CN109309226A - 电化学储能装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种电化学储能装置。所述电化学储能装置包括包含正极活性材料层的正极片，包含负极活性材料层的负极片，置于正极片与负极片之间的隔离膜以及电解液。所述负极活性材料层包括硅基材料。所述电解液包括电解质盐、有机溶剂以添加剂。所述添加剂包括磺酸酯环状季铵盐、多腈化合物以及氟代碳酸乙烯酯和/或碳酸亚乙烯酯。在电解液添加剂的共同作用下，可以使电化学储能装置的正、负极表面形成一层致密均匀且具有较高离子传导性的钝化膜，可以避免电解液与正、负极之间发生持续的氧化和还原反应，同时抑制硅基材料的体积膨胀，使电化学储能装置具有较好的高温循环性能和高温存储性能。

Description

电化学储能装置
技术领域
本申请涉及储能装置领域，尤其涉及一种电化学储能装置。
背景技术
随着化石能源的日益枯竭及环境污染的压力越来越大，汽车行业迫切需要一种新型能源为其提供驱动，锂离子电池由于具有能量密度高、无记忆效应、工作电压高等特点脱颖而出，使其成为当前新能源汽车动力电源的首选方案。然而随着电子产品市场需求的扩大及动力、储能设备的发展，人们对锂离子电池的要求不断提高，开发具有高能量密度且满足快速充放电的锂离子电池成为当务之急。目前，有效的方法是提高电极活性材料的电压、压实密度以及选择合适的电解液。
采用高比容量的硅基材料作为锂离子电池的负极活性材料时，可以有效提高锂离子电池的能量密度，但是在充放电循环过程中，Li-Si合金的可逆生成与分解伴随着超过100％体积变化，从而会引起硅基材料的粉化或裂缝，导致硅基材料的崩塌和负极活性材料层从集流体剥落，而使硅基材料失去电接触，造成锂离子电池的循环性能急剧下降。同时由于副反应的发生，在充放电过程中会产生大量的气体，容易使锂离子电池的内部胀气。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种电化学储能装置，所述电化学储能装置具有较好的高温循环性能和高温存储性能。
为了达到上述目的，本申请提供了一种电化学储能装置，其包括包含正极活性材料层的正极片，包含负极活性材料层的负极片，置于正极片与负极片之间的隔离膜以及电解液。所述负极活性材料层包括硅基材料。所述电解液包括电解质盐、有机溶剂以添加剂。所述添加剂包括磺酸酯环状季铵盐、多腈化合物以及氟代碳酸乙烯酯和/或碳酸亚乙烯酯。
相对于现有技术，本申请的有益效果为：
本申请的电化学储能装置的负极活性材料为硅基材料，电解液添加剂包括磺酸酯环状季铵盐、多腈化合物以及氟代碳酸乙烯酯和/或碳酸亚乙烯酯，在上述物质的共同作用下，可以使正、负极表面形成一层致密均匀且具有较高离子传导性的钝化膜，可以避免电解液与正、负极之间发生持续的氧化和还原反应，同时抑制硅基材料的体积膨胀，使电化学储能装置具有较好的高温循环性能和高温存储性能。
具体实施方式
下面详细说明根据本申请的电化学储能装置。
根据本申请的电化学储能装置包括包含正极活性材料层的正极片，包含负极活性材料层的负极片，置于正极片与负极片之间的隔离膜以及电解液。所述负极活性材料层包括硅基材料。所述电解液包括电解质盐、有机溶剂以及添加剂。所述添加剂包括磺酸酯环状季铵盐、多腈化合物以及氟代碳酸乙烯酯和/或碳酸亚乙烯酯。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，所述多腈化合物与正极活性材料中的金属离子发生络合反应，并在正极表面形成一层致密且均匀的钝化膜，可以减小高温时电解液在正极界面处的副反应，改善电化学储能装置的高温循环性能和高温存储性能，但是由于腈基具有较强的吸电子特性，容易在负极得到电子发生还原反应，且其还原产物不稳定会沉积到负极上，从而影响对电化学储能装置的高温循环性能的改善效果；氟代碳酸乙烯酯和/或碳酸亚乙烯酯能优先在负极表面成膜，形成的SEI膜比较致密和柔韧，可以有效地抑制多腈化合物在负极的副反应，同时形成的SEI膜的阻抗较低，可显著改善电化学储能装置的高温循环性能，但氟代碳酸乙烯酯的高温热稳定性较差，在高温高电压的正极表面会分解产生HF，而碳酸亚乙烯酯在正极表面会发生氧化，两者均会增加电化学储能装置的产气量，从而恶化电化学储能装置的高温存储性能；磺酸酯环状季铵盐可以在正、负极表面均形成一层致密且坚固的钝化膜，可减少正、负极与电解液的接触，同时可以减少氟代碳酸乙烯酯和/或碳酸亚乙烯酯高温时界面的副反应，改善电化学储能装置的高温存储性能和高温循环性能。