CN117642881A - 电化学装置及包含该电化学装置的电子装置 - Google Patents

电化学装置及包含该电化学装置的电子装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置。本申请提供的电化学装置包含正极、隔离膜、电解液和负极，所述负极包括负极集流体和设置于所述负极集流体表面上的负极活性材料层，所述电化学装置满足：A＝W/(ID/IG)，且150≤A≤1000，其中，采用差示扫描量热法测试，所述负极活性材料层在常温至450℃范围内具有放热峰，所述放热峰的峰面积为W J/g；采用拉曼光谱测试，所述负极活性材料层在1350cm‑1峰的强度与在1580cm‑1处峰的强度的比值为ID/IG。采用本申请的电化学装置在满足高容量的同时，可提高电化学装置的动力学性能及循环性能。

Description

电化学装置及包含该电化学装置的电子装置 技术领域
本申请涉及储能领域，具体涉及一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置。
背景技术
电化学装置，如锂离子电池，因其具有工作电压高、能量密度高、环境友好、循环稳定、安全等优点，被广泛应用于穿戴设备、手机、无人机、笔记本电脑等领域。随着锂离子电池的不断发展，对适用于手机的锂离子电池的要求也越来越高，尤其是需要锂离子电池同时具备较高的能量密度以及快充能力。对此，传统做法为选择较高容量的针状熟焦，经破碎、石墨化、表面修饰处理等一系列工艺制备的负极材料，但这种方式对于提升锂离子电池动力学性能的效果有限。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本申请提供一种电化学装置，在满足电化学装置的高容量的同时，提高电池的动力学性能及循环性能。本申请还提供了包含该电化学装置的电子装置。
在第一方面，本申请提供了一种电化学装置，其包含正极、隔离膜、电解液和负极，负极包括负极集流体和设置于负极集流体表面上的负极活性材料层，所述电化学装置满足：A＝W/(ID/IG)，且150≤A≤1000，其中，采用差示扫描量热法测试，所述负极活性材料层在常温至450℃范围内具有放热峰，所述放热峰的峰面积为W J/g；采用拉曼光谱测试，所述负极活性材料层在1350cm -1峰的强度与在1580cm -1处峰的强度的比值为ID/IG。其中，ID/IG值可以反映负极活性材料层的表面缺陷程度。本申请中，A值与电化学装置的动力学性能强相关，A值过小会影响电化学装置的动力学发挥，低温放电性能变差，而若A值过高，则表明负极活性材料层的表面活性位点多，易形成副反应产物，从而影响电化学装置的循环寿命。
根据本申请的一些实施方式，根据本申请的一些实施方式，150≤A≤750。
根据本申请的一些实施方式，20≤W≤490。在本申请的一些实施方式中，100≤W≤300。
根据本申请的一些实施方式，0.13≤ID/IG≤0.54。在本申请的一些实施方式中，0.13≤ID/IG≤0.52。
根据本申请的一些实施方式，采用DSC测试，所述负极活性材料层满足如下特征(d)至(f)中的至少一者：(d)所述负极活性材料层的放热起始温度为T1℃，满足100≤T1≤250；(e)所述负极活性材料层的热分解的首次峰值温度为T2℃，满足140≤T2≤440；(f)所述负极活性材料层的完全分解温度为T3℃，满足400≤T3≤550。根据本申请的一些实施方式，100≤T1≤230。在本申请的一些实施方式中，110≤T1≤205。根据本申请的一些实施方式，150≤T2≤410。在本申请的一些实施方式中，根据本申请的一些实施方式，410≤T3≤450。在本申请中，T1、T2和T3的温度越低，负极活性材料层越易分解，表明热稳定性越差，循环容量保持率则会降低，但同时由于活性位点增多，低温放电性能逐渐提升，因此将T1、T2和T3控制在本申请限定的范围内，有利于提高电化学装置的循环性能和低温放电性能。
根据本申请的一些实施方式，负极活性材料层的单位质量放热功率为P mW/mg，满足0.035≤P≤0.280。
根据本申请的一些实施方式，所述负极活性材料层包含负极活性材料，负极活性材料包含天然石墨或人造石墨中的一种或两种。根据本申请的一些实施方式，负极活性材料包含天然石墨。
