电解液、包含该电解液的电化学装置及电子装置的制作方法

1.本技术涉及电化学技术领域，具体涉及一种电解液、包含该电解液的电化学装置及电子装置。


背景技术：

2.锂离子电池具有储能密度大、开路电压高、自放电率低、循环寿命长、安全性好等优点，现已作为电源广泛应用于相机、手机、无人机、笔记本电脑和智能手表等电子产品。
3.随着锂离子电池的使用范围不断扩大，市场对锂离子电池提出了更高的要求，例如要求锂离子电池在具有高能量密度的同时，还具有更长的寿命和更好的循环性能。但在提升锂离子电池能量密度的同时，往往会加速电解液的分解，从而影响锂离子电池的使用寿命和循环性能。因此，有鉴于此，开发一种合适的电解液成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种电解液、包含该电解液的电化学装置及电子装置，以改善电化学装置的循环性能。具体技术方案如下：
5.本技术的第一方面提供了一种电解液，其包括式(i)所示化合物，基于电解液的质量，式(i)所示化合物的质量百分含量为0.05％至5％：
[0006][0007]
其中，
[0008]
r1选自氢、经取代或未经取代的c1至c10的烷基、经取代或未经取代的c2至c10的烯基、经取代或未经取代的c2至c10的炔基、经取代或未经取代的c6至c10的芳基、经取代或未经取代的c2至c10的杂芳基、经取代或未经取代的c3至c10的脂环烃基、经取代或未经取代的c1至c10的杂环基、经取代或经未取代的含杂原子的官能团；经取代时，取代基各自独立地选自卤原子、c1至c3的烷基、c2至c3的烯基或c2至c3的炔基；杂芳基、杂环基中的杂原子各自独立地选自b、n、o、si、p或s，含杂原子的官能团选自含硫氧双键官能团或含p-o官能团中的至少一种；
[0009]r11
和r
12
各自独立地选自经取代或未经取代的c1至c10的亚烷基、经取代或未经取代的c2至c10的亚烯基，经取代时，取代基各自独立选自卤原子、c1至c3的烷基、c2至c4的烯基或c2至c4的炔基。
[0010]
在本技术的一些实施方案中，电解液包括下述化合物i-1至i-15中的至少一种：
[0011][0012]
式(i)所示化合物中包括含氮不饱和砜官能团，有利于在正极形成稳定的正极电解质界面(cei)、在负极形成稳定的固体电解质界面(sei)，以及提高电解液的稳定性来抑制电解液的分解，从而提高电化学装置的循环性能；还有利于减缓电化学装置阻抗的增加，从而提高电化学装置的存储性能。
[0013]
在本技术的一些实施方案中，电解液还包括含锂添加剂，基于电解液的质量，含锂添加剂的质量百分含量为0.01％至2％，含锂添加剂包括含硼类锂盐和/或磷酸酯类锂盐。通过调控含锂添加剂的质量百分含量在上述范围内，含硼类锂盐或磷酸酯类锂盐能够与式(i)所示化合物形成协同作用，以提高电解液的稳定性，从而提高电化学装置的循环性能。
[0014]
在本技术的一些实施方案中，含硼类锂盐包括四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂或二氟草酸硼酸锂中的至少一种，磷酸酯类锂盐包括二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂或四氟草酸磷酸锂中的至少一种。通过选择上述含硼类锂盐和/或磷酸酯类锂盐，在不影响电化学装置电化学性能的前提下，使得含锂添加剂与式(i)所示化合物之间能够形成良好的协同作用，以提高电化学装置的循环性能。
[0015]
在本技术的一些实施方案中，电解液还包括含硫氧双键化合物，基于电解液的质量，含硫氧双键化合物的质量百分含量为0.01％至10％，含硫氧双键化合物包括1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、1,3-丙二磺酸酐、硫酸乙烯酯、4-甲基硫酸乙烯酯、2,4-丁磺内酯、1-甲基-1,3-丙磺酸内酯、1-氟-1,3-丙磺酸内酯、2-氟-1,3-丙磺酸内酯或3-氟-1,3-丙磺酸内酯中的至少一种。通过调控含硫氧双键化合物的质量百分含量在上述范围内，有利于同时改善电化学装置的循环性能和动力学性能。通过选择上述含硫氧双键化合物更有利于与式(i)所示化合物之间形成协同作用，以提高电化学装置的循环性能。
[0016]
在本技术的一些实施方案中，电解液还包括多腈类化合物，基于电解液的质量，多腈类化合物的质量百分含量为0.01％至10％，多腈化合物包括丁二腈、己二腈、1,4-二氰基-2-丁烯、1,2-双(2-氰基乙氧基)乙烷、1,3,6-己烷三腈、1,2,3-三(2-氰基乙氧基)丙烷、三(2-氰基乙基)膦、戊二腈、2-甲基戊二腈、2-亚甲基戊二腈、庚二腈、1,3,5-戊烷三腈或4-(2-氰乙基)庚二腈中的至少一种。通过调控多腈类化合物的质量百分含量在上述范围内，有利于同时改善电化学装置的循环性能和动力学性能。通过选择上述多腈类化合物，更有利于与式(i)所示化合物之间形成协同作用，以提高电化学装置的循环性能。
[0017]
在本技术的一些实施方案中，电解液还包括式(iii)所示的环状碳酸酯类化合物，基于电解液的质量，环状碳酸酯类化合物的质量百分含量为0.01％至30％：
