[发明专利]电子装置和电子装置的充电方法

说明书

本申请提供电子装置和电子装置的充电方法。电子装置包括电化学装置，电化学装置包括极片，极片包括集流体和位于集流体上的活性物质层，活性物质层包括骨架结构；电化学装置满足如下特征：在充电过程中，采用脉冲电流充电。本申请实施例提供的电子装置通过脉冲电流充电的方式，减少了浓差极化，使锂金属沉积在骨架结构的内部，由于锂金属沉积在骨架内部，因此可以抑制锂枝晶生长，并且改善了电化学装置在循环过程中的体积膨胀，提高了电化学装置的安全性能和循环性能。

技术领域

本申请涉及电化学技术领域，尤其涉及一种电子装置和电子装置的充电方法。

背景技术

锂金属是所有金属元素中相对原子质量最小(6.94)、标准电极电位(-3.045V)最低的金属，其理论克容量可达到3860mAh/g。因此，使用锂金属制备电化学装置的负极极片，配合一些高能量密度的正极材料，可以大大提高电化学装置的能量密度以及电化学装置的工作电压。但是，锂金属电池在充电过程中，锂会在负极集流体表面沉积。由于电流密度以及电解液中锂离子浓度在不同位置存在分布不均匀的情况，沉积过程中会出现某些位点沉积速度过快的现象，进而形成尖锐的锂枝晶。锂枝晶的存在会导致沉积密度的大大降低，并且可能会刺穿隔膜形成短路，引发安全问题；此外，随着锂金属负极极片的充电和放电，负极极片会发生剧烈的膨胀和收缩，这会导致固体电解质界面(SEI，solid electrolyteinterphase)膜的破裂，增加电解液的消耗。

发明内容

本申请提供一种电子装置和电子装置的充电方法，通过脉冲电流充电抑制了锂枝晶的生长、改善了电化学装置在循环过程中的体积膨胀，提高了电化学装置的安全性能和循环性能。

在一些实施例中，本申请提供一种电子装置，包括电化学装置，电化学装置包括极片，极片包括集流体和位于集流体上的活性物质层，活性物质层包括骨架结构；电化学装置满足如下特征：在充电过程中，采用脉冲电流充电。

在一些实施例中，活性物质层在垂直于集流体的方向上的厚度为50μm至100μm。在一些实施例中，骨架结构具有孔隙，骨架结构的孔隙率为20％至90％。在一些实施例中，脉冲电流为方波脉冲电流。

在一些实施例中，脉冲电流的峰值电流密度为5mA/cm²至20mA/cm²；冲电流的脉冲导通时间为1ms至1s。在一些实施例中，脉冲电流的关断时间为2ms至2s。在一些实施例中，脉冲电流的关断时间与脉冲导通时间的比值不小于2。

在一些实施例中，活性物质层在放电过程中的体积变化小于50％。在一些实施例中，在充电过程中，极片含有锂元素。在一些实施例中，骨架结构采用金属、碳材料或绝缘聚合物中的至少一种制备。

本申请还提出一种电子装置的充电方法，电子装置包括电化学装置，电化学装置包括极片，极片包括集流体和位于集流体上的活性物质层，活性物质层包括骨架结构；充电方法包括：在充电过程中，采用脉冲电流充电。一些实施例中，脉冲电流的峰值电流密度为5mA/cm²至20mA/cm²。一些实施例中，脉冲电流的脉冲导通时间为1ms至1s，脉冲电流的关断时间为2ms至2s。一些实施例中，脉冲电流的关断时间与所述脉冲导通时间的比值不小于2。

本申请实施例提供的电子装置通过脉冲电流充电的方式，减少了浓差极化，使锂金属沉积在骨架结构的内部，由于锂金属沉积在骨架内部，因此可以抑制锂枝晶生长，并且改善了电化学装置在循环过程中的体积膨胀，提高了电化学装置的安全性能和循环性能。

附图说明

结合附图并参考以下具体实施方式，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。

图1是采用恒流恒压充电时极片的示意图。

图2是采用恒流恒压充电时极片的截面扫描电子显微镜图。