电化学装置和电子装置的制作方法

本申请涉及电化学储能领域，具体地涉及电化学装置和电子装置。

背景技术：

1、伴随电化学储能技术的发展，对电化学装置(例如，锂离子电池)的能量密度和快充性能提出了越来越高的要求。现在提升电化学装置的能量密度的方法主要是通过增大极片的厚度实现的，但是极片的厚度增大之后，厚度方向的液相锂离子的传输阻力增大，动力学性能显著恶化。因此，期望这方面的进一步改进。

技术实现思路

1、本申请提供了一种电化学装置，电化学装置包括第一极片、第二极片和隔离膜。第一极片包括至少一个凸状第一活性材料层，凸状第一活性材料层的高度h1为80μm至2000μm。第二极片包括第二活性材料层，第二活性材料层的高度h2为80μm至2000μm。第一极片和第二极片中的一个为正极极片，第一极片和第二极片中的另一个为负极极片。凸状第一活性材料层被第二活性材料层围绕。隔离膜设置在第一极片和第二极片之间。通过使得凸状第一活性材料层被第二活性材料层围绕，将原本在正极极片/负极极片的厚度方向的锂离子传输进行转移，实现锂离子的横向传输，而正极极片/负极极片的厚度方向主要进行电子传输，由此可以实现正极极片/负极极片的厚度的大幅提升，实现电化学装置的能量密度和快充性能的兼顾，即在正极极片/负极极片的厚度增大的情况下仍然能够实现优异的快充性能。

2、在一些实施例中，在沿着凸状第一活性材料层的高度方向剖面图中，凸状第一活性材料层的第一宽度w1为50μm至520μm，邻近凸状第一活性材料层或者位于两个凸状第一活性材料层之间的第二活性材料层的第二宽度w2为50μm至520μm。应该理解，第一宽度w1可以对应于凸状第一活性材料层102在剖面图中，沿与于凸状第一活性材料层高度方向垂直的方向上，第一活性材料层102底部的长度，第一活性材料层的底部靠近与第一集流101体的表面，同样，第二宽度w2可以对应于第一宽度w1可以对应于第一活性材料层112在剖面图中，沿与于第二活性材料层102高度方向垂直的方向上，第二活性材料层102底部的长度，第二活性材料层的底部为靠近第二集流111体的表面；若第一集流体为正极集流体，则第一活性材料层为正极活性材料层，则，第二集流体为负极集流体，则第二活性材料层为负极活性材料层，反之亦然。由于此时锂离子在横向方向上传输，如果第一宽度或第二宽度太小，则形成相应活性材料层的难度较大，并且不利于充分发挥高能量密度；如果第一宽度或第二宽度太大，则不利于电化学装置的快充性能的充分发挥，即析锂窗口较小。在一些实施例中，第一宽度w1为50μm至200μm。此时，能够获得较佳的快充性能。

3、在一些实施例中，当第一极片为负极极片且第二极片为正极极片时，1＜(a1*b1*w1)/(a2*b2*w2)≤1.15；当第一极片为正极极片且第二极片为负极极片时，0.87≤(a1*b1*w1)/(a2*b2*w2)＜1；其中，a1为凸状第一活性材料层中的第一活性材料的克容量，b1为凸状第一活性材料层的压实密度，a2为第二活性材料层中的第二活性材料的克容量，b2为第二活性材料层的压实密度。

4、在一些实施例中，凸状第一活性材料层的高度h1为100μm至1000μm，第二活性材料层的高度h2为100μm至1000μm。

5、在一些实施例中，正极极片的活性材料层包括第一粘结剂，第一粘结剂包括聚四氟乙烯(ptfe)、聚(乙烯-四氟乙烯)(etfe)或全氟乙烯丙烯共聚物(fep)中的至少一种，第一粘结剂的纤维长度为5μm至50μm。在一些实施例中，负极极片的活性材料层包括第二粘结剂，第二粘结剂由混合粘结剂组成，混合粘结剂由聚四氟乙烯(ptfe)、聚(乙烯-四氟乙烯)(etfe)、全氟乙烯丙烯共聚物(fep)中的至少一种，和聚乙二醇、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯中的至少一种组成，第二粘结剂的纤维长度为5μm至50μm。

