电化学装置及包含其的电子装置的制作方法

本申请涉及储能，更具体地，涉及一种电化学装置及包含其的电子装置。

背景技术：

1、由于具有高能量密度和相对简单的反应机理、工作电压高、寿命长、绿色环保等优点，可再充电的电化学装置被认为是最具吸引力的储能系统之一。如今，电化学装置如锂离子电池已经广泛地应用于笔记本电脑、智能手机、可穿戴设备等电子产品中。

2、随着市场对于电子产品快速充电的追求，对电化学装置的充电速度要求越来越高，这也就要求电化学装置在大倍率电流密度下仍然具备优异的电化学表现，尤其是优异的循环性能。另外，在对电化学装置进行快充时，往往伴随着发热的发生，而温度升高会进一步恶化电化学装置的循环稳定性。例如，笔记本电脑在使用的过程中常常会先充电至满充状态，再在满充状态下保持数个小时，最后被切断充电器处于放电状态，而上述过程会导致笔记本电脑中的电池发热从而处于高温状态。当笔记本电脑经历上述高温存储和充放电循环的间歇工况下，其中的电池容量会衰减严重，这又对电化学装置的高温间隔循环(interval cycle，itc)性能提出了更高的要求。

3、有鉴于此，亟需获得一种具备优异的快充性能和高温间隔循环性能的电化学装置以满足人们的上述需求。

技术实现思路

1、至少为了解决上述问题，本申请通过改进电解液的配方组成和/或对电化学装置的尺寸进行设计来改善电化学装置的快充性能和高温间隔循环性能。

2、根据本申请的一个方面，本申请提供一种电解液，所述电解液包括式(i)所示羧酸酯化合物和氟代碳酸乙烯酯(fec)，

3、

4、其中，r11包括氢、羟基、c1-c20的烷基、c1-c20的烷氧基、c2-c20的链状烯基、c6-c30的芳基、或c6-c30的芳氧基中的至少一者，r12包括c1-c20的烷基、c2-c20的链状烯基、或c6-c30的芳基中的至少一者；

5、其中，基于所述电解液的总重量，所述式(i)所示羧酸酯化合物和所述fec的含量分别为w1和w2，5％≤w1≤60％，2％≤w2≤12％，且2≤w1/w2≤20。

6、根据本申请的实施例，其中，4≤w1/w2≤10。

7、根据本申请的实施例，其中，所述式(i)所示羧酸酯化合物包括以下各者中的至少一者：乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸正丙酯、丙酸异丙酯、丙酸正丁酯、丙酸异丁酯、丙酸正戊酯、丙酸异戊酯、正丁酸乙酯、正丁酸正丙酯、异丁酸丙酯、正丁酸正戊酯、异丁酸正戊酯、正丁酸正丁酯、异丁酸异丁酯或正戊酸正戊酯。

8、根据本申请的实施例，其中，所述式(i)所示羧酸酯化合物包括丙酸丙酯和乙酸乙酯。

9、根据本申请的实施例，其中，所述电解液还包括腈类化合物，基于所述电解液的总重量，所述腈类化合物的含量为w3，0.1％≤w3≤12％。

10、根据本申请的实施例，其中，所述腈类化合物包括式(ⅱ)至式(ⅴ)所示化合物中的至少一种：

11、n≡c-r21-c≡n，

12、式(ii)

13、

14、

15、其中，r21包括取代或未取代的c1-c12的亚烷基或取代或未取代的c1-c12的亚烷氧基中的至少一者；

16、r31、r32各自独立地包括氢、取代或未取代的c1-c12的亚烷基；

17、r41、r42、r43各自独立地包括氢、取代或未取代的c1-c12的亚烷基或取代或未取代的c1-c12的亚烷氧基；

18、r51包括取代或未取代的c1-c12的亚烷基、取代或未取代的c2-c12的亚烯基、取代或未取代的c6-c26的亚芳基或取代或未取代的c2-c12亚杂环基团，其中杂原子为n、s或o中的至少一者；

19、其中经取代时，取代基为卤素。

20、根据本申请的实施例，其中，所述腈类化合物中的氰基(-cn)的摩尔总量为x，所述腈类化合物的摩尔总量为y，氰基富集度x/y满足2.16≤x/y≤2.71。

21、根据本申请的实施例，其中，所述氰基富集度x/y、所述式(i)所示羧酸酯化合物的含量w1和所述fec的含量w2满足2w12-0.01w1+2.3>x/y>27w22–1.2w2+2.1。

22、根据本申请的实施例，其中，所述电解液包括锂盐，所述锂盐包括以下各者中的至少一者：lipf6、libf4、liasf6、liclo4、lib(c6h5)4、lich3so3、licf3so3、lin(so2cf3)2、lic(so2cf3)3、lisif6、libob或lidfob。

23、根据本申请的另一个方面，本申请还提供了一种电化学装置，其包括本申请上述实施例所述的电解液。

24、根据本申请的实施例，其中，所述电化学装置还包括正极、负极和位于所述正极和所述负极之间的隔膜，其中，所述正极、所述负极和所述隔膜经卷绕以形成电芯，所述电芯的长度l和宽度w满足20mm≤l≤300mm，20mm≤w≤100mm，且1≤l/w≤4。

25、根据本申请的实施例，其中，所述电化学装置满足如下特征中的至少一者：a).1≤l/w≤3；b)2≤l/w≤3；c)2≤l/w≤4。

26、根据本申请的实施例，其中，所述电化学装置还包括正极、负极和位于所述正极和所述负极之间的隔膜，其中，所述正极、所述负极和所述隔膜经卷绕以形成电芯，所述电芯的厚度t和宽度w满足2mm≤t≤12mm，w/t≥5。

