[发明专利]电化学装置和包含该电化学装置的电子装置

说明书

本申请涉及一种电化学装置及电子装置。本申请的电化学装置中包括电子中继体，其可添加至正极、负极、隔离膜或电解液中的至少一者中，该电子中继体包括紫精类化合物或四硫富瓦烯类化合物中的至少一种，该电子中继体在电化学装置中的质量百分含量为0.05%至5%。本申请的电化学装置具有良好的动力学性能。

技术领域

本申请属于电池技术领域，具体涉及一种电化学装置和包含该电化学装置的电子装置。

背景技术

随着锂电池的不断发展，越来越多的手机、笔记本、无人机等电子产品对使用体验追求越来越高，不仅需要产品高速性能体验，同时还希望有更高的续航能力，即更高的能量密度。但为实现产品能量密度，需要使用更高涂布重量等设计，导致动力学性能很难突破，甚至受设计限制，动力学性能更差。

现有技术中，从材料方面，一方面可通过对石墨进行包覆、或提高OI值等方案提升石墨动力学性能，另一方面可以对材料进行改性处理，提高放电动力学性能。从化学体系方面，常通过增加更多导电剂或减少电解液中成膜添加剂等方式，提升体系动力学性能。然而，现有技术的材料设计方案只能针对某些材料进行特殊优化处理，不具有普适性，化学体系方案则会增加体系中活性锂消耗，以损失电池使用寿命的方式弥补动力学性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请提供了一种电化学装置，该电化学装置中含有电子中继体，其可添加至正极、负极、电解液或隔离膜中，使得电化学装置表现出良好的动力学性能。本申请还提供了一种包含该电化学装置的电子装置。

在第一方面，本申请提供了一种电化学装置，包括正极、负极、隔离膜和电解液，正极包括正极活性材料层，负极包括负极活性材料层，满足如下（a）至（d）中的至少一者：（a）所述正极活性材料层包括正极活性材料和电子中继体，基于所述正极活性材料层的总质量，所述电子中继体的质量百分含量为A%，0.05≤A≤5；（b）所述负极活性材料层包括负极活性材料和电子中继体，基于所述负极活性材料层的总质量，所述电子中继体的质量百分含量为B%，0.05≤B≤5；（c）所述隔离膜包括电子中继体，基于所述正极活性材料层的总质量，所述电子中继体的质量百分含量为C%，0.05≤C≤5；（d）所述电解液包括电子中继体，基于所述正极活性材料层的总质量，所述电子中继体的质量百分含量为D%，0.05≤D≤5；其中，所述电子中继体包括紫精类化合物或四硫富瓦烯类化合物中的至少一种。

本申请中的电化学装置中，其正极、负极、隔离膜或电解液中的一者或多者包含紫精类化合物、四硫富瓦烯类化合物或酞菁类化合物的电子中继体，电子中继体在其中起到电子传递的作用，具有更好的离子及电子导电性，表现出良好的动力学性能。具体地，电子中继体在极片中的存在形式类似包覆，对于添加本申请的电子中继体的正极而言，特别是超高倍率放电时，正极极片通过电子中继体接受材料界面多余电子及锂离子，起到缓冲层作用，一方面通过有效平衡电子和离子传输速率，避免大量锂离子堵塞脱嵌锂通道，降低界面处的电荷转移阻抗，从而提高放电动力学性能，另一方面也可以避免溶剂或添加剂在界面处接受电子而发生过多氧化还原副反应，改性后的正极极片具有良好的电子及离子导电性，表现出良好的动力学性能。对于添加本申请的电子中继体的负极而言，在大倍率充电，即电流密度过大时，负极极片中的能够中转过量的电子，使锂离子与电子扩散速率相近，避免出现锂离子在表面接受电子析出的情况，电化学装置的充电窗口得到有效扩展，改性后的负极极片具有良好的电子及离子导电性，表现出良好的动力学性能。对于添加本申请的电子中继体的电解液或隔离膜而言，则可以兼顾正负极双侧动力学性能，但由于电子中继体的作用位点有限，其技术效果相比直接添加在极片中较弱。

本申请中，电子中继体的含量对于所制备的电化学装置的性能有重要影响，若含量过小，则电化学装置的动力学性能改善效果不显著，而若含量过大，则电化学装置的循环性能明显降低。

在本申请的一些实施方式中，A的取值可以为0.05、0.1、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5或它们之间的任意值。根据本申请的一些实施方式，0.1≤A≤2。