[0018][0019]
其中，r3选自经取代或未经取代的c1至c6亚烷基、经取代或未经取代的c2至c6亚烯基；经取代时，取代基各自独立地选自卤原子、c1至c6烷基或c2至c6烯基。
[0020]
在本技术的一些实施方案中，电解液还包括下述化合物iii-1至iii-8中的至少一种：
[0021][0022]
通过调控式(iii)所示环状碳酸酯类化合物的质量百分含量在上述范围内，有利于改善电化学装置的循环性能和存储性能。通过选择上述环状碳酸酯类化合物，有利于与式(i)所示化合物之间形成协同作用，以提高电化学装置的循环性能和存储性能。
[0023]
本技术的第二方面提供了一种电化学装置，其包括前述任一实施方案中的电解液。本技术提供的电解液具有良好的稳定性，从而本技术提供的电化学装置具有良好的循环性能和存储性能。
[0024]
在本技术的一些实施方案中，电化学装置还包括隔离膜，隔离膜包含聚烯烃基材层和设置于聚烯烃基材层上的聚合物层和/或无机层；聚合物层包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚酰亚胺、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、丙烯酸-苯乙烯共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸钠或羧甲基纤维素钠中的至少一种；无机层包括勃姆石、mg(oh)2、srtio3、sno2、ceo2、mgo、nio、cao、zno、zro2、y2o3、al2o3、tio2或sic中的至少一种。上述隔离膜具有良好的稳定性，有利于提高电化学装置的循环性能。
[0025]
本技术的第三方面提供了一种电子装置，其包括前述任一实施方案中的电化学装置。本技术提供的电化学装置具有良好的循环性能和存储性能，从而本技术提供的电子装置具有较长的使用寿命和良好的使用性能。
[0026]
本技术提供了一种电解液，电解液包括式(i)所示化合物，基于电解液的质量，式(i)所示化合物的质量百分含量为0.05％至5％。式(i)所示化合物中包括含氮不饱和砜官能团，有利于在正极形成稳定的cei、在负极形成稳定的sei，以及提高电解液的稳定性来抑制电解液的分解，从而提高电化学装置的循环性能；还有利于减缓电化学装置阻抗的增加，从而提高电化学装置的存储性能。
具体实施方式
[0027]
为使本技术的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照实施例，对本技术进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他技术方案，都属于本申
请保护的范围。
[0028]
需要说明的是，本技术的具体实施方式中，以锂离子电池作为电化学装置的例子来解释本技术，但是本技术的电化学装置并不仅限于锂离子电池。
[0029]
本技术的第一方面提供了一种电解液，其包括式(i)所示化合物，基于电解液的质量，式(i)所示化合物的质量百分含量为0.05％至5％，优选为0.1％至5％：
[0030][0031]
其中，
[0032]
r1选自氢、经取代或未经取代的c1至c10的烷基、经取代或未经取代的c2至c10的烯基、经取代或未经取代的c2至c10的炔基、经取代或未经取代的c6至c10的芳基、经取代或未经取代的c2至c10的杂芳基、经取代或未经取代的c3至c10的脂环烃基、经取代或未经取代的c1至c10的杂环基、取代或未经取代的含杂原子的官能团；经取代时，取代基各自独立地选自卤原子、c1至c3的烷基、c2至c3的烯基或c2至c3的炔基；杂芳基、杂环基中的杂原子各自独立地选自b、n、o、si、p或s，含杂原子的官能团选自含硫氧双键官能团或含p-o官能团中的至少一种；
[0033]r11
和r
12
各自独立地选自经取代或未经取代的c1至c10的亚烷基、经取代或未经取代的c2至c10的亚烯基，经取代时，取代基各自独立选自卤原子、c1至c3的烷基、c2至c4的烯基或c2至c4的炔基。
[0034]
优选地，式(i)所示化合物可以为下述化合物i-1至i-15中的任意一种。在本技术的一些实施方案中，电解液包括下述化合物i-1至i-15中的至少一种：
[0035][0036]
例如，式(i)所示化合物的质量百分含量可以为0.05％、0.1％、1％、2％、3％、4％、5％或为其间的任意范围。本技术提供的电解液包括式(i)所示化合物，式(i)所示化合物中包括含氮不饱和砜官能团，有利于在正极形成稳定的cei、在负极形成稳定的sei，以及提高电解液的稳定性来抑制电解液的分解，从而提高电化学装置的循环性能；还有利于减缓电化学装置阻抗的增加，从而提高电化学装置的存储性能。但是，当式(i)所示化合物的质量百分含量过低时(例如低于0.05％)，不利于形成稳定的cei和sei。当式(i)所示化合物的质
量百分含量过高时(例如高于5％)，电解液的粘度增加，而且形成的cei和sei的阻抗增加，会影响电化学装置的动力学性能(例如倍率性能)。通过调控式(i)所示化合物的质量百分含量在上述范围内，有利于提高电化学装置的循环性能和存储性能，以及使电化学装置具有良好的动力学性能。
