[发明专利]一种电化学装置及电子装置

说明书

本申请实施例提供了一种电化学装置，其包括正极极片和电解液；其中，所述正极极片包括集流体以及依次设置于集流体表面的第一涂层和第二涂层；所述第一涂层包含锰酸锂；所述第二涂层表面残碱值R与所述电解液中的含水量H满足：R≥10.3+lgH，其中H单位为ppm。本申请提供的电化学装置及电子装置，在正极极片第一涂层表面设置第二涂层，通过控制第二涂层表面残碱值与电解液含水量间的关系，有效减少锰溶出，进而改善锰溶出对负极界面的破坏和不可逆存储容量损失。

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

锂离子电池作为移动设备的电源之源是保证移动设备正常使用的关键，同时移动设备例如手机、笔记本电脑等设备普及度越来越高，其使用工况也越发复杂，对电池的安全性要求也就越来越高。

锰酸锂(LiMn₂O₄，LMO)体系锂离子电池在使用过程中，会发生可溶性Mn²⁺溶出(又称锰溶出)的现象，Mn²⁺通过电解液扩散到负极表面被还原生成金属Mn，金属Mn通过催化分解固体电解质界面膜(SEI)膜破坏负极界面，从而造成不可逆存储容量损失。如果不能有效减少锰溶出，及减少锰溶出对负极界面的破坏，极易引起锂离子电池的功能寿命和安全可靠性寿命骤减等问题。因此为提高电池的功能寿命和安全可靠性寿命，需要寻找一种减少正极锰溶出的方法。

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，以减少正极锰溶出。

本申请第一方面提供了一种电化学装置，其包括正极极片和电解液；

其中，所述正极极片包括集流体以及依次设置于集流体表面的第一涂层和第二涂层；所述第一涂层包含锰酸锂；所述第二涂层表面残碱值R与所述电解液中的含水量H满足：R≥10.3+lgH，其中H单位为ppm。

本申请中，所述第二涂层表面残碱主要指的是第二涂层表面的LiOH、Li₂CO₃之类的物质，来源主要是烧结反应未参加固相反应的Li，或者高温烧结导致材料分解产生的残锂；本申请中的第二涂层表面残碱值可以理解为第二涂层表面的pH值，本申请可以通过国标GB/T 9736-2008测试获得第二涂层表面氢离子浓度。本申请中，第二涂层表面残碱值R＝-lg(氢离子浓度)。

发明人在研究中出人意料地发现，当第二涂层表面残碱值R与所述电解液中的含水量H满足：R≥10.3+lgH时，能够有效减少正极极片的锰溶出，所述电解液为新鲜电池(没有使用过的电池为新鲜电池)中的电解液。

在本申请的一些实施方式中，所述第二涂层包含镍钴锰酸锂、钴酸锂和富锂锰基材料中的至少一种，发明人发现，当第二涂层中包含上述材料时，有利于获得表面残碱值较高的第二涂层。

在本申请的一些实施方式中，所述第一涂层的重量占第一涂层与第二涂层总重量的10％至90％。

在本申请的一些实施方式中，55ppm≤H≤1000ppm。本申请发明人发现，电池在制备过程中，由于环境波动和电池制备工艺不同，电解液中的含水量H会在一定范围内波动，一般为50ppm～1000ppm，生产中一般会控制在55ppm以下，以减少锰溶出，但是由于环境和工艺差异(如极片卷绕过程中吸水，注液前干燥温度及时间，空气湿度等)，实际获得的成品电池中，含水量仍然会超过55ppm；当电池中电解液中含水量的增加时会进一步加剧正极锰溶出的发生，发明在研究中出人意料地发现，当采用本申请的正极极片时，含水量H在55ppm≤H≤1000ppm范围内时均能够实现减少锰溶出的效果。

进一步地，在本申请的一些实施方式中，第二涂层表面残碱值R＞12，发明人发现，当第二涂层表面残碱值R＞12，可以进一步减少锰溶出，进一步地，第二涂层表面残碱值R≤14。