因此，在电解液添加剂酸酯环状季铵盐、多腈化合物以及氟代碳酸乙烯酯和/或碳酸亚乙烯酯的共同作用下，可以使电化学正、负极表面形成一层致密且均匀的钝化膜，可以避免电解液与正、负极之间发生持续的氧化和还原反应，同时还可以抑制硅基材料的体积膨胀，使电化学储能装置具有较好的高温循环性能和高温存储性能。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，所述硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物(SiOx)、硅碳复合物(Si/C)以及硅合金(Si-M)中的一种或几种。其中，优选地，硅合金(Si-M)中M可选自Fe、Ti、Co、Al、Mn、Cu、Ni中的一种或几种。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，所述负极活性材料层的涂布重量没有具体地限制，可根据实际需求进行选择，优选地，所述负极活性材料层的涂布重量为20mg/mm2～120mg/mm2。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，所述磺酸酯环状季铵盐选自式1所示的化合物中的一种或几种；在式1中，R11选自-CN、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C2～12的烯基、取代或未取代的C2～12的炔基、取代或未取代的C1～12的烷氧基、取代或未取代的C1～12的酰氧基中的一种；R12选自取代或未取代的C1～12的亚烷基、取代或未取代的C2～12的亚烯基、取代或未取代的C2～12的亚炔基、取代或未取代的C1～12的亚烷酰基中的一种；R13选自取代或未取代的C1～12的烷基、取代或未取代的C2～12的烯基、取代或未取代的C2～12的炔基、取代或未取代的C1～12的烷氧基、取代或未取代的C1～12的酰氧基、取代或未取代的C6～22的芳基、取代或未取代的C5～22的芳杂基中的一种；R14选自取代或未取代的C1～3的亚烷基；取代基选自-CN、卤素原子中的一种或几种。
在式1中，表示阴离子，选自F-、NO3 -、SO4 2-、PF6 -、PF4 -、AsF6 -、(FSO2)2N-、 中的一种。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，在式1中，优选地，R11选自取代或未取代的C1～6的烷基或卤代烷基中的一种，R12选自取代或未取代的C1～12的亚烷基中的一种，R13选自取代或未取代的C1～6的烷基或卤代烷基中的一种，R14选自取代或未取代的C1～2的亚烷基中的一种。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，所述磺酸酯环状季铵盐的阳离子基团可选自
中的一种。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，所述多腈化合物选自二腈化合物、三腈化合物以及四腈化合物中的一种或几种。具体地，所述二腈化合物选自式2所示的化合物中的一种或几种，在式2中，R21选自C1～20的亚烷基或卤代亚烷基、C1～20的亚烷氧基或卤代亚烷氧基、C2～20的亚烯基或卤代亚烯基、C2～20的亚烯氧基或卤代亚烯氧基中的一种；所述三腈化合物选自式3所示的化合物中的一种或几种，在式3中，R31、R32、R33各自独立地选自C0～20的亚烷基或卤代亚烷基、C1～20的亚烷氧基或卤代亚烷氧基、C2～20的亚烯基或卤代亚烯基、C2～20的亚烯氧基或卤代亚烯氧基中的一种；所述四腈化合物选自式4所示的化合物中的一种或几种，在式4中，R41、R42、R43、R44各自独立地选自C0～20的亚烷基或卤代亚烷基、C1～20的亚烷氧基或卤代亚烷氧基、C2～20的亚烯基或卤代亚烯基、C2～20的亚烯氧基或卤代亚烯氧基中的一种。
NC-R21-CN式2