6、在一些实施例中，隔离膜包括聚合物、氧化物或硫化物中的至少一种。在一些实施例中，聚合物包括聚环氧乙烷基聚合物、聚碳酸酯基聚合物或聚硅氧烷基聚合物中的至少一种，氧化物包括钙钛矿型氧化物或am2(po4)3中的至少一种，其中，a选自li、na和k中的一种或多种，m选自ge、zr和ti中的一种或多种，硫化物包括li2s-p2s5或li10gep2s12中的至少一种。

7、在一些实施例中，凸状第一活性材料层为柱状、类锥形状、类圆台状或类梯形状。

8、本申请的实施例还提供了一种电子装置，包括上述的电化学装置。

9、本申请中的凸状第一活性材料层被第二活性材料层围绕，将原本在极片的厚度方向的锂离子传输进行转移，实现锂离子的横向传输，而极片的厚度方向主要进行电子传输，由此可以实现极片厚度的大幅提升，实现电化学装置的能量密度和快充性能的兼顾，即在正极极片/负极极片的厚度增大的情况下仍然能够实现优异的快充性能。

技术特征：

1.一种电化学装置，其包括：

2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，在沿着所述凸状第一活性材料层的高度方向的剖面图中，所述凸状第一活性材料层的第一宽度w1为50μm至520μm，邻近所述凸状第一活性材料层或者位于两个凸状第一活性材料层之间的所述第二活性材料层的第二宽度w2为50μm至520μm；沿垂直于所述高度的方向，所述凸状第一活性材料层底部的长度为第一宽度，所述第二活性材料层底部的长度为第二宽度。

3.根据权利要求2所述的电化学装置，其中，所述第一宽度w1为50μm至200μm。

4.根据权利要求2所述的电化学装置，其中，当所述第一极片为负极极片且所述第二极片为正极极片时，1＜(a1*b1*w1)/(a2*b2*w2)≤1.15；

5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述凸状第一活性材料层的高度h1为100μm至1000μm，所述第二活性材料层的高度h2为100μm至1000μm。

6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述正极极片的活性材料层包括第一粘结剂，所述第一粘结剂包括聚四氟乙烯、聚(乙烯-四氟乙烯)或全氟乙烯丙烯共聚物中的至少一种，所述第一粘结剂的纤维长度为5μm至50μm。

7.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述负极极片的活性材料层包括第二粘结剂，所述第二粘结剂由混合粘结剂组成，所述混合粘结剂由聚四氟乙烯、聚(乙烯-四氟乙烯)、全氟乙烯丙烯共聚物中的至少一种，和聚乙二醇、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯中的至少一种组成，所述第二粘结剂的纤维长度为5μm至50μm。

8.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述隔离膜包括聚合物、氧化物或硫化物中的至少一种，所述聚合物包括聚环氧乙烷基聚合物、聚碳酸酯基聚合物或聚硅氧烷基聚合物中的至少一种，所述氧化物包括钙钛矿型氧化物或am2(po4)3中的至少一种，其中，a选自li、na和k中的一种或多种，m选自ge、zr和ti中的一种或多种，所述硫化物包括li2s-p2s5或li10gep2s12中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的电化学装置，所述凸状第一活性材料层为柱状、类锥形状、类圆台状或类梯形状。

10.一种电子装置，包括根据权利要求1至9中任一项所述的电化学装置。

技术总结
本申请的实施例提供了电化学装置和电子装置。电化学装置包括第一极片、第二极片和隔离膜。第一极片包括至少一个凸状第一活性材料层，凸状第一活性材料层的高度H1为80μm至2000μm。第二极片包括第二活性材料层，第二活性材料层的高度H2为80μm至2000μm。第一极片和第二极片中的一个为正极极片，第一极片和第二极片中的另一个为负极极片。凸状第一活性材料层被第二活性材料层围绕。隔离膜设置在第一极片和第二极片之间。本申请中的凸状第一活性材料层被第二活性材料层围绕，将原本在极片的厚度方向的锂离子传输进行转移，实现锂离子的横向传输，而极片的厚度方向主要进行电子传输，由此可以实现极片厚度的大幅提升，实现电化学装置的能量密度和快充性能的兼顾。

技术研发人员：朱珊,吴飞
受保护的技术使用者：宁德新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25