(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211486888.5 (22)申请日 2022.11.25 (71)申请人 宁德新能源科技有限公司 地址 352100 福建省宁德市蕉城区漳湾镇 新港路1号 (72)发明人 任文臣　 (74)专利代理 机构 北京柏杉松知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11413 专利代理师 王宇　刘继富 (51)Int.Cl. H01M 10/0525(2010.01) H01M 4/13(2010.01) H01M 4/48(2010.01) H01M 4/587(2010.01) H01M 4/38(2006.01)H01M 4/62(2006.01) (54)发明名称 一种电化学装置和电子装置 (57)摘要 本申请提供了一种电化学装置和电子装置， 电化学装置包括正极极片、 负极极片和 隔离膜， 其中， 负极极片包括负极集流体、 负极活性物质 层和金属锂层， 负极活性物质层位于负极集流体 表面， 金属锂层位于负极活性物质层表面， 负极 活性物质层包括氧化亚硅颗粒和石墨颗粒； 电化 学装置在25℃， 采用1C充电和0.5C放电， 其容量 保持率在充放电循环测试中呈现先上升至100% 以上再下降的特点， 且容量保持率的最大值Hm和 容量保持率降低至100%时对应的循环次数Nn存 在如下关系： 10920≤10993Hm‑Nn≤11050。 通过 向负极极片引入 金属锂层， 以提高电化学装置的 能量密度和循环寿 命。 权利要求书1页 说明书9页 附图1页 CN 115548424 A 2022.12.30 CN 115548424 A 1.一种电化学装置， 其包括 正极极片、 负极 极片和隔离膜， 其中， 所述负极极片包括负极集流体、 负极活性物质层和金属锂层， 所述负极活性物质层位 于所述负极集流体表面， 所述金属锂层位于所述负极活性物质层表面， 所述负极活性物质 层包括氧化 亚硅颗粒和石墨颗粒； 所述电化学装置， 其容量保持率在25℃， 采用1C充电和0.5C放电的充放电循环测试中， 呈现先上升至100%以上再下降的特点， 且所述容量保持率的最大值Hm和所述容量保持率降 低至100%时对应的循环次数Nn存在如下关系： 10920≤10993Hm‑Nn≤11050。 2.根据权利要求1所述的 电化学装置， 其中， 基于负极活性物质层的质量， 所述氧化亚 硅颗粒的质量百分含量为1%至25%， 所述氧化亚硅颗粒粒度满足： 3 μm＜Dv50＜6 μm； Dv99＜ 16 μm。 3.根据权利要求1所述的电化学装置， 其中， 所述石墨颗粒粒度满足： 8 μm＜Dv50＜15μ m； Dv99＜28 μm。 4.根据权利要求1所述的电化学装置， 其中， 所述负极活性物质层的单位面积负载量为 3mg/cm2至7mg/cm2。 5.根据权利要求1所述的电化学装置， 其中， 所述负极活性物质层的厚度为25μm至40μ m， 循环40 0圈所述负极活性物质层的厚度为3 5 μm至50 μm。 6.根据权利要求1所述的电化学装置， 其中， 所述金属锂层的单位面积负载量为 0.094mg/ cm2至0.304mg/cm2。 7.根据权利要求1所述的电化学装置， 其 中， 所述金属锂层的厚度为0.2 μm至10 μm， 循环 400圈金属锂层被负极活性物质层吸 收， 所述金属锂层的厚度为0 μm。 8.根据权利要求1所述的电化学装置， 其中， 充电至2.70V至2.80V范围， 所述负极极片 中硅和锂元 素原子数量比为0.32至 0.74。 9.根据权利要求1所述的 电化学装置， 其中， 所述负极集流体表面涂覆有导电层， 所述 导电层的厚度为0.4 μm至 0.8 μm。 10.一种电子装置， 包括权利要求1至9中任一项所述的电化学装置 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115548424 A 2一种电化学装 置和电子 装置 技术领域 [0001]本申请涉及电化学技 术领域， 特别是 涉及一种电化学装置和电子装置 。 背景技术 [0002]随着手机、 电动汽车等用电设备耗电量的不断提升， 人们对作为电量来源的锂离 子电池要求也 随之提高。 目前， 产业界已经通过在负极中引入氧化亚硅提升锂离子电池的 能量密度。 然而， 氧化亚硅在首次嵌锂过程中会生成氧化锂和硅酸锂等不可逆产 物， 造成电 池的首次库伦效率低下， 从而会降低锂离 子电池的能量密度。 [0003]为了提高氧化亚硅负极的首次库 伦效率， 人们通常以热处理的方式对氧化亚硅进 行锂或镁原子掺杂， 在氧化亚硅内部预先生成氧化锂、 氧化镁、 硅酸锂或硅酸镁， 从而减少 锂离子电池在首次嵌锂时发生的不可逆反应。 [0004]然而， 这些热处理的方式会导致氧化亚硅快速地歧化为硅和二氧化硅， 硅 晶粒的 尺寸也随之长大。 硅晶粒 的长大会使氧化亚硅颗粒在嵌锂时的体积膨胀加剧， 导致负极活 性物质涂层孔隙率增大、 电解液消耗加速、 活性物质从集流体脱落等问题， 影响锂离子电池 的能量密度。 发明内容 [0005]本申请实施例的目的在于提供一种电化学装置和电子装置， 以提高电化学装置的 能量密度。 [0006]本申请的第一方面提供了一种电化学装置， 电化学装置包括正极极片、 负极极片 和隔离膜， 其中， 所述负极极片包括负极集流体、 负极活性物质层和金属锂层， 所述负极活 性物质层位于所述负极集流体表面， 所述金属锂层位于负极活性物质层表面， 所述负极活 性物质层包括氧化亚硅颗粒和石墨颗粒； 所述电化学装置的容量保持率在25℃， 采用1C充 电和0.5C放电的充放电循环测试中， 呈现先上升至100%以上再下降的特点， 且所述容量保 持率的最 大值Hm和所述容量保持率降低至100%时对 应的循环次数Nn存在如下 关系： 10920≤ 10993Hm‑Nn≤11050。 通过向负极极片引入金属锂层， 有利于抵消首次充电过程中不可逆反 应造成的锂损失， 也有利于使氧化亚硅颗粒充分地和金属锂层在封装前进行反应并膨胀， 降低封装后电化学装置体积膨胀， 从而提高电化学装置的能量密度和循环寿命。 [0007]在本申请的一些实施方案中， 基于负极活性物质层的质量， 所述氧化亚硅颗粒的 质量百分含量为1%至25%， 所述氧化亚硅颗粒粒度满足： 3 μm＜D v50＜6 μm； D v99＜16 μm。 通过 调控氧化亚硅颗粒的质量百分含量和粒度在上述范围内， 有利于提高电化学装置的能量密 度和循环寿命。 [0008]在本申请的一些实施方案中， 所述石墨颗粒粒度满足： 8 μm＜Dv50＜15μm； Dv99＜ 28 μm。 通过调控石墨颗粒粒度在上述范围内， 有利于提高电化学装置的能量密度和 循环寿 命。 [0009]在本申请的一些实施方案中， 所述负极活性物质 层的单位面积负载量为3mg/cm2说　明　书 1/9 页 3 CN 115548424 A 3