27、根据本申请的实施例，其中，所述电化学装置满足如下特征中的至少一者：d).5≤w/t≤25；e)5≤w/t≤20；f)5≤w/t≤15；g)10≤w/t≤25。

28、根据本申请的实施例，其中，所述电化学装置还包括正极、负极和位于所述正极和所述负极之间的隔膜，其中，所述正极、所述负极和所述隔膜经卷绕以形成电芯，所述电芯的长度l和宽度w以及所述式(i)所示羧酸酯化合物的含量w1满足w1×100/(l/w)≥10。

29、根据本申请的实施例，其中，所述电化学装置满足如下特征中的至少一者：h).10≤w1×100/(l/w)≤40；i).20≤w1×100/(l/w)≤30；j)20≤w1×100/(l/w)≤40；k).15≤w1×100/(l/w)≤30。

30、根据本申请的另一个方面，本申请还提供了一种电子装置，其包括本申请上述实施例所述的电化学装置。

技术特征：

1.一种电解液，所述电解液包括式(i)所示羧酸酯化合物和氟代碳酸乙烯酯(fec)，

2.根据权利要求1所述的电解液，其中，4≤w1/w2≤10。

3.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述式(i)所示羧酸酯化合物包括以下各者中的至少一者：乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸正丙酯、丙酸异丙酯、丙酸正丁酯、丙酸异丁酯、丙酸正戊酯、丙酸异戊酯、正丁酸乙酯、正丁酸正丙酯、异丁酸丙酯、正丁酸正戊酯、异丁酸正戊酯、正丁酸正丁酯、异丁酸异丁酯、或正戊酸正戊酯。

4.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述式(i)所示羧酸酯化合物包括丙酸丙酯和乙酸乙酯。

5.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述电解液还包括腈类化合物，基于所述电解液的总重量，所述腈类化合物的含量为w3，0.1％≤w3≤12％。

6.根据权利要求5所述的电解液，其中，所述腈类化合物包括式(ⅱ)至式(ⅴ)所示化合物中的至少一种：

7.根据权利要求5所述的电解液，其中，所述腈类化合物中的氰基(-cn)的摩尔总量为x，所述腈类化合物的摩尔总量为y，氰基富集度x/y满足2.16≤x/y≤2.71。

8.根据权利要求7所述的电解液，其中，所述氰基富集度x/y、所述式(i)所示羧酸酯化合物的含量w1和所述fec的含量w2满足2w12-0.01w1+2.3>x/y>27w22–1.2w2+2.1。

9.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述电解液包括锂盐，所述锂盐包括以下各者中的至少一者：lipf6、libf4、liasf6、liclo4、lib(c6h5)4、lich3so3、licf3so3、lin(so2cf3)2、lic(so2cf3)3、lisif6、libob或lidfob。

10.一种电化学装置，其包括权利要求1-9中任一者所述的电解液。

11.根据权利要求10所述的电化学装置，所述电化学装置还包括正极、负极和位于所述正极和所述负极之间的隔膜，其中，所述正极、所述负极和所述隔膜经卷绕以形成电芯，所述电芯的长度l和宽度w满足20mm≤l≤300mm，20mm≤w≤100mm，且1≤l/w≤4。

12.据权利要求11所述的电化学装置，其满足如下特征中的至少一者：a).1≤l/w≤3；b)2≤l/w≤3；c)2≤l/w≤4。

13.根据权利要求10所述的电化学装置，其中，所述电化学装置还包括正极、负极和位于所述正极和所述负极之间的隔膜，其中，所述正极、所述负极和所述隔膜经卷绕以形成电芯，所述电芯的厚度t和宽度w满足2mm≤t≤12mm，w/t≥5。

14.根据权利要求13所述的电化学装置，其满足如下特征中的至少一者，d).5≤w/t≤25；e)5≤w/t≤20；f)5≤w/t≤15；g)10≤w/t≤25。

15.根据权利要求10所述的电化学装置，所述电化学装置还包括正极、负极和位于所述正极和所述负极之间的隔膜，其中，所述正极、所述负极和所述隔膜经卷绕以形成电芯，其中，所述电芯的长度l和宽度w以及所述式(i)所示羧酸酯化合物的含量w1满足w1×100/(l/w)≥10。

16.根据权利要求15所述的电化学装置，其满足如下特征中的至少一者：h).10≤w1×100/(l/w)≤40；i).20≤w1×100/(l/w)≤30；j)20≤w1×100/(l/w)≤40；k).15≤w1×100/(l/w)≤30。

17.一种电子装置，其包括权利要求10至16中任一者所述的电化学装置。

技术总结
本申请涉及一种电化学装置及包含其的电子装置。电化学装置包括电解液，所述电解液包括羧酸酯化合物和氟代碳酸乙烯酯(FEC)，其中基于所述电解液的总重量，所述羧酸酯化合物和所述FEC的含量分别为w<subgt;1</subgt;和w<subgt;2</subgt;，5％≤w<subgt;1</subgt;≤60％，2％≤w<subgt;2</subgt;≤12％，且2≤w<subgt;1</subgt;/w<subgt;2</subgt;≤20。上述电化学装置表现出优异的快充性能和高温间隔循环性能。

技术研发人员：王翔,王蕊,唐超
受保护的技术使用者：宁德新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15