度可以为3μm至16μm。
在本申请中，所述基材层的至少一个表面上还可以设置有表面处理层，本申请对表面处理层没有特别限制，可以是聚合物层或无机物层，也可以是混合聚合物与无机物所形成的层。无机物层可以包括但不限于无机颗粒和无机物层粘结剂，本申请对无机颗粒没有特别限制，例如，可以包括但不限于氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、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。本申请对无机物层粘结剂没有特别限制，例如，可以包括但不限于聚偏氟乙烯、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、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。聚合物层中包含聚合物，聚合物的材料可以包括但不限于聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚偏氟乙烯或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)中的至少一种。
电化学装置的制备过程为本领域技术人员所熟知的，本申请没有特别的限制，例如，可以包括但不限于以下步骤：将正极极片、隔离膜和负极极片按顺序堆叠，并根据需要将其卷绕、折叠等操作得到卷绕结构的电极组件，将电极组件放入包装袋内，将电解液注入包装袋并封口，得到电化学装置；或者，将正极极片、隔离膜和负极极片按顺序堆叠，然后用胶带将整个叠片结构的四个角固定好得到叠片结构的电极组件，将电极组件置入包装袋内，将电解液注入包装袋并封口，得到电化学装置。此外，也可以根据需要将防过电流元件、导板等置于包装袋中，从而防止电化学装置内部的压力上升、过充放电。
本申请的第二方面提供了一种电子装置，包含本申请前述任一实施方案中的电化学装置。本申请提供的电化学装置能够改善快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减问题，提高循环性能，从而本申请提供的电子装置具有较长的使用寿命和良好的性能。
本申请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。
实施例
以下，举出实施例及对比例来对本申请的实施方式进行更具体地说明。各种的试验及评价按照下述的方法进行。另外，只要无特别说明，“份”、“％”为质量基准。
测试方法和设备：
负极粘结剂物质组成测试：
将锂离子二次电池以0.2C的电流放电至3.0V，该步骤重复三次，以防电压反弹。在干燥房(水含量<2％)中将锂离子二次电池拆解，取出负极极片，将负极极片用碳酸二甲酯(DMC)溶剂浸泡12h(液体完全浸没负极极片)，浸泡后倒掉溶剂。再将负极极片用DMC溶剂浸泡12h(液体完全浸没负极极片)，浸泡后倒掉溶剂。浸泡操作完成后，将负极极片放入60℃烘箱中烘干。烘干后的负极极片即可取样送入裂解气相色谱质谱联用仪器中测试，仪器参数为Agilent7890B/5977B，检测器为质量选择检测器MSD，进样器为裂解气EGA/PY-3030D，柱箱温度40℃至320℃，裂解器温度40℃至1000℃。
电解液物质组成测试：
将锂离子二次电池以0.2C的电流放电至3.0V，该步骤重复三次，以防电压反弹。在干燥房(水含量＜2％)中将锂离子二次电池拆解，取出电极组件和电解液部分并迅速放入离心管中，在离心机中以3200rpm的速度离心20min至30min后，打开离心机取出离心管，用注射器将离心得到的电解液转移到进样瓶中。样品进样到裂解气相色谱质谱联用仪器中测试，仪器参数为Agilent 8890-5977B，检测器为质量选择检测器MSD，进样器为AgilentG4513A自动进样器，柱箱温度40℃至270℃。
25℃锂离子二次电池膨胀和循环测试方法：
1)将锂离子二次电池在25℃环境中静置10min，测试锂离子二次电池的600g平板测厚仪(PPG)初始厚度并将该值定义为25℃循环膨胀基准值(0％)。
2)充电过程：以2.6C恒定电流充电至4.2V，再恒定电压充电至2.35C；以2.35C恒定电流充电至4.25V，再恒定电压充电到2C；以2C恒定电流充电至4.3V，再恒定电压充电到1.5C；以1.5C恒定电流充电至4.38V，再恒定电压充电至1.2C；以1.2C恒定电流充电至4.45V，再恒定电压充电至1C；以1C恒定电流充电到4.48V，再恒定电压充电到0.1C。
3)静置10min。
4)放电过程：在首次循环和随后每循环50次(1、51、101、151、……、1001)过程中，以0.2C恒定电流放电到3V；在其他循环过程中，以1C恒定电流放电到3V。