根据本申请的一些实施方式，所述负极活性材料层包含具有孔洞的负极活性物质颗粒。根据本申请的一些实施方式，负极活性材料层的孔隙率为20％至50％。
根据本申请的一些实施方式，所述电解液包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯，基于所述电解液的质量，所述碳酸乙烯酯的质量百分含量为X％，所述碳酸丙烯酯的质量百分含量为Y％，所述碳酸二乙酯的质量百分含量为Z％，满足1.5≤X/Y≤8；2.5≤Z/Y≤25。在本申请的一些实施方式中，1.5≤X/Y≤8，3≤Z/Y≤15。
根据本申请的一些实施方式，满足15≤X≤32，3≤Y≤12，30≤Z≤70。在本申请的一些实施方式中，16≤X≤30，4≤Y≤11，35≤Z≤60。
在第二方面，本申请提供了一种电子装置，其包括上述第一方面所述的电化学装置。
本申请提供的电化学装置的负极包括特定的负极活性材料层，使得电化学装置在具有高容量的同时，提高动力学性能及循环性能。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
本申请的第一方面提供了一种电化学装置，其包含正极、隔离膜、电解液和负极，负极包括负极集流体和设置于负极集流体表面上的负极活性材料层，所述电化学装置满足：A＝W/(ID/IG)，且150≤A≤1000，其中，采用差示扫描量热法测试，所述负极活性材料层在常温至450℃范围内具有放热峰，所述放热峰的峰面积为W J/g；采用拉曼光谱测试，所述负极活性材料层在1350cm -1峰的强度与在1580cm -1处峰的强度的比值为ID/IG。本申请中，A值与电化学装置的动力学性能强相关，A值过小会影响电化学装置的动力学发挥，低温放电性能变差，而若A值过高，则表明负极活性材料层的表面活性位点多，易形成副反应产物，从而影响电化学装置的循环寿命。
本申请中，1350cm -1处的峰值强度ID与在1580cm -1处的峰值强度IG，因不同的仪器设备会有一定的差异，其可以理解为1350cm -1±50cm -1和1580cm -1±50cm -1范围内的峰值强度。
根据本申请的一些实施方式，A值可以为150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000以及它们之间的任意值。根据本申请的一些实施方式，150≤A≤750。
根据本申请的一些实施方式，20≤W≤490。根据本申请的一些实施方式，W的值可以为20、50、100、150、200、250、300、350、400、450、490以及它们之间的任意值。根据本申请的一些实施方式，100≤W≤300。当A值在限定范围内时，电化学装置具有提升的循环性能和低温放电性能。
根据本申请的一些实施方式，0.13≤ID/IG≤0.54。根据本申请的一些实施方式，ID/IG的值可以为0.13、0.15、0.18、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.52、0.54以及它们之间的任意值。根据本申请的一些实施方式，0.13≤ID/IG≤0.52。当ID/IG值过大时，表明负极活性材料层的缺陷较多，降低负极活性材料层的电子导电性，影响电化学装置的低温放电性能；当ID/IG值过小时，可能会影响负极活性材料层内的离子传导速率，影响电化学装置的低温放电性能。
根据本申请的一些实施方式，采用DSC测试，所述负极活性材料层满足如下特征(d)至(c)中的至少一者：(d)所述负极活性材料层的放热起始温度为T1℃，满足100≤T1≤250； (e)所述负极活性材料层的热分解的首次峰值温度为T2℃，满足140≤T2≤440；(f)所述负极活性材料层的完全分解温度为T3℃，满足400≤T3≤550。在本申请中，T1、T2和T3的温度越低，负极活性材料层越易分解，表明热稳定性越差，循环容量保持率则会降低，但同时由于活性位点增多，低温放电性能逐渐提升，因此将T1、T2和T3的值控制在本申请限定的范围内，有利于提高电化学装置的循环性能和低温放电性能。
