电化学装置和电子装置的制作方法

本技术涉及电化学，特别是涉及一种电化学装置和电子装置。

背景技术：

1、电化学装置，如锂离子电池，因其具有高能量密度、高功率密度、自放电小、无记忆效应和较长的循环寿命等优点而被广泛应用于3c电子产品、动力汽车和储能电站等众多领域。随着新能源汽车产业和大规模电化学储能系统的高速发展，市场对锂离子电池的需求也不断增大。

2、通过对废旧锂离子电池中的材料进行回收利用，可缓解原材料供应链紧张的问题，降低生产成本，并有效解决废旧锂离子电池带来的环境污染问题。但是，回收型锂离子电池正极材料由于原材料回收源多样性及回收工艺的制约，导致杂质金属颗粒在正极材料制备过程中难以去除。因此，从废旧锂离子电池中回收的正极材料往往含有杂质金属颗粒，另外，在锂离子电池生产过程中由于设备磨损等原因也会导致杂质金属颗粒进入正极极片，杂质金属颗粒可能会直接刺穿隔膜或在锂离子电池充放电过程中在负极形成金属枝晶刺穿隔膜造成内短路，导致锂离子电池发生自放电甚至起火、爆炸。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种电化学装置和电子装置，以减小电化学装置自放电，同时兼顾电化学装置的高温循环性能和高温存储性能。具体技术方案如下：

2、本技术的第一方面提供了一种电化学装置，其包括正极极片、隔膜和电解液；电解液包括添加剂a，添加剂a为含孤对电子有机添加剂；正极极片包括正极材料层，正极材料层包括正极活性材料和金属杂质元素m，正极活性材料包括磷酸铁锂化合物、锰酸锂化合物、锰酸锂化合物或钴酸锂化合物中的至少一种，金属杂质元素m包括cu、zn、fe、ni或cr中的至少一种，基于正极活性材料的质量，金属杂质元素的质量百分含量为t ppm，1≤t≤500；隔膜包括多孔基材和设置在多孔基材至少一个表面的多孔涂层，隔膜的厚度为xμm，7≤x≤35，隔膜的孔隙率为y％，10≤y≤60，隔膜刺穿强度为z gf，300≤z≤1500。通过上述设置，可有效改善电化学装置充放电过程中金属杂质元素在负极形成枝晶造成内短路的现象，减小电化学装置自放电，同时兼顾电化学装置的高温循环性能和高温存储性能。

3、在本技术的一些实施方案中，添加剂a包括含n杂环化合物、亚磷酸酯类化合物、腈类化合物中的至少一种。电解液包括本技术范围内的添加剂a，有利于在正极极片表面形成钝化层，抑制正极材料层中金属杂质元素的溶解析出，改善电化学装置在充放电过程中金属杂质元素在负极形成枝晶造成内短路的现象，减小电化学装置自放电。

4、在本技术的一些实施方案中，含n杂环化合物包括吡啶类化合物、喹喔啉、异喹啉、酚嗪、1,5-萘啶、吡嗪或哒嗪中的至少一种；吡啶类化合物包括吡啶、2-氟吡啶、3-氟吡啶、4-氟吡啶、2,3-二氟吡啶、2,4-二氟吡啶、2,5-二氟吡啶、3,4-二氟吡啶、2,3,4-三氟吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2-乙基吡啶、3-乙基吡啶、n-甲基吡咯、2,6-二甲基吡啶、4-乙基吡啶、3,5-二甲基吡啶、4,4’-联吡啶、4-乙炔基吡啶、4-苯基吡啶或吡啶并[3,4-b]吡嗪中的至少一种；亚磷酸酯类化合物包括亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三丙酯、亚磷酸三丁酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三丙烯酯、亚磷酸三丙炔酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、亚磷酸二甲乙酯、氰甲基磷酸二乙酯或氰乙基磷酸二乙酯中的至少一种；腈类化合物包括乙腈、丙腈、丁腈、戊腈、己腈、庚腈、辛腈、异丁腈、烯丙基腈、6-庚炔腈、环己甲腈、2-环戊基乙腈、丙二腈、丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、甲基戊二腈、2-丙基戊腈、1,2-双(氰乙氧基)乙烷、1,4-二氰基-2-丁烯、1,3,6-己三腈、1,3,5-环己三腈、1,3,5-苯三腈、1,2,3-三(2-氰氧基)丙烷或3-甲氧基丙腈中的至少一种。电解液包括本技术范围内的添加剂a，有利于在正极极片表面形成钝化层，抑制正极材料层中金属杂质元素的溶解析出，改善电化学装置在充放电过程中金属杂质元素在负极形成枝晶造成内短路的现象，减小电化学装置自放电。