在根据本申请所述的电化学储能装置中，在式2中，优选地，R21选自C1～10的亚烷基或卤代亚烷基、C1～10的亚烷氧基或卤代亚烷氧基、C2～10的亚烯基或卤代亚烯基、C2～10的亚烯氧基或卤代亚烯氧基中的一种。其中，卤素原子可选自F、Cl、Br中的一种或几种，亚烷氧基、卤代亚烷氧基、亚烯氧基、卤代亚烯氧基中的氧原子数可为1个、2个或多个。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，具体地，所述二腈化合物可选自丙二腈、丁二腈、2-甲基丁二腈、四甲基丁二腈、戊二腈、2-甲基戊二腈、己二腈、富马二腈、2-亚甲基戊二腈、乙氧基亚甲基丙二腈、3,5-二氧杂-庚二腈、乙二醇二(2-氰基乙基)醚、二乙二醇二(2-氰基乙基)醚、三乙二醇二(2-氰基乙基)醚、四乙二醇二(2-氰基乙基)醚、1,2-二(2-氰乙氧基)乙烷、1,3-二(2-氰基乙氧基)丙烷、1,4-二(2-氰基乙氧基)丁烷、1,5-二(2-氰基乙氧基)戊烷、乙二醇二(4-氰基丁基)醚、1,6-二氰基己烷、1,2-二溴-2,4-二氰基丁烷中的一种或几种。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，在式3中，优选地，R31、R32、R33各自独立地选自C0～10的亚烷基或卤代亚烷基、C1～10的亚烷氧基或卤代亚烷氧基、C2～10的亚烯基或卤代亚烯基、C2～10的亚烯氧基或卤代亚烯氧基中的一种。其中，卤素原子可选自F、Cl、Br中的一种或几种，亚烷氧基、卤代亚烷氧基、亚烯氧基、卤代亚烯氧基中的氧原子数可以为1个、2个或多个。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，具体地，所述三腈化合物可选自甲烷三甲腈、乙烯-1,1,2-三甲腈、1,3,6-己烷三腈、1,2,3-丙三甲腈、1,3,5-戊三甲腈中的一种或几种。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，在式4中，优选地，R41、R42、R43、R44各自独立地选自C0～10的亚烷基或卤代亚烷基、C1～10的亚烷氧基或卤代亚烷氧基、C2～10的亚烯基或卤代亚烯基、C2～10的亚烯氧基或卤代亚烯氧基中的一种。其中，卤素原子可选自F、Cl、Br中的一种或几种，亚烷氧基、卤代亚烷氧基、亚烯氧基、卤代亚烯氧基中的氧原子数可以为1个、2个或多个。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，具体地，所述四腈化合物可选自四氰基乙烯、1,2,2,3-丙烷四甲腈、甲烷四甲腈、1,1,3,3-丙烷四甲腈、1,1,2,2-乙烷四甲腈中的一种或几种。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，所述添加剂还包括乙烯基碳酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、环状硫酸酯、氟代磷酸锂、磺酸内酯中的一种或几种。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，磺酸酯环状季铵盐的含量过低，形成的正负极钝化膜并不足以阻止电解液进一步反应，对电化学储能装置的性能的改善也不明显；而含量过高时，则其在正负极上的阻抗增加，从而恶化电化学储能装置的性能。优选地，所述磺酸酯环状季铵盐的含量为所述电解液总质量的0.05％～10％，进一步优选地，所述磺酸酯环状季铵盐的含量为所述电解液总质量的0.1％～5％。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，多腈化合物的含量过低，对产气的改善不明显；而含量过高，则其在负极上的成膜会严重恶化电化学储能装置的性能。优选地，所述多腈化合物的含量为所述电解液总质量的0.05％～7％，进一步优选地，所述多腈化合物的含量为所述电解液总质量的0.1％～4％。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，氟代碳酸乙烯酯和/或碳酸亚乙烯酯的含量过低，对高温循环性能的改善不明显；而含量过高，则其在正极上的副反应会严重地恶化电化学储能装置的高温存储性能。