根据本申请的一些实施方式，T1为100、120、140、160、180、200、220、240、250以及它们之间的任意值。根据本申请的一些实施方式，T2为140、180、220、260、300、340、380、420、440以及它们之间的任意值。根据本申请的一些实施方式，T3为400、420、460、480、500、520、540、550以及它们之间的任意值。根据本申请的一些实施方式，100≤T1≤230。根据本申请的一些实施方式，110≤T1≤205。根据本申请的一些实施方式，150≤T2≤410。根据本申请的一些实施方式，150≤T2≤370。根据本申请的一些实施方式，410≤T3≤450。
根据本申请的一些实施方式，负极活性材料层的单位质量放热功率为P mW/mg，满足0.035≤P≤0.280。根据本申请的一些实施方式，P为0.035、0.05、0.075、0.1、0.125、0.15、0.175、0.2、0.225、0.25、0.275、0.280以及它们之间的任意值。
根据本申请的一些实施方式，所述负极活性材料层包含负极活性物质，负极活性物质包含天然石墨或人造石墨中的一种或两种。根据本申请的一些实施方式，负极活性物质包含天然石墨。不同种类的石墨表现出不同的热稳定性，进而影响负极活性材料层的热稳定性能，选用具有不同组分或结构的天然石墨或人造石墨，可改善电解液的浸润性和缩短离子的传输路径，提升电化学装置的循环性能和低温放电性能。
根据本申请的一些实施方式，所述负极活性材料层包含具有孔洞的负极活性物质颗粒。根据本申请的一些实施方式，负极活性材料层的孔隙率为20％至50％。根据本申请的一些实施方式，负极活性材料层的孔隙率为20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％以及它们之间的任意值。在此范围内的孔隙率，可以保证电解液具有较好的浸润效果，有利于离子传输，提升电化学装置的低温放电性能，而当孔隙率较大时，易导致活性锂的消耗，影响电化学装置的循环性能。
根据本申请的一些实施方式，负极集流体可以包括，但不限于：铜箔或铝箔。
根据本申请的一些实施方式，所述电解液包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯，基于所述电解液的质量，所述碳酸乙烯酯的质量百分含量为X％，所述碳酸丙烯酯的质量百分含量为Y％，所述碳酸二乙酯的质量百分含量为Z％，满足1.5≤X/Y≤8；2.5≤Z/Y≤25。 根据本申请的一些实施方式，1.5≤X/Y≤8，3≤Z/Y≤15。根据本申请的一些实施方式，X/Y为1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8以及它们之间的任意值。根据本申请的一些实施方式，Z/Y为2.5、5、7.5、10、12.5、15、17.5、20、22.5、25以及它们之间的任意值。当所述碳酸乙烯酯的含量、碳酸丙烯酯的含量和碳酸二乙酯的含量满足上述关系式时，负极界面可形成低阻抗的SEI膜，提升电化学装置的循环性能和低温放电性能。而当含量关系在上述限定关系之外时，可能使得形成的SEI膜不稳定易被破坏，影响电化学装置的循环性能；或形成较厚的SEI膜导致负极界面阻抗增加，影响电化学装置的低温放电性能。
根据本申请的一些实施方式，满足15≤X≤32，3≤Y≤12，30≤Z≤70。根据本申请的一些实施方式，满足16≤X≤30，4≤Y≤11，35≤Z≤60。根据本申请的一些实施方式，X为15、17.5、20、22.5、25、27.5、30、32以及它们之间的任意值。根据本申请的一些实施方式，Y为3、4、5、6、7、8、9、10、11、12以及它们之间的任意值。根据本申请的一些实施方式，Z为30、35、40、45、50、55、60、65、70以及它们之间的任意值。当所述碳酸乙烯酯、的含量碳酸丙烯酯和的含量碳酸二乙酯的含量满足上述关系式时，电化学装置具有更优的循环性能和低温放电性能。
可用于本申请的电化学装置的电解液还包括锂盐、添加剂和其他有机溶剂。