[0037]
在本技术的一些实施方案中，电解液还包括含锂添加剂，基于电解液的质量，含锂添加剂的质量百分含量为0.01％至2％。含锂添加剂包括含硼类锂盐和/或磷酸酯类锂盐，优选地，含硼类锂盐包括四氟硼酸锂(libf4)、二草酸硼酸锂(libob)或二氟草酸硼酸锂(lidfob)中的至少一种，磷酸酯类锂盐包括二氟磷酸锂(lipo2f2)、二氟双草酸磷酸锂(lidfop)或四氟草酸磷酸锂(litfop)中的至少一种。例如，含锂添加剂的质量百分含量可以为0.01％、0.05％、0.1％、1％、1.5％、2％或为其间的任意范围。含锂添加剂中包括含硼类锂盐和/或磷酸酯类锂盐，含硼类锂盐或磷酸酯类锂盐能够与式(i)所示化合物形成协同作用，以提高电解液的稳定性，从而提高电化学装置的循环性能。但是，当含锂添加剂的质量百分含量过低时(例如低于0.01％)，会影响电化学装置的电化学性能；当含锂添加剂质量百分含量过高时(例如高于2％)，不利于含锂添加剂与式(i)所示化合物之间形成协同作用以改善电化学装置的循环性能。通过选择上述含锂添加剂并调控含锂添加剂的质量百分含量在上述范围内，在不影响电化学装置电化学性能的前提下，使得含锂添加剂与式(i)所示化合物之间能够形成良好的协同作用，以提高电化学装置的循环性能。
[0038]
在本技术的一些实施方案中，电解液还包括含硫氧双键化合物，基于电解液的质量，含硫氧双键化合物的质量百分含量为0.01％至10％，优选为0.1％至8％，含硫氧双键化合物的质量百分含量为0.01％至10％，含硫氧双键化合物包括1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、1,3-丙二磺酸酐、硫酸乙烯酯、4-甲基硫酸乙烯酯、2,4-丁磺内酯、1-甲基-1,3-丙磺酸内酯、1-氟-1,3-丙磺酸内酯、2-氟-1,3-丙磺酸内酯或3-氟-1,3-丙磺酸内酯中的至少一种。例如，含硫氧双键化合物的质量百分含量可以为0.01％、0.1％、1％、3％、5％、8％、9％、10％或为其间的任意范围。本技术发明人发现，上述含硫氧双键化合物具有良好的抗氧化性能，能够提高电解液的稳定性从而提高电化学装置的循环性能；此外，当负极存在析锂现象时，能够在析出的锂金属表面形成一层保护膜，从而减少金属锂与电解液之间的副反应，进而提高电化学装置的循环性能。但是，当含硫氧双键化合物的质量百分含量过低时(例如低于0.01％)，对电化学装置的性能改善不明显；当含硫氧双键化合物的质量百分含量过高时(例如高于10％)，导致电解液的粘度增大，会影响电化学装置的动力学性能，例如倍率性能。通过调控含硫氧双键化合物的质量百分含量在上述范围内，有利于同时改善电化学装置的循环性能和动力学性能。通过选择上述含硫氧双键化合物更有利于与式(i)所示化合物之间形成协同作用，以提高电化学装置的循环性能。
[0039]
在本技术的一些实施方案中，电解液还包括多腈类化合物，基于电解液的质量，多腈类化合物的质量百分含量为0.01％至10％，优选为0.1％至5％，多腈化合物包括丁二腈、己二腈、1,4-二氰基-2-丁烯、1,2-双(2-氰基乙氧基)乙烷、1,3,6-己烷三腈、1,2,3-三(2-氰基乙氧基)丙烷、三(2-氰基乙基)膦、戊二腈、2-甲基戊二腈、2-亚甲基戊二腈、庚二腈、1,3,5-戊烷三腈或4-(2-氰乙基)庚二腈中的至少一种。例如，多腈类化合物的质量百分含量可以为0.01％、0.1％、1％、3％、5％、7％、9％、10％或为其间的任意范围。本技术发明人发现，上述多腈类化合物不仅具有良好的结构稳定性，能够提高电解液的稳定性。而且，多腈
类化合物中氰基中的孤对电子的能级与正极活性材料中过渡金属原子最外层的空余轨道的能级接近，从而多腈类化合物可以在正极表面与正极活性材料形成络合结构，能够减少电解液与正极活性材料之间的副反应，有利于改善电化学装置的循环性能和高温存储性能。但是，当多腈类化合物的质量百分含量过低时(例如低于0.01％)，对电化学装置的性能改善不明显；当多腈类化合物的质量百分含量过高时(例如高于10％)，多腈类化合物与正极活性材料形成络合结构过多，影响锂离子的传输，从而影响电化学装置的动力学性能，例如倍率性能。通过调控多腈类化合物的质量百分含量在上述范围内，有利于同时改善电化学装置的循环性能和动力学性能。通过选择上述多腈类化合物，更有利于与式(i)所示化合物之间形成协同作用，以提高电化学装置的循环性能。
[0040]
在本技术的一些实施方案中，电解液还包括式(iii)所示的环状碳酸酯类化合物，基于电解液的质量，环状碳酸酯类化合物的质量百分含量为0.01％至30％，优选为0.01％至9％：
[0041][0042]
其中，r3选自取代或未经取代的c1至c6亚烷基、取代或未经取代的c2至c6亚烯基；经取代时，取代基各自独立地选自卤原子、c1至c6烷基或c2至c6烯基。
[0043]
优选地，式(iii)所示环状碳酸酯类化合物可以为下述化合物iii-1至iii-8中的任意一种。在本技术的一些实施方案中，电解液还包括下述化合物iii-1至iii-8中的至少一种：
[0044][0045]
