本申請涉及電化學(xué)儲能領(lǐng)域，具體地涉及電化學(xué)裝置和電子裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著市場對電子設(shè)備長續(xù)航需求的不斷提升，提升電化學(xué)裝置(例如，鋰離子電池)的能量密度迫在眉睫，提高工作電壓是提升電化學(xué)裝置能量密度的一種有效方式。但是，提高工作電壓后，可能帶來正極材料釋氧、電解液分解、電芯產(chǎn)氣和循環(huán)跳水等問題，因此，迫切需要開發(fā)一種兼具高能量密度、長循環(huán)性能以及高安全性的電化學(xué)裝置。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N電化學(xué)裝置以及電子裝置，以在兼具高能量密度的同時，提高電化學(xué)裝置的循環(huán)性能以及安全性能。

2、本申請第一方面，提供了一種電化學(xué)裝置，電化學(xué)裝置包括正極極片。正極極片包括正極活性材料層，正極活性材料層包括正極活性材料，正極活性材料包括鋰過渡金屬復(fù)合氧化物，鋰過渡金屬復(fù)合氧化物含有ni元素、mn元素、b元素和m元素，其中m元素包括na元素或k元素中的至少一種。以0.2c的電流對電化學(xué)裝置進行充放電，電化學(xué)裝置放電的容量電壓微分dq/dv與電壓v的關(guān)系曲線在4.1v以上具有特征峰。本申請的電化學(xué)裝置，一方面，由于正極活性材料具有m元素摻雜，可提升正極活性材料在高電壓下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時，由于正極活性材料表面氧空位的存在，抑制了正極活性材料的表面釋氧，使得電化學(xué)裝置在高電壓區(qū)間具有可逆的放電容量，從而大幅提升電化學(xué)裝置的能量密度。另一方面，正極活性材料中含有的b元素包覆在正極活性材料表面，可進一步抑制正極活性材料的表面釋氧，減少電解液與正極活性材料表面的直接接觸，抑制了電解液的分解以及副反應(yīng)的發(fā)生，從而改善電化學(xué)裝置的循環(huán)性能以及高溫存儲性能。

3、在一些實施例中，鋰過渡金屬復(fù)合氧化物中，b元素的摩爾含量為a，ni元素的摩爾含量為b，mn元素的摩爾含量為c，m元素的摩爾含量為d。在一些實施例中，0.01≤a/(b+c)≤0.1。進一步地，在一些實施例中，0.02≤a/(b+c)≤0.07。如此，可更好地抑制正極活性材料的表面釋氧，改善電化學(xué)裝置的循環(huán)性能以及高溫存儲性能。

4、在一些實施例中，0.01≤d/(b+c)≤0.15。進一步地，在一些實施例中，0.03≤d/(b+c)≤0.08。如此，可進一步提升正極活性材料在高電壓下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并降低對電化學(xué)裝置容量的影響。

5、在一些實施例中，0.3≤b/(b+c)≤0.7。如此，可提高正極活性材料的放電克容量，從而提高電化學(xué)裝置的能量密度。

6、在一些實施例中，電化學(xué)裝置還包括負極極片，電化學(xué)裝置處于滿放狀態(tài)時，負極極片中m元素的摩爾含量為e、li元素的摩爾含量為f，滿足：0.03≤e/f≤0.09。本申請的電化學(xué)裝置中，正極活性材料中引入的m元素，在化成以及后續(xù)的充放電過程中，m元素會從正極溶出，經(jīng)電解液沉積在負極，從而使得負極表面的固態(tài)電解質(zhì)界面(sei)膜成分中含有m元素的碳酸鹽，m元素的碳酸鹽電子親和度高，促進sei膜的持續(xù)生長，優(yōu)化負極表面sei膜的成膜過程，使得形成的sei膜更致密穩(wěn)定，同時提高sei膜的粘彈性和柔韌性，減少表面裂痕。另外，m元素的碳酸鹽可提升li+遷移速率，并且還可以減少循環(huán)和高溫存儲過程中電解液在負極側(cè)的分解產(chǎn)氣，進而提高電化學(xué)裝置的循環(huán)性能和高溫存儲性能。

7、在一些實施例中，電化學(xué)裝置處于滿放狀態(tài)時，鋰過渡金屬復(fù)合氧化物中，m元素的摩爾含量為g，li元素的摩爾含量為h，滿足：0.02≤g/h≤0.1。如此，可促進電化學(xué)裝置兼具較高的能量密度以及良好的循環(huán)和高溫存儲性能。

8、在一些實施例中，電化學(xué)裝置處于滿充狀態(tài)時，對正極極片進行x射線衍射表征，在36°至37.5°的范圍內(nèi)具有衍射峰a，衍射峰a的峰強度為ia，在43.5°至45°的范圍內(nèi)具有衍射峰b，衍射峰b的峰強度為ib，滿足：1.7≤ia/ib≤2。如此，正極活性材料在滿充狀態(tài)下具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而可提高電化學(xué)裝置的循環(huán)性能以及高溫存儲性能。