在一些实施例中，所述锂盐包括，但不限于：六氟磷酸锂(LiPF 6)、四氟硼酸锂(LiBF 4)、二氟磷酸锂(LiPO 2F 2)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiN(CF 3SO 2) 2(LiTFSI)、双(氟磺酰)亚胺锂Li(N(SO 2F) 2)(LiFSI)、双草酸硼酸锂LiB(C 2O 4) 2(LiBOB)或二氟草酸硼酸锂LiBF 2(C 2O 4)(LiDFOB)。在一些实施例中，所述电解液中锂盐的浓度为：0.5mol/L至3mol/L、0.5mol/L至2mol/L或0.8mol/L至1.5mol/L。
在一些实施例中，所述添加剂包括，但不限于：碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、二氟代碳酸乙烯酯(DFEC)、1,3-丙烷磺内酯(PS)、硫酸乙烯酯(DTD)、1,3-二氧六环、马来酸酐、己二腈、丁二腈、1,3,5-戊烷三腈、1,3,6-己烷三腈。
在一些实施例中，所述其他有机溶剂，包括，但不限于：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)。
可用于本申请的电化学装置中正极的材料、构成和其制造方法包括任何现有技术中公 开的技术。
根据本申请的一些实施方式，正极包括集流体和位于该集流体上的正极活性材料层。根据本申请的一些实施方式，正极活性材料包括，但不限于：钴酸锂(LiCoO 2)、锂镍钴锰(NCM)三元材料、磷酸亚铁锂(LiFePO 4)或锰酸锂(LiMn 2O 4)。
根据本申请的一些实施方式，正极活性材料层还包括粘合剂，并且可选地包括导电材料。粘合剂提高正极活性材料颗粒彼此间的结合，并且还提高正极活性材料与集流体的结合。在一些实施方式中，粘结剂包括：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、环氧树脂或尼龙等。
根据本申请的一些实施方式，导电材料包括，但不限于：基于碳的材料、基于金属的材料、导电聚合物和它们的混合物。在一些实施例中，基于碳的材料包含天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维或其任意组合。在一些实施例中，基于金属的材料包含金属粉、金属纤维、铜、镍、铝或银。在一些实施例中，导电聚合物为聚亚苯基衍生物。
根据本申请的一些实施方式，正极集流体可以包括，但不限于：铝箔。
本申请的电化学装置中使用的隔离膜的材料和形状没有特别限制，其可为任何现有技术中公开的技术。在一些实施例中，隔离膜包括由对本申请的电解液稳定的材料形成的聚合物或无机物等。
例如隔离膜可包括基材层和表面处理层。基材层为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜，基材层的材料包含聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺中的至少一种。具体的，可选用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多孔复合膜。
基材层的至少一个表面上设置有表面处理层，表面处理层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。
无机物层包括无机颗粒和粘结剂，无机颗粒包含氧化铝、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、氢氧化钙和硫酸钡中的至少一种。粘结剂包含聚偏氟乙烯、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、聚乙烯烷氧、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的至少一种。
聚合物层中包含聚合物，聚合物的材料包含聚酰胺、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、聚乙烯烷氧、聚偏氟乙烯、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)中的至少一种。