例如，环状碳酸酯类化合物的质量百分含量为0.01％、0.1％、1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％或为其间的任意范围。本技术发明人发现，式(iii)所示环状碳酸酯类化合物可以提高sei的稳定性，减小负极活性材料与电解液之间的副反应，从而改善电化学装置的循环性能、减缓阻抗的增加。但是，当式(iii)所示环状碳酸酯类化合物的质量百分含量过低时(例如低于0.01％)，对电化学装置的性能改善不明显；当式(iii)所示环状碳酸酯类化合物的质量百分含量过高时(例如高于30％)，环状碳酸酯类化合物的氧化和还原反应过程中产气过多，会影响电化学装置的存储性能。通过调控式(iii)所示环状碳酸酯类化合物的质量百分含量在上述范围内，有利于改善电化学装置的循环性能和存储性能。通过选择上述环状碳酸酯类化合物，有利于与式(i)所示化合物之间形成协同作用，以提高电化学装置的循环性能和存储性能。此外，当电解液中环状碳酸酯类化合物的质量百分含量大于或等于10％且小于或等于30％，电化学装置的存储性能略有下降，此时可以在电解液中加入上述含锂添加剂、含硫氧双键化合物或多腈类化合物中的至少一种，以改善电化学装置的存储性能，使得电化学装置同时具有良好的存储性能和存储性能。
[0046]
在本技术中，电解液还可以包括锂盐，本技术对锂盐没有特别限制，只要能实现本技术的目的即可，例如锂盐可以包括但不限于lipf6、liasf6、liclo4、lich3so3、licf3so3、lin(so2cf3)2、lic(so2cf3)3或lisif6中的至少一种，优选为lipf6。
[0047]
本技术提供的电解液还可以包括其它非水溶剂，本技术对其它非水溶剂没有特别限制，只要能实现本技术的目的即可，例如可以包括但不限于碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物或其它有机溶剂中的至少一种。上述碳酸酯化合物可以包括但不限于链状碳酸酯化合物、其它环状碳酸酯化合物或氟代碳酸酯化合物中的至少一种。上述链状碳酸酯化合物可以包括但不限于碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二丙酯(dpc)、碳酸甲丙酯(mpc)、碳酸乙丙酯(epc)或碳酸甲乙酯(mec)中的至少一种。上述其它环状碳酸酯可以包括但不限于碳酸乙烯酯(也称为碳酸亚乙酯，简称为ec)、碳酸亚丙酯(pc)、碳酸亚丁酯(bc)或碳酸乙烯基亚乙酯(vec)中的至少一种。氟代碳酸酯化合物可以包括但不限于氟代碳酸乙烯酯(也称为氟代碳酸亚乙酯，简称为fec)、碳酸1,2-二氟亚乙酯、碳酸1,1-二氟亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟亚乙酯、碳酸1,1,2,2-四氟亚乙酯、碳酸1-氟-2-甲基亚乙酯、碳酸1-氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,2-二氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟-2-甲基亚乙酯或碳酸三氟甲基亚乙酯中的至少一种。上述羧酸酯化合物可以包括但不限于甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯或己内酯中的至少一种。上述醚化合物可以包括但不限于乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二丁醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧六环、1,4-二氧六环或1,3-二氧五环中的至少一种。上述其它有机溶剂可以包括但不限于乙基乙烯基砜、甲基异丙基砜、异丙基仲丁基砜、环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、n-甲基-2-吡咯烷酮、甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯或磷酸酯中的至少一种。基于电解液的质量，上述其它非水溶剂的质量百分含量为5％至80％，例如5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或为其间的任意范围。
[0048]
本技术的第二方面提供了一种电化学装置，其包括前述任一实施方案中的电解液。本技术提供的电解液具有良好的稳定性，从而本技术提供的电化学装置具有良好的循环性能和存储性能。
[0049]
在本技术的一些实施方案中，电化学装置还包括隔离膜，隔离膜包含聚烯烃基材层和设置于聚烯烃基材层上的聚合物层和/或无机层；聚合物层包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚酰亚胺、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、丙烯酸-苯乙烯共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸钠或羧甲基纤维素钠中的至少一种；无机层包括勃姆石、mg(oh)2、srtio3、sno2、ceo2、mgo、nio、cao、zno、zro2、y2o3、al2o3、tio2或sic中的至少一种。聚合物层的设置有利于改善正极与隔离膜之间的界面性能，以提高电化学装置的安全性能和循环性能；无机层的设置可以改善隔离膜的热收缩性能，从而有利于电化学装置的安全性能。