5)静置10min。将上述步骤2)至步骤5)的锂离子二次电池充电和放电过程循环1001次。依次记录每次循环的放电容量。
6)循环结束后，按照步骤2)方式充电使锂离子二次电池处于满充状态，随后测试600gPPG厚度。记录为第1001次循环的锂离子二次电池满充厚度。
利用以下表达式计算锂离子二次电池的25℃循环膨胀率、25℃ 0.2C容量保持率、25℃1C容量保持率和25℃循环容量损失：
25℃循环膨胀率＝((第1001次循环的锂离子二次电池满充厚度/25℃循环膨胀基准值)-1)×100％；
25℃ 0.2C容量保持率＝(第1001次循环的放电容量/第1次循环放电容量)×100％；
25℃ 1C容量保持率＝(第1000次循环的放电容量/第1次循环放电容量)×100％；
25℃循环容量损失＝25℃ 0.2C容量保持率-25℃ 1C容量保持率。
80℃存储膨胀测试方法：
1)将锂离子二次电池在25℃环境中静置1h。
2)充电过程：以2.6C恒定电流充电至4.2V，再恒定电压充电至2.35C；以2.35C恒定电流充电至4.25V，再恒定电压充电到2C；以2C恒定电流充电到4.3V，再恒定电压充电到1.5C；以1.5C恒定电流充电到4.38V，再恒定电压充电到1.2C；以1.2C恒定电流充电到4.45V，再恒定电压充电到1C；以1C恒定电流充电到4.48V，再恒定电压充电到0.1C。测试锂离子二次电池的600g PPG厚度并将该值定义为膨胀基准值(0％)。
3)将锂离子二次电池在80℃环境中静置7h，随后立即取出测试600g PPG厚度，记为80℃存储后锂离子二次电池厚度。
利用以下表达式计算80℃高温存储膨胀率：
80℃高温存储膨胀率＝((80℃存储后锂离子二次电池厚度/膨胀基准值)-1)×100％。
电解液电导率的测试：
将锂离子二次电池以0.2C的电流放电至3.0V，该步骤重复三次，以防电压反弹。在干燥房(水含量＜2％)中将锂离子二次电池外包装袋剪开，开口向下放入离心管中，在离心机中以3200rpm的速度离心20min至30min后，打开离心机取出离心管，用注射器将离心得到的电解液转移到样品瓶中。用雷磁电导率测试仪测得电解液的电导率。
实施例1
<负极粘结剂的制备>
将溶质丙烯腈、酚酞醇、苯乙烯和丁二烯按3：17：25：55的质量比例加入到环己烷溶剂中，溶质与溶剂的质量比例为1：9。以溶质和溶剂的总质量为基准，加入0.5％的引发剂过硫酸铵和1％的阳离子乳化剂酰胺磺酸酯，经过乳液聚合得到丁苯橡胶SBR乳液，其中乳液聚合的搅拌转速为500rpm，反应温度为60℃，反应时间为14h。再进行凝胶分离得到负极粘结剂。
<负极极片的制备>
将负极活性材料人造石墨(拉曼测试的D峰峰强/G峰峰强比值为0.5)、负极粘结剂、羟甲基纤维素锂按质量比97.5︰1.4︰1.1混合，加入去离子水作为溶剂，调配成固含量70wt％的浆料，并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在厚度为8μm的铜箔的一个表面上，110℃条件下烘干，冷压后得到负极活性材料层厚度为110μm的单面涂布负极活性材料层的负极极片，然后在铜箔的另一个表面上重复以上涂布步骤，得到双面涂布有负极活性材料层的负极极片。将负极极片裁切成75.5mm×867mm的规格并焊接极耳后待用。
<正极极片的制备>
将正极活性物质钴酸锂(LiCoO2)、正极导电剂乙炔黑、正极粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按照质量比97︰1.5︰1.5进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，在真空搅拌机作用下搅拌至体系成均一状、固含量为75wt％的正极浆料。将正极浆料均匀涂覆于厚度为9μm的正极集流体铝箔上，在85℃条件下烘干，冷压后得到正极活性材料层厚度为88μm的正极极片，然后在铝箔的另一个表面上重复以上步骤，得到双面涂布有正极活性材料层的正极极片。将正极极片裁切成74mm×867mm的规格并焊接极耳后待用。
<电解液的制备>
在含水量小于10ppm的氩气气氛手套箱中，将FEC、高动力学溶剂和其它化合物混合均匀得到基础溶剂，高动力学溶剂包括EP、PP、DEC，其它化合物包括PC、EC、PS、丁二腈、己二腈、乙二醇二乙氰醚、1,3,6-己烷三腈。FEC、EP、PP、DEC、PC、EC、PS、丁二腈、己二腈、乙二醇二乙氰醚、1,3,6-己烷三腈的质量比为0.3︰15.8︰23.6︰7.9︰18.4︰9.6︰2.6︰1.1︰1.9︰0.4︰5.9。，然后向基础溶剂中加入锂盐LiPF6混合均匀得到电解液。其中，LiPF6的质量百分含量为12.5％，其余为基础溶剂。
<隔离膜的制备>
以厚度为7μm的聚乙烯(PE)多孔聚合物薄膜作为隔离膜。
<锂离子二次电池的制备>