优选地，所述氟代碳酸乙烯酯和/或碳酸亚乙烯酯的含量为所述电解液总质量的0.5％～30％，进一步优选地，所述氟代碳酸乙烯酯和/或碳酸亚乙烯酯的含量为所述电解液总质量的1％～18％。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，所述有机溶剂的种类并没有具体的限制，可根据实际需求进行选择。优选地，所述有机溶剂选自链状酯或环状酯中的一种或几种。具体地，所述链状酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸丙酯中的一种或几种；所述环状酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯、四氢呋喃中的一种或几种。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，所述电解质盐的浓度没有具体的限制，可根据实际需求进行选择。具体地，所述电解质盐的含量为所述电解液的总质量的6％～25％。优选地，所述电解质盐的含量为所述电解液的总质量的6％～20％。进一步优选地，所述电解质盐的含量为所述电解液的总质量的10％～15％。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，所述电解质盐的种类没有具体的限制，可根据实际需求进行选择。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，所述负极活性材料层还包括粘结剂和导电剂。所述导电剂和粘结剂的种类没具体的限制，可根据实际需求进行选择，具体地，所述粘结剂可选自丙烯酸酯、丁苯橡胶SBR、聚酰亚胺、聚乙烯酰亚胺中的一种或几种；所述导电剂可选自石墨、碳黑、碳纳米管、碳纤维中的一种或几种。所述导电剂和粘结剂的含量没有具体的限制，可根据实际需求进行选择，优选地，所述粘结剂含量为所述负极活性材料层总质量的1％-10％；所述导电剂含量为所述负极活性材料层总质量的2％-7％。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，所述负极活性材料层还可包括其他负极活性材料，具体地，所述负极活性材料层还可包括人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、中间相微碳球(简称为MCMB)中的一种或几种。
在根据本申请所述的电化学储能装置中，需要说明的是，所述电化学储能装置可为锂离子电池、钠离子电池、锌离子电池或超级电容器。在本申请的实施例中，仅示出电化学储能装置为锂离子电池的实施例，但本申请不限于此。
在锂离子电池中，正极活性材料可选自钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、尖晶石型的锰酸锂(LiMn2O4)、橄榄石型的LiMPO4、三元材料LiaNixAyB(1-x-y)O2中的一种或几种。其中，在橄榄石型的LiMPO4中，M选自Co、Ni、Fe、Mn、V中的一种或几种；在三元材料LiaNixAyB(1-x-y)O2中，A、B各自独立地选自Co、Al、Mn中的一种，且A和B不相同，0.95≤a≤1.2，0<x<1，0<y<1，且x+y<1。导电剂和粘结剂的种类没具体的限制，可根据实际需求进行选择。
在锂离子电池中，所述电解质盐为锂盐，所述锂盐的具体种类不受限制。具体地，所述锂盐至少包括LiPF6，所述锂盐还可进一步包括LiBF4、LiFSI、LiTFSI、LiClO4、LiAsF6、LiBOB、LiDFOB、LiPO2F2、LiTFOP、LiN(SO2RF)2、LiN(SO2F)(SO2RF)中的一种或几种，其中，RF＝CnF2n+1，表示饱和全氟烷基，n为1～10内的整数。
在锂离子电池中，所述隔离膜的种类没有具体限制，可根据实际需求进行选择，具体地，所述隔离膜可选自聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚偏氟乙烯膜以及它们的多层复合膜。
下面结合实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。在实施例中仅示出电化学储能装置为锂离子电池的情况，但本申请不限于此。