[0050]
本技术对聚烯烃基材层、聚合物层和无机层的厚度没有特别限制，只要能实现本技术的目的即可，例如聚烯烃基材层的厚度为3μm至30μm，聚合物层的涂覆重量为0.5mg/(5000mm2)至10mg/(5000mm2)，无机层的厚度为2μm至15μm。在本技术中，聚烯烃基材层可以具有多孔结构，本技术对聚烯烃基材层的孔隙率没有特别限制，只要能实现本技术的目的即可，例如聚烯烃基材层的孔隙率为10％至60％。聚烯烃基材层的材料可以包括但不限于
聚乙烯、聚丙烯或乙烯丙烯共聚物中的至少一种。
[0051]
在本技术中，电化学装置还可以包括正极，正极通常包括正极集流体和正极材料层，在本技术中，正极集流体没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可，例如可以包括但不限于铝箔、铝合金箔或复合集流体等。在本技术中，对正极集流体的厚度没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可，例如厚度为8μm至12μm。在本技术中，正极材料层可以设置于正极集流体厚度方向上的一个表面上，也可以设置于正极集流体厚度方向上的两个表面上。需要说明，这里的“表面”可以是正极集流体的全部区域，也可以是正极集流体的部分区域，本技术没有特别限制，只要能实现本技术目的即可。
[0052]
在本技术中，正极材料层中包括正极活性材料，本技术对正极活性材料没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可，例如可以包括锂或过渡金属元素的复合氧化物、硫化物、硒化物或卤化物中的至少一种。本技术对上述过渡金属元素没有特别限制，只要能实现本技术的目的即可，例如可以包括镍、锰、钴或铁中的至少一种。具体的，正极活性材料可以包括licoo2、linio2、limno2、limn2o4、li(ni
a1
co
b1
mn
c1
)o2(0《a1《1，0《b1《1，0《c1《1，a1+b1+c1＝1)、limn2o4lini
1-y1
co
y1
o2(0《y1《1)、lico
l-y2
mn
y2
o2(0《y2《1)、lini
l-y3
mn
y3
o2(0《y3《1)、li(ni
a2
mn
b2
co
c2
)o4(0《a2《2，0《b2《2，0《c2《2，a2+b2+c2＝2)、limn
2-z1
ni
z1
o4(0《z1《2)、limn
2-z2
co
z2
o4(0《z2《2)、li(ni
a3
co
b3
al
c3
)o2(0《a3《1，0《b3《1，0《c3《1，a3+b3+c3＝1)、licopo4或lifepo4中的至少一种。
[0053]
可选地，正极活性材料具有位于表面上的包覆层，本技术对包覆层的化合物没有特别限制，只要能实现本技术的目的即可，例如，包覆层的化合物可为非晶的或结晶的，包覆层的化合物可以包括但不限于包覆元素的氧化物、包覆元素的氢氧化物、包覆元素的羟基氧化物、包覆元素的碳酸氧盐或包覆元素的碱式碳酸盐中的至少一种。上述包覆元素可以包括但不限于mg、al、co、k、na、ca、si、ti、v、sn、ge、ga、b、as或zr中的至少一种。本技术对包覆层的制备方法没有特别限制，可以使用本领域已知的制备方法，只要能实现本技术的目的即可，例如喷涂法或浸渍法。
[0054]
正极材料层还可以包括正极粘结剂，本技术对正极粘结剂没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可，例如可以包括但不限于聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂或尼龙中的至少一种。
[0055]
在本技术中，正极材料层中还可以包括导电剂，本技术对导电剂没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可，例如可以包括但不限于天然石墨、人造石墨、导电炭黑(super p)、碳纳米管(cnts)、碳纤维、鳞片石墨、科琴黑、石墨烯、金属材料或导电聚合物中的至少一种。上述碳纳米管可以包括但不限于单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。上述碳纤维可以包括但不限于气相生长碳纤维(vgcf)和/或纳米碳纤维。上述金属材料可以包括但不限于金属粉和/或金属纤维，具体地，金属可以包括但不限于铜、镍、铝或银中的至少一种。上述导电聚合物可以包括但不限于聚亚苯基衍生物、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔或聚吡咯中的至少一种。
[0056]