5、在本技术的一些实施方案中，基于电解液的质量，添加剂a的质量百分含量为a％，0.1≤a≤4。通过调控电解液中添加剂a的质量百分含量在本技术的范围内，有利于在正极极片表面形成合适厚度的钝化层，进一步抑制正极材料层中金属杂质元素的溶解析出，改善电化学装置在充放电过程中金属杂质元素在负极形成枝晶造成内短路的现象，减小电化学装置自放电，同时，还可以减少副反应的发生，改善电解液在高温下的产气，兼顾电化学装置的高温循环性能和高温存储性能。

6、在本技术的一些实施方案中，基于电解液的质量，添加剂a的质量百分含量为a％，10≤t/a≤1000。通过调控金属杂质元素的质量百分含量和添加剂a的质量百分含量的比值在本技术的范围内，有利于在正极极片表面形成钝化层，抑制正极材料层中金属杂质元素的溶解析出，改善电化学装置在充放电过程中金属杂质元素在负极形成枝晶造成内短路的现象，减小电化学装置自放电。

7、在本技术的一些实施方案中，电解液包括非水有机溶剂，非水有机溶剂包括链状碳酸酯类化合物或链状羧酸酯类化合物中的至少一种，在25℃条件下，链状碳酸酯类化合物的粘度≤0.7mpa·s，链状羧酸酯类化合物的粘度≤0.7mpa·s。通过调控非水有机溶剂中链状碳酸酯类化合物和链状羧酸酯类化合物的粘度在本技术的范围内，可使电解液具有合适的粘度，有利于改善电化学装置的动力学性能。

8、在本技术的一些实施方案中，多孔基材包括以下任一种聚合物或两种以上的混合物形成的聚合物膜、多层聚合物膜或无纺布：聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯二甲酰苯二胺、聚酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯并咪唑、聚醚砜、聚苯醚、环烯烃共聚物、聚苯硫醚、聚乙烯萘。隔膜包括本技术范围内的多孔基材，有利于形成稳定锂离子传输通路，减小隔膜界面阻抗，提升电化学装置倍率性能和循环性能。

9、在本技术的一些实施方案中，多孔涂层包括粘结剂和无机颗粒；粘结剂包括偏二氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、偏二氟乙烯-三氯乙烯的共聚物、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚酰亚胺、聚氧化乙烯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰基乙基聚乙烯醇、氰基乙基纤维素、氰基乙基蔗糖、支链淀粉、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯的共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、苯乙烯-丁二烯的共聚物或聚偏二氟乙烯中的至少一种；无机颗粒包括三氧化二铝、二氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。隔膜包括多孔涂层，多孔涂层包括本技术范围内的粘结剂和无机颗粒，有利于提高隔膜的抗穿刺性能，减小枝晶刺穿隔膜造成内短路的风险，进一步减小电化学装置自放电。

10、在本技术的一些实施方案中，多孔基材的厚度为bμm，多孔涂层的厚度为cμm，2≤b/c≤7。通过调控多孔基材的厚度和隔膜的厚度的比值在本技术的范围内使隔膜涂层具有合适的厚度，可有效减小枝晶刺穿隔膜造成内短路的风险，进一步减小电化学装置自放电；同时，还有利于活性金属离子(例如li+)的传输，有利于提高电化学装置的高温循环性能和高温存储性能并且兼顾电化学装置的能量密度。

11、在本技术的一些实施方案中，电化学装置满足以下特征中的至少一者：(a)基于电解液的质量，添加剂a的质量百分含量为a％，0.1≤a≤1；(b)20≤x≤35；(c)2≤b/c<5；(d)10≤y≤30；(e)1000≤z≤1500。电化学装置满足上述特征中的至少一者，可进一步改善电化学装置充放电过程中金属杂质元素在负极形成枝晶造成内短路的现象，减小电化学装置自放电，兼顾电化学装置的高温循环性能和高温存储性能。

12、在本技术的一些实施方案中，电化学装置满足以下特征中的至少一者：(a)基于电解液的质量，添加剂a的质量百分含量为a％，1<a≤4；(b)7≤x<20；(c)5≤b/c≤7；(d)30<y≤60；(e)300≤z<1000。电化学装置满足上述特征中的至少一者，可进一步改善电化学装置充放电过程中金属杂质元素在负极形成枝晶造成内短路的现象，减小电化学装置自放电，兼顾电化学装置的高温循环性能和高温存储性能。

13、本技术的第二方面提供了一种电子装置，其包括本技术第一方面提供的电化学装置。本技术提供的电化学装置具有较低的自放电、良好的高温循环性能和良好的高温存储性能，因此，本技术第二方面提供的电子装置具有较长的使用寿命。

14、本技术的有益效果：

15、本技术通过控制电解液的添加剂、正极材料层中的金属杂质元素m的含量、和隔膜的厚度、孔隙率、刺穿强度，可有效改善电化学装置充放电过程中金属杂质元素在负极形成枝晶造成内短路的现象，减小电化学装置自放电，兼顾电化学装置的高温循环性能和高温存储性能。

16、当然，实施本技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。