在下述实施例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得，所用到的磺酸酯环状季铵盐可参照2016年8月10日公开的中国专利CN105845981A。
实施例1～20以及对比例1～9中的锂离子电池均按照下述方法进行制备：
(1)正极片的制备
将正极活性材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯按质量比为LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2:乙炔黑:聚偏二氟乙烯＝98:1:1进行混合，加入溶剂N-甲基吡咯烷酮，在真空搅拌机作用下搅拌至体系成均一透明状，获得正极浆料；将正极浆料均匀涂覆于厚度为12μm的正极集流体铝箔上；将铝箔在室温晾干后转移至120℃烘箱干燥1h，然后经过冷压、分切得到正极片。
(2)负极片的制备
将负极活性材料、导电剂碳黑、粘结剂丙烯酸酯按照质量比96:2:2进行混合，加入去离子水，在真空搅拌机作用下获得负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在厚度为8μm的负极集流体铜箔上；将铜箔在室温晾干后转移至120℃烘箱干燥1h，然后经过冷压、分切得到负极片。负极片中所用到的负极活性材料的具体种类如表1所示。
(3)电解液的制备
在含水量<10ppm的氩气气氛手套箱中，将碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)按照体积比为EC:PC:DEC＝1:1:1进行混合，接着将充分干燥的锂盐LiPF6溶解于混合有机溶剂中，之后加入添加剂，混合均匀后获得电解液。其中，LiPF6的含量为电解液的总质量的12.5％。电解液中所用到的添加剂的具体种类以及含量如表1所示。在表1中，各添加剂的含量为基于电解液的总质量计算得到的质量百分数。
(4)隔离膜的制备
选用16μm厚的聚丙烯隔离膜(型号为A273，由Celgard公司提供)。
(5)锂离子电池的制备
将正极片、隔离膜、负极片按顺序叠好，使隔离膜处于正、负极片之间起到隔离的作用，然后卷绕得到裸电芯；将裸电芯置于外包装壳中，将上述制备好的电解液注入到干燥后的裸电芯中，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，获得锂离子电池。
表1实施例1～20和对比例1～9的参数
接下来说明锂离子电池的测试过程。
(1)锂离子电池的高温循环性能测试
在45℃下，将锂离子电池以1C恒流充电至电压为4.4V，进一步以4.4V恒压充电至电流为0.05C，然后以1C恒流放电至电压为3.0V，此为一个充放电循环过程，此次的放电容量为首次循环的放电容量。将锂离子电池按照上述方法进行300次循环充电/放电测试，检测得到第300次循环的放电容量。每组测试15支锂离子电池，取平均值。
锂离子电池45℃循环300次后的容量保持率(％)＝(锂离子电池循环300次的放电容量/锂离子电池首次循环的放电容量)×100％。
(2)锂离子电池的高温存储产气测试
在25℃下，将锂离子电池以0.5C恒流充电至电压为4.4V，然后以4.4V恒压充电至电流为0.05C，此时测试锂离子电池的厚度并记为h0；之后将锂离子电池放入60℃的恒温箱，存储30天后取出，测试此时锂离子电池的厚度并记为h1。每组测试15支锂离子电池，取平均值。
锂离子电池60℃存储30天后的厚度膨胀率(％)＝[(h1-h0)/h0]×100％。
(3)锂离子电池的高温存储容量保持率测试
在25℃下，将锂离子电池以1C恒电流充电至4.4V，然后以4.4V恒压充电至电流小于0.05C，之后以0.5C的恒流放电至3.0V；再以1C恒电流充电至4.4V，然后以4.4V恒压充电至电流小于0.05C，此时测试锂离子电池的放电容量并记为D0；然后将锂离子电池置于60℃下存储30天，待存储结束后，以1C恒流放电至3.0V；再以1C恒流充电至4.4V，然后以4.4V恒压充电至电流小于0.05C，最后以0.5C恒流放电至3.0V，此时测试锂离子电池的放电容量并记为D1。每组测试15支锂离子电池，取平均值。