任选地，正极还可以包括导电层，导电层位于正极集流体和正极材料层之间。本技术对导电层的组成没有特别限制，可以是本领域常用的导电层，例如可以包括但不限于上
述导电剂和上述正极粘结剂。
[0057]
在本技术中，电化学装置还可以包括负极，负极通常包括负极集流体，本技术对负极集流体没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可，例如，可以包括但不限于铜箔、铜合金箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜或复合集流体等。在本技术中，对负极的集流体的厚度没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可，例如厚度为4μm至12μm。在本技术中，负极材料层可以设置于负极集流体厚度方向上的一个表面上，也可以设置于负极集流体厚度方向上的两个表面上。需要说明，这里的“表面”可以是负极集流体的全部区域，也可以是负极集流体的部分区域，本技术没有特别限制，只要能实现本技术目的即可。
[0058]
本技术中，负极材料层包括负极活性材料，其中，负极活性材料没有特别限制，只要能实现本技术的目的即可，例如可以包括但不限于可逆地嵌入/脱嵌锂离子的材料、锂金属、锂金属合金、能够掺杂/脱掺杂锂的材料或过渡金属氧化物中的至少一种。
[0059]
可逆地嵌入/脱嵌锂离子的材料可以包括但不限于碳材料，碳材料包括结晶碳和/或非晶碳。结晶碳可以包括但不限于无定形的或板形的、小片形的、球形的或纤维形的天然石墨、人造石墨、热解碳、中间相沥青基碳纤维、中间相碳微珠、中间相沥青或高温锻烧炭(如石油或衍生自煤焦油沥青的焦炭)。非晶碳可以包括但不限于软碳、硬碳、中间相沥青碳化产物或烧制焦炭中的至少一种。锂金属合金包括锂和na、k、rb、cs、fr、be、mg、ca、sr、si、sb、pb、in、zn、ba、ra、ge、al或sn中的至少一种金属。能够掺杂/脱掺杂锂的材料可以包括但不限于si、sio
x
(0《x≤2)、si/c复合物、si-q合金(其中，q包括碱金属、碱土金属、第13族至第16族元素、过渡元素、稀土元素中的至少一种，但不为si)、sn、sno2、sn-c复合物、sn-r(其中，r包括碱金属、碱土金属、第13族至第16族元素、过渡元素、稀土元素中的至少一种，但不为sn)等。q和r各自独立第包括mg、ca、sr、ba、ra、sc、y、ti、zr、hf、rf、v、nb、ta、db、cr、mo、w、sg、tc、re、bh、fe、pb、ru、os、hs、rh、ir、pd、pt、cu、ag、au、zn、cd、b、al、ga、sn、in、tl、ge、p、as、sb、bi、s、se、te或po中的至少一种。过渡金属氧化物可以包括但不限于氧化钒和/或氧化锂钒。
[0060]
在本技术中，负极材料层中还可以包括导电剂，本技术对导电剂没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可，例如可以包括但不限于上述导电剂中的至少一种。
[0061]
在本技术中，负极材料层中还可以包括负极粘结剂，本技术对负极粘结剂没有特别限制，只要能够实现本技术目的即可，例如可以包括但不限于二氟乙烯一六氟丙烯共聚物(pvdf-co-hfp)，聚偏二氟乙烯、聚丙烯睛、聚甲基丙烯酸甲醋、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂或尼龙中的至少一种。
[0062]
任选地，负极还可以包括导电层，导电层位于负极集流体和负极材料层之间。本技术对导电层的组成没有特别限制，可以是本领域常用的导电层，导电层可以包括但不限于上述导电剂和上述负极粘结剂。
[0063]
本技术的电化学装置没有特别限制，其可以包括发生电化学反应的任何装置。在一些实施方案中，电化学装置可以包括但不限于：锂金属二次电池、锂离子二次电池(锂离子电池)、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池等。
[0064]
电化学装置的制备过程为本领域技术人员所熟知的，本技术没有特别的限制，例
如，可以包括但不限于以下步骤：将正极、隔离膜和负极按顺序堆叠，并根据需要将其卷绕、折叠等操作得到卷绕结构的电极组件，将电极组件放入包装袋内，将电解液注入包装袋并封口，得到电化学装置；或者，将正极、隔离膜和负极按顺序堆叠，然后用胶带将整个叠片结构的四个角固定好得到叠片结构的电极组件，将电极组件置入包装袋内，将电解液注入包装袋并封口，得到电化学装置。此外，也可以根据需要将防过电流元件、导板等置于包装袋中，从而防止电化学装置内部的压力上升、过充放电。
[0065]
本技术的第三方面提供了一种电子装置，其包括前述任一实施方案中的电化学装置。本技术提供的电化学装置具有良好的循环性能和存储性能，从而本技术提供的电子装置具有较长的使用寿命和良好的使用性能。
[0066]
本技术的电子装置没有特别限定，其可以是用于现有技术中已知的任何电子装置。在一些实施例中，电子装置可以包括，但不限于，笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携cd机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