在一些实施例中，本申请的电化学装置包括，但不限于：所有种类的一次电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池或电容。在一些实施例中，所述电化学装置是锂二次电池。在一些实施例中，锂二次电池包括，但不限于：锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池。
本申请进一步提供了一种电子装置，其包括本申请所述的电化学装置。
本申请的电子设备或装置没有特别限定。在一些实施例中，本申请的电子设备包括但不限于，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。
下面将以电化学装置为锂离子电池为例，结合具体实施例对本申请作进一步详细的说明。
实施例
一、锂离子电池的制备
(1)正极制备
将正极活性材料钴酸锂(LiCoO 2)、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(简写为PVDF)按照重量比约97.6：1.2：1.2溶于N-甲基吡咯烷酮(简写为NMP)溶剂中充分搅拌混合，得到正极浆料；随后将正极浆料涂覆于正极集流体铝箔上；将铝箔烘干、冷压、裁片、分切、干燥，得到正极极片。
(2)负极制备
①负极活性物质的制备
A1料制备：选择针状生焦、针状熟焦、石油焦、沥青焦或锻后焦中的至少一种，粉碎至粒径Dv50(Dv50表示在体积基准的粒度分布中，50％的颗粒粒径小于该值)为5μm 至8μm，然后将该针状生焦加热至300℃至1200℃处理后得到前驱体，然后取出，得到A1料。
A2料制备：选取天然石墨矿石，进行粉碎/球磨以及浮选，得到天然鳞片石墨，将天然鳞片石墨进行粉碎，选择粒径Dv50为6μm至12μm的粉体，进行球形化处理，得到A2料。
A1和A2按重量比为A1的重量：A2的重量＝(0～100):(100～0)的比例范围进行混合，加入(A1+A2)重量的5％至30％的粘结剂混匀，粘结剂包括软化点为150℃、200℃、150℃或300℃的沥青、酚醛树脂或环氧树脂中的至少一种，置于反应釜中，加热并搅拌，设置温度为300℃至700℃，然后置于石墨化炉中加高温石墨化，温度设定为2500℃至3500℃。最后将石墨化成品与包覆剂混合，该包覆剂为混合相，由10％至80％的溶剂混1％至50％的新型碳材料，其中，溶剂包括甲苯、乙醇、喹啉或乙醚中的至少一种，新型碳材料包括碳纳米管、石墨烯中的至少一种，将石墨化成品与包覆剂混合物置于反应釜中进行表面处理，温度设定为800℃至1500℃，得到负极活性物质。
以实施例1为例，具体描述负极制备①中负极活性物质的制备过程：
A1料制备：选择针状生焦，粉碎至粒径Dv50为8μm，然后将该针状生焦加热至1200℃处理后得到前驱体，然后取出，得到A1料。
A2料制备：选取天然石墨矿石，进行粉碎/球磨以及浮选，得到天然鳞片石墨，将天然鳞片石墨进行粉碎，选择粒径Dv50为8μm的粉体，进行球形化处理，得到A2料。
A1和A2按4：1的重量比例进行混合，加入(A1+A2)重量的25％的粘结剂混匀，粘结剂选用如软化点为200℃的沥青，或者为酚醛树脂、环氧树脂中的一种或几种混合，置于反应釜中，加热并搅拌，设置温度为500℃，然后置于石墨化炉中加高温石墨化，温度设定为3000℃。最后将石墨化成品与包覆剂混合，该包覆剂为混合相，由10％至80％的溶剂混不同比例的石墨烯，置于反应釜中进行表面处理，温度设定为1100℃，得到负极活性物质。
根据实施例1中负极活性物质的制备过程，更改制备过程中的物质的种类和用量可制备得到实施例2至实施例35、对比例1和对比例2中的负极活性物质。
②负极极片的制备：将负极活性物质、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按照重量比97.7：1.2：1.1分散于去离子水溶剂中充分搅拌混合均匀后，涂覆于预先涂覆有导电涂层的负极集流体铜箔上，将铜箔烘干、冷压，得到负极极片。
(3)隔离膜的制备
采用厚度为约7μm的聚乙烯(PE)多孔聚合物薄膜作为隔离膜。
(4)电解液制备
在含水量<10ppm的氩气气氛手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸二甲酯(DMC)混合均匀，再加入LiPF 6混合均匀，得到电解液；其中，基于电解液的质量，其中LiPF 6的质量百分含量为12％。