将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正极极片和负极极片之间起到隔离的作用，然后卷绕得到裸锂离子二次电池；将裸锂离子二次电池置于外包装箔中，将上述制备好的电解液注入到干燥后的锂离子二次电池中，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，即完成锂离子二次电池的制备。
实施例2
除了在<电解液的制备>中，如表1所示调整电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1相同。
实施例3
除了在<负极粘结剂的制备>、<电解液的制备>中，如表1所示调整负极粘结剂种类和电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1相同。
<负极粘结剂的制备>
将溶质丙烯腈、1,3-丙烷磺内酯、苯乙烯和丁二烯按3：17：25：55的质量比例加入到环己烷溶剂中，溶质与溶剂的质量比例为1：9。以溶质和溶剂的总质量为基准，加入0.5％的引发剂过硫酸铵和1％的阳离子乳化剂酰胺磺酸酯，经过乳液聚合得到丁苯橡胶SBR乳液，其中乳液聚合的搅拌转速为500rpm，反应温度为60℃，反应时间为14h。再进行凝胶分离得到负极粘结剂。
实施例4
除了在<负极粘结剂的制备>、<电解液的制备>中，如表1所示调整负极粘结剂种类和电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1相同。
<负极粘结剂的制备>
将溶质丙烯腈、二异氰酸酯、苯乙烯和丁二烯按3：17：25：55的质量比例加入到环己烷溶剂中，溶质与溶剂的质量比例为1：9。以溶质和溶液的总质量为基准，加入0.5％的引发剂过硫酸铵和1％的阳离子乳化剂酰胺磺酸酯，经过乳液聚合得到丁苯橡胶SBR乳液，其中乳液聚合的搅拌转速为500rpm，反应温度为60℃，反应时间14h。再进行凝胶分离得到负极粘结剂。
实施例5
除了在<负极粘结剂的制备>、<电解液的制备>中，如表1所示调整负极粘结剂种类和电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1相同。
<负极粘结剂的制备>
将溶质丙烯腈、聚乙二醇二甲醚醋酸酯、苯乙烯和丁二烯按3：17：25：55的质量比例加入到环己烷溶剂中，溶质与溶剂的质量比例为1：9。以溶质和溶液的总质量为基准，加入0.5％的引发剂过硫酸铵和1％的阳离子乳化剂酰胺磺酸酯，经过乳液聚合得到丁苯橡胶SBR乳液，其中乳液聚合的搅拌转速为500rpm，反应温度为60℃，反应时间14h。再进行凝胶分离得到负极粘结剂。
实施例6
除了在<负极粘结剂的制备>、<电解液的制备>中，如表1所示调整负极粘结剂种类和电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1相同。
<负极粘结剂的制备>
将溶质丙烯腈、2-乙基己基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丁二烯按3：17：25：55的质量比例加入到环己烷溶剂中，溶质与溶剂的质量比例为1：9。以溶质和溶液的总质量为基准，加入0.5％的引发剂过硫酸铵和1％的阳离子乳化剂酰胺磺酸酯，经过乳液聚合得到丁苯橡胶SBR乳液，其中乳液聚合的搅拌转速为500rpm，反应温度为60℃，反应时间14h。再进行凝胶分离得到负极粘结剂。
实施例7至实施例12
除了在<电解液的制备>中，如表1所示调整电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1相同。
实施例13
除了在<负极粘结剂的制备>、<电解液的制备>中，如表1所示调整负极粘结剂种类和电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1相同。
<负极粘结剂的制备>
将溶质丙烯腈、酚酞醇、苯乙烯和丁二烯按2.5：17.5：25：55的质量比例加入到环己烷溶剂中，溶质与溶剂的质量比例为1：9。以溶质和溶剂的总质量为基准，加入0.5％的引发剂过硫酸铵和1％的阳离子乳化剂酰胺磺酸酯，经过乳液聚合得到丁苯橡胶SBR乳液，其中乳液聚合的搅拌转速为500rpm，反应温度为60℃，反应时间为14h。再进行凝胶分离得到负极粘结剂。
实施例14
除了在<负极粘结剂的制备>、<电解液的制备>中，如表1所示调整负极粘结剂种类和电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1相同。
<负极粘结剂的制备>
