[发明专利]负极和包含其的电化学装置及电子装置

说明书

本申请涉及负极及包含该负极的电化学装置及电子装置。负极包括：负极集流体以及负极活性材料层，且负极活性材料层包含硅基材料。其中，硅基材料以负极活性材料层的总重量计的重量比R与负极集流体的绝对强度符合σ满足以下公式：K＝σ/(1.4×R+0.1)，其中K为关系系数，且关系系数大于或等于4000N/m。本申请电化学装置通过采用上述负极能够有效改善负极活性材料层的XY膨胀与变形，从而提升电化学装置的循环性能和安全性能。

技术领域

本申请涉及储能技术领域，尤其涉及负极以及包括该负极的电化学装置及电子装置。

背景技术

随着移动电子技术的高速发展，人们使用诸如手机、平板、笔记本电脑、无人机等的移动电子装置的频率和体验要求越来越高。因此，为电子装置提供能源的电化学装置(例如，锂离子电池)需要表现出更高的能量密度、更大的倍率、更高的安全性以及在反复充放电过程后更小的容量衰减。

在电化学装置领域中，采用具有高能量密度的材料作为负极活性材料是其中一个主要的研究方向。然而，具有高能量密度的材料(例如，硅基材料)往往存在与现有电芯结构不相匹配的问题，例如，电导性过低、膨胀率过高、加工性能不足等等。因此，针对采用高能量密度的材料作为负极活性材料的电化学装置，对其电芯结构(例如，负极、隔离膜及正极)的改进与优化是目前急需的研究课题。

发明内容

本申请提供一种负极和包含该负极的电化学装置及电子装置以试图在至少某种程度上解决至少一个存在于相关领域中的问题。

根据本申请的一个方面，本申请提供了一种负极，负极包括：负极集流体以及负极活性材料层，且负极活性材料层包含硅基材料。以负极活性材料层的总重量计，硅基材料的重量比R与负极集流体的绝对强度σ符合满足以下公式：K＝σ/(1.4×R+0.1)，其中K为关系系数，且关系系数大于或等于约4000N/m。

本申请负极通过限定硅基材料的重量比与负极集流体的绝对强度之间的关系，能够有效的降低负极活性材料层在充放电循环过程中的XY膨胀与变形，进而降低电化学装置的循环膨胀率并提高其循环性能及安全性能。

根据本申请的另一个方面，本申请提供了一种电化学装置，其包括：正极、隔离膜以及上述负极。

根据本申请的另一个方面，本申请提供了一种电子装置，电子装置包含上述的电化学装置。

本申请实施例的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述、显示、或是经由本申请实施例的实施而阐释。

附图说明

在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本申请的实施例。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。

图1为本申请实施例1与实施例6的循环容量曲线图。

图2为本申请实施例1与实施例6的锂离子电池循环膨胀率曲线图。

图3为本申请实施例16的X射线衍射图。

图4为本申请实施例19的X射线衍射图。

具体实施方式

本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。在本申请说明书全文中，将相同或相似的组件以及具有相同或相似的功能的组件通过类似附图标记来表示。在此所描述的有关附图的实施例为说明性质的、图解性质的且用于提供对本申请的基本理解。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。