一种电化学装置和电子装置的制作方法

本技术涉及电化学，特别是涉及一种电化学装置和电子装置。

背景技术：

1、随着电化学装置(如锂离子电池)在手机、笔记本电脑等领域的广泛应用，目前电子数码产品对锂离子电池的能量密度要求越来越高，而现有的负极活性材料石墨很难满足能量密度要求。硅材料的理论克容量为4200mah/g，远高于石墨材料的理论克容量372mah/g，但硅材料在充放电过程中体积膨胀大，电解液在表面持续消耗分解，造成循环容量衰减严重，副产物累积造成充电时严重的锂析出，使硅材料目前在锂离子电池中难以商用化。

2、对于上述问题，目前采用较多的办法是对硅材料进行结构改性，或电解液中加入氟代碳酸乙烯酯形成界面保护。这些方法在一定程度上提高了硅负极的循环稳定性，但改善效果和稳定性有限，并且对充电倍率窗口的提高基本无帮助。因此，如何在提高含硅负极锂离子电池的循环性能的基础上，提高其充电倍率窗口，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术提供了一种电化学装置和电子装置，以提高电化学装置的循环性能和充电倍率窗口。

2、需要说明的是，本技术的
技术实现要素：
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。具体技术方案如下：

3、本技术第一方面提供了一种电化学装置，包括电解液、负极极片、隔膜和正极极片；电解液包括式(i)化合物和聚合单体：

4、

5、其中，x1、x2、x3、x4、y1、y2、y3和y4各自独立地选自o、c1至c3碳链或单键，x1和y1不同时为o或单键，x2和y2不同时为o或单键，x3和y3不同时为o或单键，x4和y4不同时为o或单键，x1、x2、y1和y2中的至少一个为o，x3、x4、y3和y4中的至少一个为o；z1和z2各自独立地选自卤素或末端具有聚合功能基团的c1至c4碳链，聚合功能基团包括羧基、羟基、醛基、酰氧基、氨基、烯基或炔基；聚合单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、乙烯、丙烯、醋酸乙烯酯、二氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、丙烯腈、乙二醇、乙二醇双丙烯酸酯、二乙二醇双丙烯酸酯、环氧乙烷、二氧戊烷、2,6-二甲基苯酚、3,4-乙烯二氧噻吩或4,6-二氨基-1,3-间二苯酚中的至少一种；基于电解液的质量，式(i)化合物的质量百分含量为m％，0.01≤m≤6，聚合单体的质量百分含量为n％，0.5≤n≤10；负极极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一个表面上的负极材料层，负极材料层包括含硅负极活性材料。通过选用上述种类的式(i)化合物和聚合单体，并且将式(i)化合物的质量百分含量和聚合单体的质量百分含量调控在上述范围内，式(i)化合物和聚合单体能够经交联聚合，在正极极片和负极极片上产生类似有机分子骨架(cofs)的规则结构，该结构作为sei膜的网状骨架，兼顾刚性和柔性，能够阻隔电解液和负极极片的接触，抑制高电压下电解液中的有机溶剂氧化分解。并且，上述骨架结构结合电解液，使电化学装置具有较低的阻抗，这样，即使含硅负极活性材料在电化学装置充放电过程中发生体积膨胀，电化学装置在大倍率充电条件下依然能够改善循环性能。由此，电化学装置的循环性能和充电倍率窗口得到提高。

6、优选地，0.05≤m≤4。将式(i)化合物的质量百分含量调控在上述优选范围内，电化学装置的循环性能和充电倍率窗口更优。

7、优选地，1≤n≤6。将聚合单体的质量百分含量调控在上述优选范围内，电化学装置的循环性能和充电倍率窗口更优。

8、例如，式(i)化合物包括以下式(i-1)化合物至式(i-8)化合物中的至少一个：

9、

10、

11、在本技术的一些实施方案中，式(i)化合物的摩尔质量为m(i)g/mol，聚合单体的摩尔质量为m单g/mol，m、n、m(i)和m单之间满足：2≤(n/m单)/(m/m(i))≤200。优选地，3≤(n/m单)/(m/m(i))≤30。将(n/m单)/(m/m(i))的值调控在上述范围内，有利于使电化学装置的循环性能和充电倍率窗口得到提高。

12、在本技术的一些实施方案中，负极材料层还包括无机固态电解质，无机固态电解质包括无机氧化物材料或无机硫化物材料中的任一种；基于负极材料层的质量，无机固态电解质的质量百分含量为θ％，0.01≤θ≤5。负极材料层包括无机固态电解质，且将无机固态电解质在负极材料层中的质量百分含量调控在上述范围内，有利于使电化学装置的循环性能和充电倍率窗口得到提高。