将溶质丙烯腈、酚酞醇、苯乙烯和丁二烯按2：18：25：55的质量比例加入到环己烷溶剂中，溶质与溶剂的质量比例为1：9。以溶质和溶剂的总质量为基准，加入0.5％的引发剂过硫酸铵和1％的阳离子乳化剂酰胺磺酸酯，经过乳液聚合得到丁苯橡胶SBR乳液，其中乳液聚合的搅拌转速为500rpm，反应温度为60℃，反应时间为14h。再进行凝胶分离得到负极粘结剂。
实施例15
除了在<负极粘结剂的制备>、<电解液的制备>中，如表1所示调整负极粘结剂种类和电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1相同。
<负极粘结剂的制备>
将溶质丙烯腈、丙烯酸异辛酯、苯乙烯和丁二烯按3：22：23：52的质量比例加入到环己烷溶剂中，溶质与溶剂的质量比例为1：9。以溶质和溶剂的总质量为基准，加入0.5％的引发剂过硫酸铵和1％的阳离子乳化剂酰胺磺酸酯，经过乳液聚合得到丁苯橡胶SBR乳液，其中乳液聚合的搅拌转速为500rpm，反应温度为60℃，反应时间为14h。再进行凝胶分离得到负极粘结剂。
实施例16
除了在<负极粘结剂的制备>、<电解液的制备>中，如表1所示调整负极粘结剂种类和电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1相同。
<负极粘结剂的制备>
将溶质酚酞醇、苯乙烯和丁二烯按35：20：45的质量比例加入到环己烷溶剂中，溶质与溶剂的质量比例为1：9。以溶质和溶剂的总质量为基准，加入0.5％的引发剂过硫酸铵和1％的阳离子乳化剂酰胺磺酸酯，经过乳液聚合得到丁苯橡胶SBR乳液，其中乳液聚合的搅拌转速为500rpm，反应温度为60℃度，反应时间为14h。再进行凝胶分离得到负极粘结剂。
实施例17
除了在<电解液的制备>中，如表1所示调整电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例15相同。
实施例18
除了在<电解液的制备>中，如表1所示调整电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例16相同。
实施例19
除了在<负极粘结剂的制备>、<电解液的制备>中，如表1所示调整负极粘结剂种类和电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1相同。
<负极粘结剂的制备>
将溶质酚酞醇、苯乙烯和丁二烯按50：15：35的质量比例加入到环己烷溶剂中，溶质与溶剂的质量比例为1：9。以溶质和溶剂的总质量为基准，加入0.5％的引发剂过硫酸铵和1％的阳离子乳化剂酰胺磺酸酯，经过乳液聚合得到丁苯橡胶SBR乳液，其中乳液聚合的搅拌转速为500rpm，反应温度为60℃，反应时间为14h。再进行凝胶分离得到负极粘结剂。
实施例20
除了在<负极粘结剂的制备>、<电解液的制备>中，如表1所示调整负极粘结剂种类和电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1相同。
<负极粘结剂的制备>
将溶质酚酞醇、苯乙烯和丁二烯按7：28：65的质量比例加入到环己烷溶剂中，溶质与溶剂的质量比例为1：9。以溶质和溶剂的总质量为基准，加入0.5％的引发剂过硫酸铵和1％的阳离子乳化剂酰胺磺酸酯，经过乳液聚合得到丁苯橡胶SBR乳液，其中乳液聚合的搅拌转速为500rpm，反应温度为60℃，反应时间为14h。再进行凝胶分离得到负极粘结剂。
实施例21
除了在<电解液的制备>中，如表1所示调整电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1相同。
实施例22
除了在<负极粘结剂的制备>、<电解液的制备>中，如表1所示调整负极粘结剂种类和电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1相同。
<负极粘结剂的制备>
将溶质丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯和丁二烯按1.5：2.0：1.0：86.6：8.9的质量比例加入到环己烷溶剂中，溶质与溶剂的质量比例为1：9。以溶质和溶剂的总质量为基准，加入0.5％的引发剂过硫酸铵和1％的阳离子乳化剂酰胺磺酸酯，经过乳液聚合得到丁苯橡胶SBR乳液，其中乳液聚合的搅拌转速为500rpm，反应温度为60℃，反应时间为14h。再进行凝胶分离得到负极粘结剂。
实施例23至实施例24
除了在<电解液的制备>中，如表1所示调整电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例14相同。
对比例1至对比例3
除了在<电解液的制备>中，如表1所示调整电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1相同。
对比例4
