本發(fā)明涉及電池的，具體涉及一種電化學(xué)裝置。

背景技術(shù)：

1、硅具有很高的鋰儲(chǔ)存容量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)石墨材料。因此，將硅引入負(fù)極可以提高電池的能量密度，使其能夠存儲(chǔ)更多的電能。同時(shí)，硅是地球上豐富的材料之一，因此在電池制造中使用硅可能降低成本。但是硅基負(fù)極的體積膨脹效應(yīng)阻礙了其商業(yè)化的應(yīng)用。為了解決這一困難，需要開發(fā)適用于硅基鋰離子電池的電解液，這對(duì)抑制硅材料的體積膨脹，提高硅基負(fù)極材料的性能具有重要作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供了一種電化學(xué)裝置，所述電化學(xué)裝置能夠緩解現(xiàn)有硅基鋰離子電池的體積膨脹問(wèn)題，改善其高溫循環(huán)性能、高溫存儲(chǔ)性能和爐溫性能。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電化學(xué)裝置，所述電化學(xué)裝置包含正極片、負(fù)極片、隔膜和電解液，所述負(fù)極片包含負(fù)極集流體和位于負(fù)極集流體表面至少一側(cè)的負(fù)極活性物質(zhì)層，所述負(fù)極活性物質(zhì)層包含負(fù)極活性物質(zhì)，所述負(fù)極活性物質(zhì)包含硅基材料，所述隔膜包括基膜和設(shè)置于所述基膜至少一功能表面的陶瓷層，所述陶瓷層包括第一無(wú)機(jī)粒子和第二無(wú)機(jī)粒子，第一無(wú)機(jī)粒子的粒徑大于第二無(wú)機(jī)粒子的粒徑，所述電解液包含功能性添加劑，所述功能性添加劑包含不飽和硅氧烷化合物，所述電化學(xué)裝置滿足關(guān)系式0.05≤10*a/(b+c)≤47；

3、其中，所述電解液中不飽和硅氧烷化合物的質(zhì)量含量為a?wt％，0.1≤a≤10；

4、第一無(wú)機(jī)粒子與第二無(wú)機(jī)粒子的質(zhì)量比為b，0.05≤b≤10；

5、負(fù)極活性物質(zhì)中硅基材料的質(zhì)量含量為c?wt％，1≤c≤20。

6、本發(fā)明采用上述技術(shù)方案具有以下有益效果：

7、本發(fā)明所述電化學(xué)裝置中隔膜的陶瓷層包括大粒徑和小粒徑的無(wú)機(jī)粒子，并通過(guò)控制兩種無(wú)機(jī)粒子的質(zhì)量比調(diào)控陶瓷層的間隙，協(xié)同一定量的不飽和硅氧烷，使電解液更好地浸潤(rùn)隔膜，有利于提升電池的保液能力。在保證保液系數(shù)的基礎(chǔ)上，不飽和硅氧烷在負(fù)極聚合成sei膜，而且得到的sei膜更加均勻穩(wěn)定，可以在與硅含量匹配的范圍內(nèi)抑制硅基負(fù)極的膨脹，從而使得負(fù)極擁有更好的界面，減少了sei膜和隔膜的破壞，提高電池的循環(huán)性能和安全性能。同時(shí)，由于電解液能夠更好地浸潤(rùn)隔膜，提升了電池的保液能力，還能夠使得隔膜的受熱更均勻，避免隔膜收縮或破膜情況的發(fā)生，進(jìn)而提高了電池在高溫下的穩(wěn)定性和安全性。

8、此外，通過(guò)控制兩種無(wú)機(jī)粒子的質(zhì)量比，還可使陶瓷層具有較高的堆積密度，故而相對(duì)于常規(guī)陶瓷層而言，本發(fā)明電化學(xué)裝置中陶瓷層的安全性能更加優(yōu)異。

9、在本文中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對(duì)于數(shù)值范圍來(lái)說(shuō)，各個(gè)范圍的端點(diǎn)值之間、各個(gè)范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間，以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個(gè)或多個(gè)新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開。本文中，在沒(méi)有特別說(shuō)明的情況下，數(shù)據(jù)范圍均包括端點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種電化學(xué)裝置，其特征在于，所述電化學(xué)裝置包含正極片、負(fù)極片、隔膜和電解液，所述負(fù)極片包含負(fù)極集流體和位于負(fù)極集流體表面至少一側(cè)的負(fù)極活性物質(zhì)層，所述負(fù)極活性物質(zhì)層包含負(fù)極活性物質(zhì)，所述負(fù)極活性物質(zhì)包含硅基材料，所述隔膜包括基膜和設(shè)置于所述基膜至少一功能表面的陶瓷層，所述陶瓷層包括第一無(wú)機(jī)粒子和第二無(wú)機(jī)粒子，第一無(wú)機(jī)粒子的粒徑大于第二無(wú)機(jī)粒子的粒徑，所述電解液包含功能性添加劑，所述功能性添加劑包含不飽和硅氧烷化合物，所述電化學(xué)裝置滿足關(guān)系式0.05≤10*a/(b+c)≤47；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，不飽和硅氧烷化合物包含式i所示的化合物；

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，0.1≤a≤5，優(yōu)選地，0.2≤a≤2。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述功能性添加劑還包含其他功能性添加劑，所述其他功能性添加劑包括1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、1,3-丙烯磺酸內(nèi)酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、馬來(lái)酸酐、檸康酸酐、丁二酸酐、丁二腈、己二腈、乙二醇雙(丙腈)醚、1,3,6-己烷三腈中的至少一種；

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述電解液還包含有機(jī)溶劑和電解質(zhì)鋰鹽；

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，第一無(wú)機(jī)粒子的粒徑dv50為0.5μm-1.5μm；和/或

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，第一無(wú)機(jī)粒子和第二無(wú)機(jī)粒子彼此獨(dú)立地包含二氧化硅、勃姆石、氧化鎂、氫氧化鎂、三氧化二鋁、氧化鋅、二氧化鋯、氧化鈦、氮化硼、氮化鋁中的至少一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述陶瓷層的厚度為0.5μm-4μm；和/或

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述硅基材料包含硅碳負(fù)極材料和/或硅氧負(fù)極材料；和/或

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述正極片包括正極集流體和涂覆在正極集流體一側(cè)或兩側(cè)表面的正極活性物質(zhì)層，所述正極活性物質(zhì)層包括正極活性物質(zhì)；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，提供了電化學(xué)裝置，所述電化學(xué)裝置包含正極片、負(fù)極片、隔膜和電解液，所述負(fù)極片包含硅基材料，所述隔膜包括基膜和設(shè)置于所述基膜至少一功能表面的陶瓷層，所述陶瓷層包括兩種不同粒徑的無(wú)機(jī)粒子，所述電解液包含不飽和硅氧烷化合物，所述電化學(xué)裝置滿足關(guān)系式0.05≤10*A/(B+C)≤47；其中，所述電解液中不飽和硅氧烷化合物的質(zhì)量含量為A?wt％，0.1≤A≤10；第一無(wú)機(jī)粒子與第二無(wú)機(jī)粒子的質(zhì)量比為B，0.05≤B≤10；負(fù)極活性物質(zhì)中硅基材料的質(zhì)量含量為C?wt％，1≤C≤20。所述電化學(xué)裝置能夠改善現(xiàn)有硅基鋰離子電池的高溫循環(huán)性能、高溫存儲(chǔ)性能和爐溫性能。

技術(shù)研發(fā)人員：陳旭陽(yáng),邱亞明,王海,李素麗
受保護(hù)的技術(shù)使用者：珠海冠宇電池股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/28