[发明专利]电极极片和电化学装置

说明书

本申请公开了一种电极极片和电化学装置。电极极片包括：集流体；以及活性层，活性层涂覆在集流体至少一个表面上；活性层包括活性物质、导电剂和粘结剂，孔隙率ε满足关系式：ε＝(ρ‑P_D)/ρ；活性层的真密度ρ满足关系式：ρ＝A×ρ_A+B×ρ_B+C×ρ_C；孔隙率ε满足：20％≤ε≤45％。该电极极片的孔隙率具有较高的孔隙率，可以增大活性物质与电解液的接触面积，从而可以使得电化学装置同时具有较高的能量密度和电化学性能。

技术领域

本申请涉及储能装置领域，尤其涉及一种电极极片和电化学装置。

背景技术

锂离子电池以其能量密度高、重量轻、使用寿命长等优点，在通讯设备以及新能源汽车等领域得到了广泛的应用。然而，随着社会的发展，现有的锂离子电池的能量密度已经很难满足日常需求，研究者们开始追求更高的电芯能量密度。除了不断开发新型高克容量的正负极活性物质之外，从电池结构入手来提高锂离子电池的能量密度也是一个极为重要的方向。例如，可以通过增加电极极片活性层的厚度提高活性物质负载量，来实现锂离子电池能量密度的增加。然而增加电极极片活性层的厚度，会使得正负极活性物质和电解液的接触面积减小，从而可能会导致电池的电化学性能下降。由此可见，目前缺少一种能够兼顾能量密度和电化学性能的电池。

发明内容

本申请提供了一种电极极片和电化学装置，该电极极片的孔隙率具有较高的孔隙率，可以增大活性物质与电解液的接触面积，从而可以使得电化学装置同时具有较高的能量密度和电化学性能。

申请一方面提供了一种电极极片，包括：

集流体；以及活性层，活性层涂覆在集流体至少一个表面上；活性层包括活性物质、导电剂和粘结剂，活性层的孔隙率ε满足以下关系式：

ε＝(ρ-P_D)/ρ；

其中，ρ表示活性层的真密度，P_D表示活性层的压实密度；

具体地，活性层的真密度ρ满足以下关系式：

ρ＝A×ρ_A+B×ρ_B+C×ρ_C；

其中，A表示活性物质占活性层的质量比例，ρ_A表示活性物质的真密度；B表示导电剂占活性层的质量比例，ρ_B表示导电剂的真密度；C表示粘结剂占活性层的质量比例，ρ_C表示粘结剂的真密度；

其中，活性层的孔隙率ε满足：20％≤ε≤45％。

本申请可以通过控制电极极片中活性层的压实密度以及各个组成成分的质量分数，将电极极片的孔隙率控制在较高的范围，使得孔隙率中可以储存更多电解液，以便增大活性物质与电解液的接触面积，提高电解液对电极极片的浸润性，实现碱金属离子在电极极片孔隙中较快的液相传输，有利于电极极片在电化学装置中的应用，可以兼顾能量密度的同时，显著提升电化学装置的电化学性能。此外，由于电极极片中活性层的孔隙率ε满足：20％≤ε≤45％，表明本申请提供的电极极片具有较高的孔隙率，电化学装置在具有相同的外壳尺寸时，具有高孔隙率的电极极片中可以分担储存更多电解液，具有更优的电芯注液效率和注液效果。进一步地，还可以降低在注液过程中发生喷液、溢液等的频率，使得电化学装置具有较高的安全性。

在一些可能的实施例中，当电极极片为正极极片时，活性层的压实密度P_D满足：2.0g/cm³≤P_D≤2.6g/cm³；当电极极片为负极极片时，活性层的压实密度P_D满足：1.1g/cm³≤P_D≤1.7g/cm³。