除了在<电解液的制备>中，如表1所示调整电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例20相同。
对比例5
除了在<负极粘结剂的制备>、<电解液的制备>中，如表1所示调整电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1相同。
<负极粘结剂的制备>
将溶质丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯和丁二烯按1.5：2.0：1.2：86.4：8.9的质量比例加入到环己烷溶剂中，溶质与溶剂的质量比例为1：9。以溶质和溶剂的总质量为基准，加入0.5％的引发剂过硫酸铵和1％的阳离子乳化剂酰胺磺酸酯，经过乳液聚合得到丁苯橡胶SBR乳液，其中乳液聚合的搅拌转速为500rpm，反应温度为60℃，反应时间为14h。再进行凝胶分离得到负极粘结剂。
对比例6
除了在<负极粘结剂的制备>、<电解液的制备>中，如表1所示调整负极粘结剂种类和电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1相同。
<负极粘结剂的制备>
将溶质丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯和丁二烯按1.7：1.8：1.0：86.6：8.9的质量比例加入到环己烷溶剂中，溶质与溶剂的质量比例为1：9。以溶质和溶剂的总质量为基准，加入0.5％的引发剂过硫酸铵和1％的阳离子乳化剂酰胺磺酸酯，经过乳液聚合得到丁苯橡胶SBR乳液，其中乳液聚合的搅拌转速为500rpm，反应温度为60℃，反应时间为14h。再进行凝胶分离得到负极粘结剂。
对比例7至对比例8
除了在<电解液的制备>中，如表1所示调整电解液基础溶剂中各物质的质量百分含量，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例14相同。
各实施例和对比例的制备参数及性能参数如表1所示。
注：1.以表1中实施例1数据为例，高动力学溶剂为EP+PP+DEC，高动力学溶剂的质量百分含量(％)为15.8+23.6+7.9，是指基于电解液的质量，EP的质量百分含量为15.8％，PP的质量百分含量为23.6％，DEC的质量百分含量为7.9％。其他化合物为PC+EC+PS+丁二腈+己二腈+乙二醇二乙氰醚+1,3,6-己烷三腈，其他化合物的质量百分含量(％)为18.4+9.6+2.6+1.1+1.9+0.4+5.9，是指基于电解液的质量，PC的质量百分含量为18.4％，EC的质量百分含量为9.6％，PS的质量百分含量为2.6％，丁二腈的质量百分含量为1.1％，己二腈的质量百分含量为1.9％，乙二醇二乙氰醚的质量百分含量为0.4％，1,3,6-己烷三腈的质量百分含量为5.9％。负极粘结剂PY-GCMS测试后裂解成分为丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸异辛酯/甲基丙烯酸异辛酯＝3.4％/80.1％/15.0％/1.5％，是指基于负极粘结剂的质量，丙烯腈的质量百分含量为3.4％，苯乙烯的质量百分含量为80.1％，丙烯酸异辛酯的质量百分含量为15.0％，甲基丙烯酸异辛酯的质量百分含量为1.5％。实施例2至24和对比例1至8参照实施例1理解。
2.表1中的“胀气”是指锂离子二次电池在进行25℃膨胀和循环测试或者80℃存储膨胀测试后出现胀气现象。
从实施例1至实施例20、对比例1至对比例5可以看出，当x和y同时满足：17％≤x+y≤53％，且y为0.4％至14％，电解液具有较高的电导率，电化学装置同时具有较低的25℃循环膨胀率、25℃循环容量损失、80℃高温存储膨胀率，以及较高的25℃ 0.2C容量保持率和25℃ 1C容量保持率。说明电化学装置快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减小，循环性能好，且高温存储性能较好。
从实施例14、实施例23至实施例24、对比例7至对比例8可以看出，当x和y满足：17％≤x+y≤53％，电解液具有较高的电导率，但y<0.4％时，电化学装置25℃循环后出现胀气现象，说明当y过小时，电化学装置的循环性能变差；y>14％时，电化学装置80℃高温存储后出现胀气现象，说明当y过大时，电化学装置的高温存储性能变差。当y为0.4％至14％时，电化学装置兼具较低的25℃循环膨胀率、25℃循环容量损失、80℃高温存储膨胀率，以及较高的25℃ 0.2C容量保持率和25℃ 1C容量保持率。说明电化学装置快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减小，循环性能好，且高温存储性能较好，循环性能和高温存储性能得以兼顾。