9、在一些實施例中，鋰過渡金屬復(fù)合氧化物包括基體和包覆層，基體包含ni元素、mn元素和m元素，包覆層包含b元素。基體中m元素的摻雜，提高了正極活性材料在高電壓下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；同時，含b元素的包覆層可以抑制正極活性材料的表面釋氧，減少電解液與正極活性材料表面的直接接觸，抑制了電解液的分解以及副反應(yīng)的發(fā)生，從而改善電化學(xué)裝置的循環(huán)性能和高溫存儲性能。

10、在一些實施例中，包覆層包含含b氧化物。

11、在一些實施例中，鋰過渡金屬復(fù)合氧化物包括由一次顆粒組成的二次顆粒。如此，可提升電化學(xué)裝置的動力學(xué)性能。

12、在一些實施例中，二次顆粒的平均直徑為6μm至14μm。

13、在一些實施例中，二次顆粒的內(nèi)部包括孔洞。如此，可為二次顆粒充放電過程中的應(yīng)變提供緩沖空間，降低二次顆粒破裂的風(fēng)險，進而提升電化學(xué)裝置的循環(huán)性能和高溫存儲性能。

14、在一些實施例中，二次顆粒具有由內(nèi)部向表面延伸的縫隙。如此，可促進二次顆粒內(nèi)部鋰離子的脫嵌，提升電化學(xué)裝置的動力學(xué)性能。

15、在一些實施例中，鋰過渡金屬復(fù)合氧化物具有屬于r-3m空間群的層狀晶體結(jié)構(gòu)。

16、在一些實施例中，鋰過渡金屬復(fù)合氧化物包括lix1mx2niy1coy2mny3ry4by5oz1tz2，0.6≤x1≤1.2，0.01≤x2≤0.15，0.3≤y1≤0.7，0≤y2≤0.3，0.3≤y3≤0.7，0≤y4≤0.2，0<y5≤0.1，1.8≤z1≤2.2，0≤z2≤0.2，其中，元素m包括na或k中的至少一種，元素r包括ca、sr、ba、al、fe、mg、si、p、s、ti、v、cr、cu、zn、ga、ge、zr、mo、w、y、nb、in、sn、pb、sb、ce、la、ta或hf中的至少一種，且元素t包括f、cl、br、i或n中的至少一種。

17、本申請第二方面，還提供了一種電子裝置，包括上述的電化學(xué)裝置。

技術(shù)特征：

1.一種電化學(xué)裝置，其特征在于，包括正極極片，其中，所述正極極片包括正極活性材料層，所述正極活性材料層包括正極活性材料，所述正極活性材料包括鋰過渡金屬復(fù)合氧化物，所述鋰過渡金屬復(fù)合氧化物含有ni元素、mn元素、b元素和m元素，其中m元素包括na元素或k元素中的至少一種；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述鋰過渡金屬復(fù)合氧化物中，b元素的摩爾含量為a，ni元素的摩爾含量為b，mn元素的摩爾含量為c，m元素的摩爾含量為d，滿足以下條件中的至少一者：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，滿足以下條件中的至少一者：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述電化學(xué)裝置滿足以下條件中的至少一者：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述電化學(xué)裝置處于滿充狀態(tài)時，對所述正極極片進行x射線衍射表征，在36°至37.5°的范圍內(nèi)具有衍射峰a，所述衍射峰a的峰強度為ia，在43.5°至45°的范圍內(nèi)具有衍射峰b，所述衍射峰b的峰強度為ib，滿足：1.7≤ia/ib≤2。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述鋰過渡金屬復(fù)合氧化物包括基體和包覆層，所述基體包含ni元素、mn元素和m元素，所述包覆層包含b元素。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述包覆層包含含b氧化物。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，所述鋰過渡金屬復(fù)合氧化物包括由一次顆粒組成的二次顆粒，滿足以下條件中的至少一者：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于，滿足以下條件中的至少一者：

10.一種電子裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的電化學(xué)裝置。

技術(shù)總結(jié)
一種電化學(xué)裝置和電子裝置。電化學(xué)裝置包括正極極片。正極極片包括正極活性材料層，正極活性材料層包括正極活性材料，正極活性材料包括鋰過渡金屬復(fù)合氧化物，鋰過渡金屬復(fù)合氧化物含有Ni元素、Mn元素、B元素和M元素，其中M元素包括Na元素或K元素中的至少一種。以0.2C的電流對電化學(xué)裝置進行充放電，電化學(xué)裝置放電的容量電壓微分dQ/dV與電壓V的關(guān)系曲線在4.1V以上具有特征峰。該電化學(xué)裝置能夠兼具高能量密度以及優(yōu)異的循環(huán)性能和高溫存儲性能。

技術(shù)研發(fā)人員：周娟,郎野,李高鋒,程世楊
受保護的技術(shù)使用者：寧德新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9