锂离子电池60℃存储30天的容量保持率(％)＝[D1/D0]×100％。
表2实施例1～20和对比例1～9的性能测试结果
在对比例1～3中分析可知，在不加入电解液添加剂的情况下，锂离子电池的高温循环性能和高温存储性能均较差，但相较于采用Si/C的对比例2和采用单质硅的对比例3而言，采用人造石墨与硅氧化合物混合物的对比例1的锂离子电池的高温循环容量保持率和高温存储容量保持率相对好一些，这是由于纯的单质硅在充放电循环过程中的体积变化率更大，导致单质硅颗粒很容易出现粉化或裂缝，进而极大地影响了锂离子电池的使用。
当电解液中仅加入磺酸酯环状季铵盐(对比例4)，锂离子电池的高温存储厚度膨胀率和高温存储容量保持率可以一定程度上得到改善，但对锂离子电池的高温循环容量保持率的改善不明显；当电解液中仅加入多腈化合物(对比例5)，可在正极表面形成一层致密且均匀的钝化膜，减小高温时电解液在正极界面处的副反应，使锂离子电池的高温存储厚度膨胀率和高温存储容量保持率可以一定程度上得到改善，但是由于腈基具有较强的吸电子特性，容易在负极得到电子发生还原反应，且其还原产物不稳定会沉积到负极上，因此会恶化了锂离子电池的高温循环容量保持率；当电解液中仅加入氟代碳酸乙烯酯(对比例6)，可以在负极形成致密、柔韧且低阻抗的钝化膜，使锂离子电池的高温循环容量保持率可以得到改善，但氟代碳酸乙烯酯本身的热稳定性较差，容易分解产生HF，会恶化锂离子电池的高温存储厚度膨胀率和高温存储容量保持率；当电解液中同时加入磺酸酯环状季铵盐和多腈化合物时(对比例7)，对锂离子电池的高温存储容量保持率和高温存储厚度膨胀率的改善较为显著，但却恶化了锂离子电池的高温循环容量保持率；当电解液中同时加入磺酸酯环状季铵盐和氟代碳酸乙烯酯时(对比例8)，锂离子电池的高温循环容量保持率、高温存储厚度膨胀率和高温存储容量保持率均可以一定程度上得到改善，但改善的幅度相对较小，难以满足实际使用需求；当电解液中同时加入多腈化合物和氟代碳酸乙烯酯时(对比例9)，锂离子电池的高温循环容量保持率、高温存储厚度膨胀率和高温存储容量保持率均可以一定程度上得到改善，但改善的幅度同样相对较小，也难以满足实际使用需求。
在实施例1～20中分析可知，在电解液中加入磺酸酯环状季铵盐、多腈化合物以及氟代碳酸乙烯酯和/或碳酸亚乙烯酯，锂离子电池具有较好的高温循环性能和高温存储性能，这是由于氟代碳酸乙烯酯和/或碳酸亚乙烯酯形成的钝化膜更致密和柔韧，弥补了由于硅基材料在循环中的体积膨胀所导致锂离子电池整体体积变化大的缺点，且钝化膜的阻抗较低，能更有效提高锂离子电池的高温循环性能，减少副反应的发生；而磺酸酯环状季铵盐、多腈化合物对正、负极的作用可以减少锂离子电池的胀气，改善锂离子电池的高温循环性能和高温存储性能。同时可以理解的是，磺酸酯环状季铵盐、多腈化合物以及氟代碳酸乙烯酯和/或碳酸亚乙烯酯的具体种类及用量变化必然直接影响电解液的性能，从而影响对锂离子电池性能的改善效果。
根据上述说明书的揭示，本申请所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本申请并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本申请的一些修改和变更也应当落入本申请的权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电化学储能装置，包括：
包含正极活性材料层的正极片；
包含负极活性材料层的负极片；
置于正极片与负极片之间的隔离膜；以及
电解液；
其特征在于，
所述负极活性材料层包括硅基材料；
所述电解液包括电解质盐、有机溶剂以添加剂，所述添加剂包括磺酸酯环状季铵盐、多腈化合物以及氟代碳酸乙烯酯和/或碳酸亚乙烯酯。
2.根据权利要求1所述的电化学储能装置，其特征在于，所述磺酸酯环状季铵盐选自式1所示的化合物中的一种或几种；
在式1中，R11选自-CN、取代或未取代的C1～12烷基、取代或未取代的C2～12的烯基、取代或未取代的C2～12的炔基、取代或未取代的C1～12的烷氧基、取代或未取代的C1～12的酰氧基中的一种；
R12选自取代或未取代的C1～12的亚烷基、取代或未取代的C2～12的亚烯基、取代或未取代的C2～12的亚炔基、取代或未取代的C1～12的亚烷酰基中的一种；