实施例1中：碳酸乙烯酯的质量百分含量为15％，碳酸丙烯酯的质量百分含量为3％，碳酸二乙酯的质量百分含量为70％。
实施例2至实施例31、对比例1和对比例2中的电解液组成与实施例1中电解液的组成相同。
实施例32至实施例35中的电解液除了包括表2中所示的EC、PC和DEC外，还包括DMC。
(5)锂离子电池的制备
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、负极之间起到隔离的作用，然后卷绕得到裸电芯；焊接极耳后将裸电芯置于外包装箔铝塑膜中，经干燥后，将上述制备好的电解液注入到干燥后的裸电芯中，将经卷绕所得裸电芯置于外包装中，注入电解液并封装，经过化成、脱气、切边等工艺流程获得锂离子电池。本申请的实施例和对比例的锂离子电池均按照上述方法进行制备。
二、测试方法
(1)低温放电保持率测试
取被测电池在25℃测试温度下，静置5min，然后以1.5C的电流将锂离子电池恒流充电至4.48V，再以4.48V恒压充电至0.05C；再以0.5C放电至3.0V，记录此时容量为C0，然后再以1.5C的电流将锂离子电池恒流充电至4.48V，再以4.48V恒压充电至0.05C，之后将电池置于-20℃恒温箱中，以0.5C电流恒流放电至3.0V，记录此时的放电容量为C1，计算低温放电保持率为C1/C0，单位为％。
(2)循环容量保持率测试
取被测电池在45℃测试温度下，静止5min，以1.5C的电流将锂离子电池恒流充电至4.48V，再以4.48V的恒压充电至0.05C；静置5min，再以1.0C的电流恒流放电至3.0V，静止5min。记此时容量为D0；重复上述充放电流程500次，记录最后一次的放电容量为D1；45℃循环后，容量的衰减率为D1/D0，单位为％。
(3)差示扫描量热法测试(DSC测试)
按照GB/T 13464-2008的测试标准，使用STA449F3-QMS403C型号设备，以0.1K/min至50K/min的升温速率，设置温度由室温，升至500℃。
样品制备及测试：将锂离子电池满放至3.0V，拆解出负极活性材料层，置于坩埚中。然后将装有样品的坩埚密封后置于炉子的支架上，稳定20min后开始测试。测试后，对曲线进行时间-温度转换、水平调整，适当平滑，标注峰值与热焓，得到DSC曲线。依据DSC曲线可得到负极活性材料层的放热起始温度T1℃、负极活性材料层的热分解的首次峰值温度T2℃和负极活性材料层的完全分解温度T3℃，以及负极活性材料层的单位质量放热功率P mW/mg和放热峰的峰面积W J/g。
(4)拉曼光谱测试
利用HR Evolution型激光显微共聚焦拉曼光谱仪，测试负极活性材料层样品在1350cm -1处的峰强度ID与在1580cm -1处的峰强度IG，计算ID与IG的比值ID/IG值，ID/IG值可反映负极活性材料层的表面缺陷程度。
(5)孔隙率测试
按照GB/T 24586-2009的测试标准，采用AccuPyc II 1340型真密度测试仪。
样品制备及测试：将负极活性材料层制成一定面积的小圆片，测试小圆片的表观体积V，然后采用真密度测试仪测试该小圆片的真密度，计算出真体积V0，计算样品孔体积占总体积的百分比，孔隙率＝(V-V0)/V*100％。
根据上述制备方法制备得到实施例1至18以及对比例1至对比例2，其中，负极活性材料层的W值、ID/IG值、A值以及孔隙率对锂离子电池循环性能以及低温放电性能的影响见表1。
表1
从表1中的实施例1至实施例18、对比例至对比例2可以看出，当A值、W值、ID/IG值、以及活性物质层的孔隙率在本申请限定的范围内时，可显著改善电化学装置的动力学性能，有效提升电化学装置的循环性能和低温放电性能。
进一步地，根据上述制备方法制备得到实施例19至实施例31，负极活性物质的种类、负极活性材料层的ID/IG值以及氮气保护气氛下测得热稳定性对锂离子电池循环性能以及低温放电性能的影响见表2。
表2
从实施例7和实施例19至实施例31可看出，石墨种类不同，使负极活性材料层表现出不同的电化学活性和热稳定性，当负极活性材料层包括天然石墨或人造石墨的至少一种时，均能改善电化学装置的性能；当负极活性材料层包括天然石墨和人造石墨时，两种石墨之间可产生协同作用，减少活性锂的消耗以及缩短离子的传输途径，使得电化学装置具有更优的循环性能及低温放电性能。