13、在本技术的一些实施方案中，0.5≤n/θ≤100，将n/θ的值调控在上述范围内，有利于使电化学装置的循环性能和充电倍率窗口得到提高。

14、优选地，0.1≤θ≤5。

15、优选地，1≤n/θ≤30。

16、优选地，0.1≤θ≤5，1≤n/θ≤30。

17、在本技术的一些实施方案中，无机氧化物材料的晶型结构包括nasicon型、lisicon型、钙钛矿型或石榴石型中的至少一种；nasicon型无机氧化物材料的化学式为li1+xm1xd12-x(po4)3，其中，0.01≤x≤0.5，m1包括al、y、ga、cr、in、fe、se或la中的至少一种，d1包括ti、ge、ta、zr、sn、fe、v、hf中的至少一种；lisicon型无机氧化物材料的化学式为li14m2(d2o4)4，其中，m2包括zr、cr、sn或zn中的至少一种，d2包括si、ge、s或p中的至少一种；钙钛矿型无机氧化物材料的化学式为li3ym32/3-yd3o3，其中，0.01≤y≤0.5，m3包括la、al、mg、fe或ta中的至少一种，d3包括ti、nb、sr或pr中的至少一种；石榴石型无机氧化物材料的化学式为lizm43d42o12，其中，6≤z≤7，m4包括la、ca、sr、ba或k中的至少一种，d4包括zr、ta、nb或hf中的至少一种；无机硫化物材料包括锂锗磷硫、锂磷硫、锂磷硫氯、锂锡磷硫、锂硅磷硫、锂锗硅磷硫、锂铝磷硫、锂锗硫或锂硅硫中的至少一种。选用上述无机固态电解质，有利于使电化学装置的循环性能和充电倍率窗口得到提高。

18、在本技术的一些实施方案中，电解液还包括引发剂，引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯或过氧化甲乙酮中的至少一种；基于电解液的质量，引发剂的质量百分含量为0.001％至2％。电解液中包括上述种类的引发剂且将引发剂在电解液中的质量百分含量调控在上述范围内，有利于使电化学装置的循环性能和充电倍率窗口得到提高。

19、在本技术的一些实施方案中，电解液还包括含不饱和键的添加剂，含不饱和键的添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙烯磺酸内酯、1,3-丙烷磺酸内酯、3-己烯二氰、反丁烯二酸酐或三烯丙基甲氧基硅烷中的至少一种；基于电解液的质量，含不饱和键的添加剂的质量百分含量为0.01％至40％。电解液中包括上述种类的含不饱和键的添加剂，且将含不饱和键的添加剂的质量百分含量调控在上述范围内，有利于使电化学装置的循环性能和充电倍率窗口得到提高。

20、在本技术的一些实施方案中，含硅负极活性材料包括siow、硅碳化合物或硅单质中的至少一种，0.5≤w≤1.5。

21、在本技术的一些实施方案中，电解液还包括有机溶剂，有机溶剂包括碳酸酯、羧酸酯或醚中的至少一种；碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、五氟丙基碳酸乙烯酯、甲基三氟乙基碳酸酯、三氟甲基碳酸乙烯酯或二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯中的至少一种，羧酸酯包括丙酸丙酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、乙酸丙酯、丁酸丁酯、二氟乙酸乙酯、乙酸二氟乙酯、三氟乙酸乙酯、乙酸三氟乙酯或三氟丙酸甲酯中的至少一种，醚包括1,3-二氧六环、1,4-二氧六环、1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、二乙醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、三甘醇二甲醚、乙二醇甲酸乙醚、二乙氧基甲烷、1,3-二甲氧基丙烷、1,1,3,3-四乙氧基丙烷醚或1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚中的至少一种；基于电解液的质量，碳酸酯的质量百分含量为20％至80％，羧酸酯的质量百分含量为0％至40％，醚的质量百分含量为0％至60％。

22、在本技术的一些实施方案中，电解液还包括锂盐，锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、四苯基硼酸锂、甲基磺酸锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、六氟硅酸锂、二草酸硼酸锂或二氟草酸硼酸锂中的至少一种；基于电解液的质量，锂盐的质量百分含量为6％至20％。

23、本技术第二方面提供了一种电子装置，其包括前述任一实施方案所述的电化学装置。因此，电子装置具有良好的使用性能。

24、本技术提供了一种电化学装置和电子装置，其中，电化学装置包括电解液、负极极片、隔膜和正极极片；电解液包括式(i)化合物和聚合单体，基于所述电解液的质量，所述式(i)化合物的质量百分含量为m％，0.01≤m≤6，所述聚合单体的质量百分含量为n％，0.5≤n≤10；负极极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一个表面上的负极材料层，负极材料层包括含硅负极活性材料。通过上述设置得到的电化学装置，具有良好的循环性能和较宽的充电倍率窗口。