R13选自取代或未取代的C1～12的烷基、取代或未取代的C2～12的烯基、取代或未取代的C2～12的炔基、取代或未取代的C1～12的烷氧基、取代或未取代的C1～12的酰氧基、取代或未取代的C6～22的芳基、取代或未取代的C5～22的芳杂基中的一种；
R14选自取代或未取代的C1～3的亚烷基；
取代基选自-CN、卤素原子中的一种或几种；
表示阴离子，选自F-、NO3 -、SO4 2-、PF6 -、PF4 -、AsF6 -、(FSO2)2N-、 中的一种。
3.根据权利要求2所述的电化学储能装置，其特征在于，所述磺酸酯环状季铵盐的阳离子基团选自
中的一种。
4.根据权利要求3所述的电化学储能装置，其特征在于，所述磺酸酯环状季铵盐选自下述化合物中的一种或几种：
5.根据权利要求1所述的电化学储能装置，其特征在于，所述多腈化合物选自二腈化合物、三腈化合物以及四腈化合物中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的电化学储能装置，其特征在于，
所述二腈化合物选自式2所示的化合物中的一种或几种；
NC-R21-CN 式2
在式2中，R21选自C1～20的亚烷基或卤代亚烷基、C1～20的亚烷氧基或卤代亚烷氧基、C2～20的亚烯基或卤代亚烯基、C2～20的亚烯氧基或卤代亚烯氧基中的一种；
所述三腈化合物选自式3所示的化合物中的一种或几种；
在式3中，R31、R32、R33各自独立地选自C0～20的亚烷基或卤代亚烷基、C1～20的亚烷氧基或卤代亚烷氧基、C2～20的亚烯基或卤代亚烯基、C2～20的亚烯氧基或卤代亚烯氧基中的一种；
所述四腈化合物选自式4所示的化合物中的一种或几种；
在式4中，R41、R42、R43、R44各自独立地选自C0～20的亚烷基或卤代亚烷基、C1～20的亚烷氧基或卤代亚烷氧基、C2～20的亚烯基或卤代亚烯基、C2～20的亚烯氧基或卤代亚烯氧基中的一种。
7.根据权利要求6所述的电化学储能装置，其特征在于，
所述二腈化合物选自丙二腈、丁二腈、2-甲基丁二腈、四甲基丁二腈、戊二腈、2-甲基戊二腈、己二腈、富马二腈、2-亚甲基戊二腈、乙氧基亚甲基丙二腈、3,5-二氧杂-庚二腈、乙二醇二(2-氰基乙基)醚、二乙二醇二(2-氰基乙基)醚、三乙二醇二(2-氰基乙基)醚、四乙二醇二(2-氰基乙基)醚、1,2-二(2-氰乙氧基)乙烷、1,3-二(2-氰基乙氧基)丙烷、1,4-二(2-氰基乙氧基)丁烷、1,5-二(2-氰基乙氧基)戊烷、乙二醇二(4-氰基丁基)醚、1,6-二氰基己烷、1,2-二溴-2,4-二氰基丁烷中的一种或几种；
所述三腈化合物选自甲烷三甲腈、乙烯-1,1,2-三甲腈、1,3,6-己烷三腈、1,2,3-丙三甲腈、1,3,5-戊三甲腈中的一种或几种；
所述四腈化合物选自四氰基乙烯、1,2,2,3-丙烷四甲腈、甲烷四甲腈、1,1,3,3-丙烷四甲腈、1,1,2,2-乙烷四甲腈中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的电化学储能装置，所述添加剂还包括乙烯基碳酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、环状硫酸酯、氟代磷酸锂、磺酸内酯中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的电化学储能装置，其特征在于，
所述磺酸酯环状季铵盐的含量为所述电解液总质量的0.05％～10％，优选地，所述磺酸酯环状季铵盐的含量为所述电解液总质量的0.1％～5％；
所述多腈化合物的含量为所述电解液总质量的0.05％～7％，优选地，所述多腈化合物的含量为所述电解液总质量的0.1％～4％；
所述氟代碳酸乙烯酯和/或碳酸亚乙烯酯的含量为所述电解液总质量的0.5％～30％，优选地，所述氟代碳酸乙烯酯和/或碳酸亚乙烯酯的含量为所述电解液总质量的1％～18％。
10.根据权利要求1所述的电化学储能装置，其特征在于，所述硅基材料选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物以及硅合金中的一种或几种。
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