负极粘结剂中酯类物质的质量百分含量x通常会影响电化学装置的循环性能。从实施例1至实施例24可以看出，当x的值在本申请范围内时，电化学装置25℃循环后不会出现胀气现象，同时具有较低的25℃循环膨胀率、25℃循环容量损失、80℃高温存储膨胀率，以及较高的25℃ 0.2C容量保持率和25℃ 1C容量保持率，说明电化学装置快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减较小，循环性能较好，且高温存储性能较好。
负极粘结剂中酯类物质和非酯类物质的种类通常会影响电化学装置的循环性能。从实施例1至实施例24可以看出，当负极粘结剂中酯类物质和非酯类物质在本申请范围内时，电化学装置同时具有较低的25℃循环膨胀率、25℃循环容量损失、80℃高温存储膨胀率，以及较高的25℃ 0.2C容量保持率和25℃ 1C容量保持率，说明电化学装置快充体系循环过程中的体积膨胀和容量衰减较小，循环性能较好，且高温存储性能较好。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种电化学装置，其包括电极组件和电解液，其中所述电极组件包含负极极片，所述负极极片包括负极活性物质层，所述负极活性物质层包含负极活性物质和负极粘结剂，所述负极粘结剂包含酯类物质和非酯类物质，以所述负极粘结剂的质量为基准，所述酯类物质的质量百分含量为x；
所述电解液包含氟代碳酸乙烯酯和高动力学溶剂，所述高动力学溶剂包含丙酸乙酯、丙酸丙酯或碳酸二乙酯中的至少一种，所述电解液中氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量相较于高动力学溶剂的质量百分含量的比值为y；
所述电化学装置满足：17％≤x+y≤53％，且y为0.4％至14％，基于所述电解液的质量，所述氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为0.1％至10％。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述酯类物质包括丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、1,3-丙烷磺内酯、二异氰酸酯、聚乙二醇二甲醚醋酸酯、甲基丙烯酸甲酯、2-乙基己基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或含有酯基的酚酞醇中的至少一种；所述非酯类物质包括丁二烯、丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸、羟甲基纤维素、聚丙烯酸或己二腈中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述负极粘结剂包含丙烯类物质，所述丙烯类物质包括丙烯酸、丙烯腈、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯或丙烯酸丁酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，x为3％至48％。
5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电化学装置满足下列至少一者：
a)x为10％至35％；
b)y为3％至13％；
c)基于所述电解液的质量，所述电解液中碳酸二乙酯的质量百分含量为0％至30％；
d)基于所述负极活性物质层的质量，所述负极粘结剂的质量百分含量为0.5％至5％；
e)所述电解液的电导率为7ms/cm至11ms/cm；
f)17％≤x+y≤30％。
6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述电解液还包含二氟乙酸乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、乙二醇二乙氰醚、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、γ-丁内酯、δ-戊内酯、乙腈、丁二腈、己二腈、戊二腈、1,3,6-己烷三腈、反式己烯二腈、乙二醇双(丙腈)醚或六氟环三磷腈中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述负极粘结剂包括丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚乙烯醇乙烯酸酯或聚乙烯醇中的至少一种。