[0067]
实施例
[0068]
以下，举出实施例及对比例来对本技术的实施方式进行更具体地说明。各种的试验及评价按照下述的方法进行。另外，只要无特别说明，“份”、“％”为质量基准。
[0069]
测试方法和设备：
[0070]
循环容量保持率测试：
[0071]
在25℃条件下，将锂离子电池以1c充电至4.25v，在4.25v下恒压充电至0.05c。之后以4c的电流放电至2.8v，即为一个循环，测试锂离子电池的容量记为首圈容量。然后根据上述循环步骤循环测试800圈，测试锂离子电池的容量记为循环后容量。循环容量保持率＝首圈容量/循环后容量
×
100％。
[0072]
厚度膨胀率测试：
[0073]
将锂离子电池在25℃下以0.5c恒流充电至4.25v，然后恒压充电至电流为0.05c，测试锂离子电池的厚度并记为d0；放置到85℃烘箱当中6h后测试锂离子电池的厚度为d，并实时监控锂离子电池在烘箱中的厚度。锂离子电池85℃存储6h后的厚度膨胀率＝(d-d0)/d0×
100％。在测试过程中，如锂离子电池的厚度膨胀率超过50％，停止测试。表1和表4中厚度膨胀率大于50％是指测试时间未达到6h，锂离子电池的厚度膨胀率已超过50％。
[0074]
实施例1-1
[0075]
《正极的制备》
[0076]
将正极活性材料lini
0.8
mn
0.1
co
0.1
o2、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯按照质量比为96:2:2进行混合，加入n-甲基吡咯烷酮(nmp)，在真空搅拌机作用下搅拌均匀，获得正极浆料，其中正极浆料的固含量为70wt％。将正极浆料均匀涂覆于厚度为12μm的正极集流体铝箔的一个表面上，将铝箔在120℃下烘干处理1h，得到单面涂覆有正极材料层的正极。在铝箔的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面涂布正极材料层的正极。然后经过冷压、裁片、分切后，在120℃的真空条件下干燥1h，得到规格为74mm
×
867mm的正极，正极压实
密度为3.50g/cm3。
[0077]
《负极的制备》
[0078]
将负极活性材料石墨、粘结剂丁苯橡胶、增稠剂羧甲基纤维素钠按照质量比为97.4:1.4:1.2进行混合，加入去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌均匀，获得负极浆料，其中负极浆料的固含量为75wt％。将负极浆料均匀涂覆于厚度为12μm的负极集流体铜箔的一个表面上，将铜箔在120℃下烘干，得到涂层厚度为130μm的单面涂覆有负极材料层的负极。在铝箔的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面涂布负极材料层的负极。然后经过冷压、裁片、分切后，在120℃的真空条件下干燥1h，得到规格为78mm
×
875mm的负极，负极的压实密度为1.80g/cm3。
[0079]
《电解液的制备》
[0080]
在含水量《10ppm的氩气气氛手套箱中，将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯按照质量比为3:3:4混合得到有机溶剂，然后向有机溶剂中加入锂盐lipf6和式(i)所示化合物i-6，得到电解液。其中，锂盐的浓度为1mol/l，基于电解液的质量，式(i)所示化合物的质量百分含量为0.1％，其余为锂盐和有机溶剂。
[0081]
《隔离膜的制备》
[0082]
聚合物层浆料：将聚偏二氟乙烯与聚丙烯酸酯按照质量比为96:4混合并将其溶入到去离子水中，得到固含量为50wt％的聚合物层浆料。
[0083]
无机层浆料：将氧化铝与聚偏二氟乙烯按照质量比为90:10混合并将其溶入到去离子水中以形成固含量为50wt％的无机层浆料。
[0084]
采用厚度为5μm的多孔聚乙烯薄膜(celgard公司提供)，孔隙率为39％，将聚合物层浆料涂覆在聚乙烯薄膜的一个表面上，烘干处理后，在聚乙烯薄膜的另一个表面上涂覆无机层浆料，烘干处理后得到隔离膜。其中，聚合物层的涂覆重量为2mg/(5000mm2)，无机层的厚度为3μm。
[0085]
《锂离子电池的制备》
[0086]
将上述制备得到的正极、隔离膜、负极按顺序叠好，使隔离膜处于正极和负极中间以起到隔离的作用，卷绕得到电极组件。将电极组件置于铝塑膜包装袋中，干燥后注入电解液，经过真空封装、静置、化成、脱气、切边等工序得到锂离子电池。化成上限电压为4.15v，化成温度为70℃，化成静置时间为2h。
[0087]
实施例1-2至实施例1-9
[0088]
除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1-1相同。
[0089]
实施例2-1至实施例2-9
[0090]
除了在《电解液的制备》中，还加入含硫氧双键化合物并按照表2调整相关制备参数以外，其余与实施例1-2相同。
[0091]
实施例3-1至实施例3-7
[0092]
