[发明专利]负极极片、电化学装置和电子装置

说明书

本申请提供了负极极片、电化学装置和电子装置。负极极片包括：集流体；活性材料层，位于集流体上，其中，活性材料层包括硅基材料和碳材料；保护层，包括M元素，其中，活性材料层设置在集流体和保护层之间，当在一个或多个任意位置处将保护层划分为两层或更多层时，远离集流体的层的M元素的质量含量大于靠近集流体的层的M元素的质量含量，M元素包括Al、Ti、Mg、Ru、Zr、Hf、Nb、Ca、Zn或Ce中的至少一种。本申请的电化学装置能够在基本不影响体积能量密度的情况下，提升电化学装置的安全性能。通过设置保护层，可以减少或避免活性材料层中的活性材料的副反应。

技术领域

本申请涉及电化学储能领域，尤其涉及负极极片、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，对其安全性能提出了越来越高的要求。虽然目前的改进电化学装置的技术能够在一定程度上提升电化学装置的安全性能，但是并不令人满意，期待进一步的改进。

发明内容

本申请的实施例提供了一种负极极片，包括集流体、活性材料层和保护层。活性材料层位于集流体上，其中，活性材料层包括硅基材料和碳材料。保护层包括M元素，其中，活性材料层设置在集流体和保护层之间，当在一个或多个任意位置处将保护层划分为两层或更多层时，远离集流体的层的M元素的质量含量大于靠近集流体的层的M元素的质量含量，M元素包括Al、Ti、Mg、Ru、Zr、Hf、Nb、Ca、Zn或Ce中的至少一种。

在一些实施例中，保护层中的M元素的含量随着远离集流体而逐渐增大。在一些实施例中，保护层包括第一材料，第一材料包括Al₂O₃、TiO₂、MgO、RuO₂、AlF₃、CaF₂、MgF₂、ZnF₂或CeO₂中的至少一种。在一些实施例中，M元素位于活性材料颗粒表面的厚度为0.1nm至10nm。在一些实施例中，在单位面积内，第一材料的质量与活性材料层的质量的比小于5％。在一些实施例中，在单位面积内，第一材料的质量与活性材料层的质量的比小于2％。在一些实施例中，负极极片的孔隙率为15％至25％。在一些实施例中，活性材料层中的硅基材料的质量百分比为5％至60％。在一些实施例中，硅基材料包括硅氧材料、硅碳材料或硅合金中的至少一种。在一些实施例中，碳材料包括石墨。在一些实施例中，负极极片还包括锂金属层，锂金属层设置在保护层的远离活性材料层的一侧。

本申请的另一实施例提供了一种电化学装置，包括：正极极片；负极极片；隔离膜，隔离膜设置于正极极片和负极极片之间。其中，负极极片为上述的任一负极极片。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集流体和活性材料层之间设置保护层，M元素包括Al、Ti、Mg、Ru、Zr、Hf、Nb、Ca、Zn或Ce中的至少一种，可以减少或避免活性材料层中的活性材料(例如硅基材料)与例如电解液的副反应。此外，由于保护层的存在，可以减小电化学装置的隔离膜的涂层的厚度，从而提高电化学装置的能量密度。

附图说明

图1示出了现有的电化学装置的电极组件的示意图。

图2示出了一些实施例的负极极片的剖视图。

图3示出了另一些实施例的负极极片的剖视图。

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。

如图1所示，提供了现有的电化学装置的展开剖视图。电化学装置可以包括电极组件，电极组件包括正极极片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。