进一步地，根据上述制备方法制备得到实施例32至实施例35，电解液的组成及含量对锂离子电池循环性能以及低温放电性能的影响见表3。
表3
如表3所述，在实施例29的基础上，进一步探究电解液中添加的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯对电化学装置的循环容量保持率以及低温放电保持率的影响。
从实施例29、实施例32至实施例35可看出，当电解液中碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯的含量满足关系：1.5≤X/Y≤8、2.5≤Z/Y≤25、15≤X≤32、3≤Y≤12或30≤Z≤70时，可在负极表面形成低阻抗的SEI膜，降低离子嵌入对石墨结构的破坏，提升电化学装置的循环性能和低温放电性能。
尽管已经演示和描述了说明性实施例，本领域技术人员应该理解上述实施例不能被解释为对本申请的限制，并且可以在不脱离本申请的精神、原理及范围的情况下对实施例进行改变，替代和修改。

Claims (10)

  1. 一种电化学装置，其包含正极、隔离膜、电解液和负极，所述负极包括负极集流体和设置于所述负极集流体表面上的负极活性材料层，所述电化学装置满足：A＝W/(ID/IG)，且150≤A≤1000，
    其中，采用差示扫描量热法测试，所述负极活性材料层在常温至450℃范围内具有放热峰，所述放热峰的峰面积为W J/g；采用拉曼光谱测试，所述负极活性材料层在1350cm -1峰的强度与在1580cm -1处峰的强度的比值为ID/IG。
  2. 根据权利要求1所述的电化学装置，其中，满足150≤A≤750。
  3. 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如下特征(a)至(c)中的至少一者：
    (a)20≤W≤490；
    (b)100≤W≤300；
    (c)0.13≤ID/IG≤0.54。
  4. 根据权利要求1所述的电化学装置，其中，采用DSC测试，所述负极活性材料层满足如下特征(d)至(g)中的至少一者：
    (d)所述负极活性材料层的放热起始温度为T1℃，满足100≤T1≤250；
    (e)所述负极活性材料层的热分解的首次峰值温度为T2℃，满足140≤T2≤440；
    (f)所述负极活性材料层的完全分解温度为T3℃，满足400≤T3≤550；
    (g)所述负极活性材料层的单位质量放热功率为PmW/mg，满足0.035≤P≤0.280。
  5. 根据权利要求4所述的电化学装置，其中，所述负极活性材料层满足如下特征(h)至(i)中的至少一者：
    (h)110≤T1≤205；
    (i)150≤T2≤370。
  6. 根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述负极活性材料层包含负极活性物质，所述负极活性物质包含天然石墨或人造石墨中的一种或两种。
  7. 根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述负极活性材料层满足如下特征(j)至(k)中的至少一者：
    (j)所述负极活性材料层包含具有孔洞的负极活性物质颗粒；
    (k)所述负极活性材料层的孔隙率为20％至50％。
  8. 根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电解液包含碳酸乙烯酯、碳酸丙 烯酯和碳酸二乙酯，基于所述电解液的质量，所述碳酸乙烯酯的质量百分含量为X％，所述碳酸丙烯酯的质量百分含量为Y％，所述碳酸二乙酯的质量百分含量为Z％，满足1.5≤X/Y≤8；2.5≤Z/Y≤25。
  9. 根据权利要求8所述的电化学装置，其中，满足15≤X≤32，3≤Y≤12，30≤Z≤70。
  10. 一种电子装置，包括权利要求1至9中任一项所述的电化学装置。
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