除了在《电解液的制备》中，还加入多腈类化合物并按照表3调整相关制备参数以外，其余与实施例1-2相同。
[0093]
实施例4-1至实施例4-8
[0094]
除了在《电解液的制备》中，还加入式(iii)所示的环状碳酸酯类化合物并按照表4调整相关制备参数以外，其余与实施例1-2相同。
[0095]
实施例5-1至实施例5-9
[0096]
除了在《电解液的制备》中，按照表5还加入含锂添加剂含硼类锂盐和/或磷酸酯类锂盐并按照表5调整其质量百分含量以外，其余与实施例1-2相同。
[0097]
实施例6-1至实施例6-10
[0098]
除了在《电解液的制备》中，按照表6调整相关制备参数以外，其余与实施例1-2相同。
[0099]
对比例1-1和对比例1-2
[0100]
除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1-1相同。
[0101]
各实施例和对比例的相关制备参数及性能测试如表1至表6所示。
[0102]
表1
[0103][0104]
注：表1中的“/”表示不存在对应制备参数或物质。
[0105]
从实施例1-1至实施例1-9、对比例1-1可以看出，当电解液中包括式(i)所示化合物，得到的锂离子电池的循环性能和存储性能更好。从实施例1-1至实施例1-6、对比例1-2可以看出，当式(i)所示化合物的质量百分含量在本技术的范围内时，得到的锂离子电池的循环性能和存储性能更好。从实施例1-1至实施例1-9可以看出，当选择本技术范围内的式(i)所示化合物，得到的锂离子电池具有良好的循环性能和存储性能。
[0106]
表2
[0107]
[0108][0109]
注：表2中的“/”表示不存在对应制备参数或物质。
[0110]
从实施例1-2、实施例2-1至实施例2-9可以看出，当电解液在包括式(i)所示化合物基础上，还包括含硫氧双键化合物，可以进一步提高锂离子电池的循环性能和存储性能。从实施例2-1至实施例2-9可以看出，当选择本技术范围内的含硫氧双键化合物、调控含硫氧双键化合物的质量百分含量在本技术范围内，得到的锂离子电池同时具有良好的循环性能和存储性能。
[0111]
表3
[0112][0113]
注：表3中的“/”表示不存在对应制备参数或物质。
[0114]
从实施例1-2、实施例3-1至实施例3-7可以看出，当电解液在包括式(i)所示化合物基础上，还包括多腈类化合物，可以进一步提高锂离子电池的循环性能和存储性能。从实施例3-1至实施例3-7可以看出，当选择本技术范围内的多腈类化合物、调控多腈类化合物的质量百分含量在本技术范围内，得到的锂离子电池同时具有良好的循环性能和存储性能。
[0115]
表4
[0116][0117]
注：表4中的“/”表示不存在对应制备参数或物质。
[0118]
从实施例1-2、实施例4-1至实施例4-8可以看出，当电解液在包括式(i)所示化合物基础上，还包括式(iii)所示的环状碳酸酯类化合物，可以进一步提高锂离子电池的循环性能和存储性能。从实施例4-1至实施例4-8可以看出，当选择本技术范围内的式(iii)所示的环状碳酸酯类化合物、调控式(iii)所示的环状碳酸酯类化合物的质量百分含量在本技术范围内，得到的锂离子电池同时具有良好的循环性能和存储性能。
[0119]
表5
[0120][0121]
注：表5中的“/”表示不存在对应制备参数或物质。
[0122]
从实施例1-2、实施例5-1至实施例5-5可以看出，当电解液在包括式(i)所示化合物基础上，还包括含锂添加剂含硼类锂盐，可以进一步提高锂离子电池的循环性能和存储性能。从实施例5-1至实施例5-5可以看出，当选择本技术范围内的含硼类锂盐、调控含硼类锂盐的质量百分含量在本技术范围内，得到的锂离子电池同时具有良好的循环性能和存储性能。从实施例1-2、实施例5-6至实施例5-8可以看出，当电解液在包括式(i)所示化合物基础上，还包括含锂添加剂磷酸酯类锂盐，可以进一步提高锂离子电池的循环性能和存储性能。从实施例5-6至实施例5-8可以看出，当选择本技术范围内的磷酸酯类锂盐、调控磷酸酯类锂盐的质量百分含量在本技术范围内，得到的锂离子电池同时具有良好的循环性能和存
储性能。从实施例5-9可以看出，含硼类锂盐和磷酸酯类锂盐具有良好的可叠加性，得到的锂离子电池同时具有良好的循环性能和存储性能。
[0123]
表6
[0124][0125]
注：表6中的“/”表示不存在对应制备参数或物质。
[0126]
从实施例1-2、实施例6-1至实施例6-10可以看出，当电解液在包括式(i)所示化合物基础上，还包括含硫氧双键化合物、多腈类化合物、式(iii)所示的环状碳酸酯类化合物、含硼类锂盐、磷酸酯类锂盐中的至少两种，可以进一步提高锂离子电池循环性能和存储性能。从实施例6-1至实施例6-10可以看出，式(i)所示化合物与含硫氧双键化合物、多腈类化合物、式(iii)所示的环状碳酸酯类化合物、含硼类锂盐、磷酸酯类锂盐具有良好的兼容性和可叠加性，组合使用得到的锂离子电池均具有良好的循环性能和存储性能。
[0127]
以上所述仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术保护的范围之内。