8.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还包含负极导电剂和分散剂，以所述负极活性物质层的质量为基准，所述负极活性物质的质量百分含量为88％至99％，所述负极导电剂的质量百分含量为0％至2％，所述分散剂的质量百分含量为0.5％至5％。
9.根据权利要求8所述的电化学装置，其中，所述负极活性物质包括天然石墨、人造石墨、钛酸锂、硬碳、纳米硅、硅碳或硅氧中的至少一种；所述负极导电剂包括导电碳球、乙炔黑、导电炭黑、科琴黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、纳米碳纤维、石墨烯或导电石墨片中的至少一种；所述分散剂包括羟甲基纤维素锂、羟甲基纤维素钠或羟甲基纤维素改性物中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述负极活性物质包括人造石墨，所述人造石墨采用拉曼测试的D峰峰强/G峰峰强比值为0.1至0.6。
11.一种电子装置，其包含权利要求1至10中任一项所述的电化学装置。
CN202310768103.1A 2023-06-27 2023-06-27 一种电化学装置及电子装置 Pending CN116864816A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310768103.1A CN116864816A (zh) 2023-06-27 2023-06-27 一种电化学装置及电子装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310768103.1A CN116864816A (zh) 2023-06-27 2023-06-27 一种电化学装置及电子装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116864816A true CN116864816A (zh) 2023-10-10

Family

ID=88227841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310768103.1A Pending CN116864816A (zh) 2023-06-27 2023-06-27 一种电化学装置及电子装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116864816A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113809399B (zh) 一种电解液、包含该电解液的电化学装置和电子装置
CN114068910B (zh) 一种电化学装置及电子装置
CN116805711A (zh) 电化学装置及包括其的电子装置
CN113366673B (zh) 电化学装置和电子装置
CN113921909B (zh) 一种电化学装置和电子装置
WO2022205163A1 (zh) 隔离膜及包含该隔离膜的电化学装置和电子装置
CN113964375A (zh) 一种电化学装置及电子装置
US20240339617A1 (en) Secondary battery and electronic apparatus
CN114221034B (zh) 一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置
CN117199392A (zh) 一种二次电池和电子装置
CN116666732A (zh) 一种二次电池及电子装置
CN116404275A (zh) 二次电池及用电装置
CN116487694A (zh) 一种电解液、电化学装置和电子装置
CN114188504B (zh) 一种电化学装置和电子装置
CN115380415A (zh) 电化学装置及电子装置
CN116864816A (zh) 一种电化学装置及电子装置
CN114094188B (zh) 一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置
CN114843518B (zh) 负极活性材料、负极活性材料的制备方法及电化学装置
CN118782877A (zh) 一种电化学装置和电子装置
CN118738631A (zh) 一种二次电池及电子装置
CN117613355A (zh) 一种电化学装置和电子装置
CN117913217A (zh) 一种二次电池及电子装置
CN118782782A (zh) 一种电化学装置和电子装置
CN118120089A (zh) 一种二次电池和电子装置
CN117728022A (zh) 一种二次电池和电子装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination