CN110429335B - 电解液及包含其的电化学装置与电子装置 - Google Patents

电解液及包含其的电化学装置与电子装置 Download PDF

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Abstract

本申请涉及电解液及包含其的电化学装置与电子装置。本申请提供了一种电解液，其包含一种或多种腈基苯醌化合物，所述腈基苯醌化合物选自式I、式II及式III表示的化合物：
Figure DDA0002145565240000011
其中，取代基R1至R9各自独立地选自氢、C2至C12醚基、C1至C12烷氧基、卤素、C1至C12烷基、C2至C12烯基、C2至C12炔基及C6至C26芳基。所述电解液能在正极形成稳定的保护膜，可有效提升所述电化学装置的循环容量保持率及高温存储性能。

Description

电解液及包含其的电化学装置与电子装置
技术领域
本申请涉及储能技术领域，尤其涉及电解液以及包括所述电解液的电化学装置。
背景技术
为满足人们对锂离子电池高能量密度的需求，锂离子电池的电压平台一再的提升。然而，随着电压的提升，正极与电解液间的副反应愈加严重，正极的颗粒表层会发生相变而失活，从而导致阻抗增大和电池容量损失。此外，电解液会在正极表面发生氧化而形成副产物并附着在正极表面上，进一步导致阻抗的增大和电池容量的快速衰减。因此，在提高锂离子电池能量密度的同时，改善及优化电解液的组成是至关重要的。
发明内容
本申请提供一种电解液以试图在至少某种程度上解决至少一个存在于相关领域中的问题。
根据本申请的一个方面，本申请提供了一种电解液，所述电解液包含一种或多种腈基苯醌化合物，所述腈基苯醌化合物选自式I、式II及式III表示的化合物：
Figure BDA0002145565230000011
其中，取代基R1至R9各自独立地选自氢、卤素、C2至C12醚基、C1至C12烃氧基、C1至C12烷基、C2至C12烯基、C2至C12炔基及C6至C26芳基。
根据本申请的一些实施例，所述腈基苯醌化合物选自式VIII-1、式VIII-2及式VIII-3表示的化合物：
Figure BDA0002145565230000021
根据本申请的一些实施例，所述腈基苯醌化合物的含量以所述电解液的总重量计为约0.05％至约7％。
根据本申请的一些实施例，所述电解液进一步包含如下化合物中的一种或多种：
1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯及碳酸亚乙烯酯。
根据本申请的一些实施例，所述电解液进一步包含一种或多种多腈化合物，所述多腈化合物选自式IV、式V、式VI及式VII化合物：
Figure BDA0002145565230000022
其中b、c、e、j、k及l各自独立地为0至5的整数,及a、d、f、g、h、i、及m各自独立地为1至5的整数。
根据本申请的一些实施例，所述多腈化合物的含量以所述电解液的总重量计为约0.1％至约10％。
根据本申请的一些实施例，所述多腈化合物选自式IX、式X、式XI、式XII、式XIII及式XIV表示的化合物：
Figure BDA0002145565230000031
根据本申请的一些实施例，所述电解液进一步包含氟代醚，所述氟代醚包含HCF2CF2CH2OCF2CF2H、(CF3)2CFCF(CF2CF3)(OCH3)、CF3CHFCF2CH(CH3)OCF2CHFCF3、HCF2CF2CH2OCF2CF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CF3、HCF2CF2OCH2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2CH2OCF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2OCF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2CH2OCF2CF2CF2H、CH3OCH2CH2OCH2CH2F、CH3OCH2CH2OCH2CF3、CH3OCH2CH(CH3)OCH2CH2F、CH3OCH2CH(CH3)OCH2CF3、FCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2F、FCH2CH2OCH2CH(CH3)OCH2CH2F、CF3CH2O(CH2CH2O)2CH2CF3或CF3CH2OCH2CH(CH3)OCH2CF3中的至少一种。
根据本申请的一些实施例，所述电解液进一步包含磷酸酯化合物，所述磷酸酯化合物包括磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸二甲基乙酯、磷酸甲基二乙酯、磷酸三苯酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三苯酯、磷酸三(2,2,2-三氟乙基)酯或磷酸三(2,2,3,3,3-五氟丙基)酯中的至少一种。
根据本申请的一些实施例，所述磷酸酯化合物的含量以所述电解液的总重量计为约0.1％至约10％。
根据本申请的一些实施例，所述电解液进一步包含具有烯基的磺酸酯，所述烯基磺酸酯包括1-丙烯-1,3-磺酸内酯、2-丙烯-1,3-磺酸内酯、1-氟-1-丙烯-1,3-磺酸内酯、2-氟-1-丙烯-1,3-磺酸内酯、3-氟-1-丙烯-1,3-磺酸内酯、1-氟-2-丙烯-1,3-磺酸内酯、2-氟-2-丙烯-1,3-磺酸内酯、3-氟-2-丙烯-1,3-磺酸内酯、1-甲基-1-丙烯-1,3-磺酸内酯、2-甲基-1-丙烯-1,3-磺酸内酯、3-甲基-1-丙烯-1,3-磺酸内酯、1-甲基-2-丙烯-1,3-磺酸内酯、2-甲基-2-丙烯-1,3-磺酸内酯或3-甲基-2-丙烯-1,3-磺酸内酯中的至少一种。
根据本申请的一些实施例，所述具有烯基的磺酸酯的含量以所述电解液的总重量计为约0.1％至约10％。在一些实施例中，所述具有烯基的磺酸酯的含量以所述电解液的总重量计为约0.5％至约8％。根据本申请的另一个方面，本申请提供了一种电化学装置，其包括：正极、负极、隔离膜以及以上任一所述的电解液。
根据本申请的另一个方面，本申请提供了一种电子装置，所述电子装置包括以上任一所述的电化学装置。
根据一个或多个实施例，使用本申请电解液可以抑制电解液在正极界面处的氧化反应，从而提高电化学装置在高温循环下的电池容量保持率和降低高温存储胀气的产生。
本申请实施例的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述、显示、或是经由本申请实施例的实施而阐释。
具体实施方式
本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。
如本文中所使用，术语“大致”、“大体上”、“实质”及“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。举例来说，如果两个数值之间的差值小于或等于所述值的平均值的±10％(例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％)，那么可认为所述两个数值“大体上”相同。
另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。
在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的一者”、“中的一个”、“中的一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目中的任一者。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的一者”意味着仅A或仅B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的一者”意味着仅A；仅B；或仅C。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。
在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一者”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的至少一者”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B(排除C)；A及C(排除B)；B及C(排除A)；或A、B及C的全部。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。
除非另外明确指明，本文使用的下述术语具有下文指出的含义。
术语“Cx”指含具有x个数量的碳原子。例如，C1至C10烷基是具有1至10个碳原子的烷基基团。
术语“烃基”涵盖烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基。例如，烃基预期是具有1至20个碳原子的直链烃结构。“烃基”还预期是具有3至20个碳原子的支链或环状烃结构。当指定具有具体碳数的烃基时，预期涵盖具有该碳数的所有几何异构体。本文中烃基还可以为C1至C15烃基、C1至C10烃基、C1至C5个烃基、C5至C20烃基、C5至C15烃基或C5至C10烃基。另外，烃基可以是任选地被取代的。例如，烃基可被包括氟、氯、溴和碘在内的卤素、烷基、芳基或杂芳基取代。
术语“烃氧基”指L-O-基团，其中L为烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基。例如，当L基团为烷基时，“烃氧基”可以称做“烷氧基”；当L基团为环烷基时，“烃氧基”可以称做“环烷氧基”。本文中烃氧基可为C1至C20烃氧基，还可以为C1至C15烃氧基、C1至C10烃氧基、C1至C5烃氧基、C5至C20烃氧基、C5至C15烃氧基或C5至C10烃氧基。
术语“烷基”预期是具有1至20个碳原子的直链饱和烃结构。“烷基”还预期是具有3至20个碳原子的支链或环状烃结构。例如，烷基可为C1至C20烷基、C1至C10烷基、C1至C5烷基、C5至C20烷基、C5至C15烷基或C5至C10烷基。当指定具有具体碳数的烷基时，预期涵盖具有该碳数的所有几何异构体；因此，例如，“丁基”意思是包括正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基和环丁基；“丙基”包括正丙基、异丙基和环丙基。烷基实例包括，但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、环丁基、正戊基、异戊基、新戊基、环戊基、甲基环戊基、乙基环戊基、正己基、异己基、环己基、正庚基、辛基、环丙基、环丁基、降冰片基等。另外，烷基可以是任选地被取代的。
术语“环烷基”涵盖环状烷基。环烷基可为C3至C20环烷基、C6至C20环烷基、C3至C10环烷基、C3至C6环烷基。例如，环烷基可为环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。另外，环烷基可以是任选地被取代的。
术语“烯基”是指可为直链或具支链且具有至少一个且通常1个、2个或3个碳碳双键的单价不饱和烃基团。除非另有定义，否则所述烯基通常含有2至20个碳原子，例如可以为C2至C20烯基、C6至C20烯基、C2至C10烯基或C2至C6烯基。代表性烯基包括(例如)乙烯基、正丙烯基、异丙烯基、正-丁-2-烯基、丁-3-烯基、正-己-3-烯基等。另外，烯基可以是任选地被取代的。
术语“炔基”是指可为直链或具支链且具有至少一个且通常具有1个、2个或3个碳碳三键的单价不饱和烃基团。除非另有定义，否则所述炔基通常含有2个至20个碳原子，例如可以为C2至C20炔基、C6至C20炔基、C2至C10炔基或C2至C6炔基。代表性炔基包括(例如)乙炔基、丙-2-炔基(正-丙炔基)、正-丁-2-炔基、正-己-3-炔基等。另外，炔基可以是任选地被取代的。
术语“芳基”涵盖单环***和多环***。多环可以具有其中两个碳为两个邻接环(所述环是“稠合的”)共用的两个或更多个环，其中所述环中的至少一者是芳香族的，例如其它环可以是环烷基、环烯基、芳基、杂环和/或杂芳基。例如，芳基可为C6至C50芳基、C6至C40芳基、C6至C30芳基、C6至C20芳基或C6至C10芳基。代表性芳基包括(例如)苯基、甲基苯基、丙基苯基、异丙基苯基、苯甲基和萘-1-基、萘-2-基等等。另外，芳基可以是任选地被取代的。
如本文所用，术语“卤素”可为F、Cl、Br或I。
如本文所用，术语“腈基”涵盖含有机基团-CN的有机物。
当上述取代基经取代时，取代基可选自以下组成的群组：卤素、烷基、环烷基、烯基、芳基和杂芳基。
以下，将详细地说明本发明的实施方式。
一、电解液
本申请提供了一种电解液，所述电解液能在正极形成稳定的保护膜，并抑制电解液在正极界面处的氧化反应，从而提高锂离子电池在高温循环下的容量保持率和降低高温存储胀气。
根据本申请，所述电解液包含一种或多种腈基苯醌化合物，所述腈基苯醌化合物选自式I、式II及式III表示的化合物：
Figure BDA0002145565230000071
其中，所述化合物式I、式II及式III中的取代基R1至R9各自独立地选自氢、卤素、C2至C12醚基、C1至C12烃氧基、C1至C12烷基、C2至C12烯基、C2至C12炔基及C6至C26芳基。
在本申请的一些实施例中，所述腈基苯醌化合物选自式VIII-1、式VIII-2、式VIII-3表示的化合物：
Figure BDA0002145565230000072
在本申请的一些实施例中，所述腈基苯醌化合物的含量以所述电解液的总重量计为约0.05％至约7％。在本申请的另一些实施例中，所述腈基苯醌化合物在电解液中的重量百分含量(以所述电解液的总重量计)为，例如，0.05％、0.1％、0.2％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％。所述腈基苯醌化合物能够开环聚合以在正极表面形成稳定的保护层。同时，由于腈基的存在，所述腈基苯醌化合能够与一些活跃的离子进行络合反应，进一步稳定正极结构，提高正极的稳定性，保证电池的长循环性能，同时改善高温存储胀气。
根据本申请的一些实施例，所述电解液进一步包含如下化合物中的一种或多种：
1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯及碳酸亚乙烯酯。
在本申请的一些实施例中，1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯及碳酸亚乙烯酯中的至少一种在电解液中的重量百分含量为约0.1％至约15％，例如0.2％，0.5％，1％，3％，5％，6％，8％，10％，12％。1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯及碳酸亚乙烯酯中的至少一种与所述腈基苯醌化合物共同作用，可在正负极表面形成稳定的保护层稳定正负极界面膜，改善电池循环、存储性能。
在本申请的一些实施例中，所述电解液进一步包含一种或多种多腈化合物，所述多腈化合物选自式IV、式V、式VI及式VII表示的化合物：
Figure BDA0002145565230000081
其中b、c、e、j、k及l各自独立地为0至5的整数,及a、d、f、g、h、i及m各自独立地为1至5的整数。
在本申请的一些实施例中，所述多腈化合物选自式IX、式X、式XI、式XII、式XIII及式XIV表示的化合物：
Figure BDA0002145565230000082
Figure BDA0002145565230000091
在本申请的一些实施例中，所述多腈化合物的含量以所述电解液的总重量计为约0.1％至约10％。在本申请的一些实施例中，所述多腈化合物在电解液中的重量百分含量(以所述电解液的总重量计)为，例如，0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％。
在本申请的一些实施例中，所述腈基苯醌化合物及所述多腈化合物的组合的加总含量以所述电解液的总重量计为约0.3％至约10％。在本申请的另一些实施例中，所述腈基苯醌化合物及所述多腈化合物的组合的加总含量以所述电解液的总重量计为约0.5％至约9％。在本申请的另一些实施例中，所述腈基苯醌化合物及所述多腈化合物的组合的加总含量以所述电解液的总重量计为约0.7％至约8％。在本申请的另一些实施例中，所述腈基苯醌化合物及所述多腈化合物的组合的加总含量以所述电解液的总重量计为约0.9％至约7％。在本申请的另一些实施例中，所述腈基苯醌化合物及所述多腈化合物的组合的加总含量以所述电解液的总重量计为约1.5％至约5％。
本申请将所述腈基苯醌化合物及所述多腈化合物添加至非水电解液中以制备电解液，能够与在正极及负极表面上的活性位点，例如，高价态的镍金属离子、钴金属离子、锰金属离子等，结合以形成稳定的保护膜，保护膜能够起到掩蔽正极表面活性离子的作用，并抑制所述电解液中的其它组分在正极及负极表面的分解。
因此，本申请实施例中所述腈基苯醌化合物及所述多腈化合物中的至少一者的添加能够增强包含其的电解液在正极中对氧化的抵抗能力，且形成稳定并具有较低阻抗的保护膜，从而改善所述电解液在高电压或高温下的循环寿命和存储胀气，使得包含所述电解液的电化学装置在充放电过程中，不仅表现出良好的循环性能，同时兼具良好的存储。
在一些实施例中，所述电解液进一步包括磷酸酯化合物，所述磷酸酯化合物包括磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸二甲基乙酯、磷酸甲基二乙酯、磷酸亚乙基甲酯、磷酸亚乙基乙酯、磷酸三苯酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三苯酯、磷酸三(2,2,2-三氟乙基)酯和磷酸三(2,2,3,3,3-五氟丙基)酯或磷酸三辛酯中的至少一种。
在本申请的另一些实施例中，所述磷酸酯化合物在电解液中的重量百分含量(以所述电解液的总重量计)为约0.5％至约10％，例如，1％、2％、5％、7％、8％。所述磷酸酯化合物与所述腈基苯醌化合物的连用，可进一步增大所述腈基苯醌化合物在电解液中的溶解度，同时进一步提高电解液的抗氧化性，且在化成和循环过程中，可在正极形成磷-氮电解质膜，保证电池的长循环性能。
在一些实施例中，所述电解液能够包括具有烯基的磺酸酯，所述烯基磺酸酯包括1-丙烯-1,3-磺酸内酯、2-丙烯-1,3-磺酸内酯、1-氟-1-丙烯-1,3-磺酸内酯、2-氟-1-丙烯-1,3-磺酸内酯、3-氟-1-丙烯-1,3-磺酸内酯、1-氟-2-丙烯-1,3-磺酸内酯、2-氟-2-丙烯-1,3-磺酸内酯、3-氟-2-丙烯-1,3-磺酸内酯、1-甲基-1-丙烯-1,3-磺酸内酯、2-甲基-1-丙烯-1,3-磺酸内酯、3-甲基-1-丙烯-1,3-磺酸内酯、1-甲基-2-丙烯-1,3-磺酸内酯、2-甲基-2-丙烯-1,3-磺酸内酯或3-甲基-2-丙烯-1,3-磺酸内酯中的至少一种。
在本申请的另一些实施例中，所述具有烯基的磺酸酯在电解液中的重量百分含量(以所述电解液的总重量计)为约0.5％至约10％，例如，1％、2％、5％、7％、8％、。所述烯基磺酸酯与所述腈基苯醌化合物的连用，可进一步在电极表面形成阻抗较小的SEI膜，进一步降低单独使用所述烯基磺酸酯或单独使用所述腈基苯醌化合物带来的高阻抗问题。同时，该SEI膜能在循环过程中随着膜层的破坏缓慢修复，保证循环性能且稳定界面阻抗的增长。
在本申请的一些实施例中，所述电解液还包括氟代醚，所述氟代醚包括、但不限于，
HCF2CF2CH2OCF2CF2H(FEPE)、(CF3)2CFCF(CF2CF3)(OCH3)(TMMP)、CF3CHFCF2CH(CH3)OCF2CHFCF3(TPTP)、HCF2CF2CH2OCF2CF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CF3、HCF2CF2OCH2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2CH2OCF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2OCF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2CH2OCF2CF2CF2H、CH3OCH2CH2OCH2CH2F、CH3OCH2CH2OCH2CF3、CH3OCH2CH(CH3)OCH2CH2F、CH3OCH2CH(CH3)OCH2CF3、FCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2F、FCH2CH2OCH2CH(CH3)OCH2CH2F、CF3CH2O(CH2CH2O)2CH2CF3或CF3CH2OCH2CH(CH3)OCH2CF3中的至少一种。
在本申请的另一些实施例中，所述氟代醚在电解液中的重量百分含量(以所述电解液的总质量计)为约0.5％至约40％，例如，1％、2％、5％、8％、10％、14％、16％、20％、25％、30％、33％、35％、38％。
在本申请的一些实施例中，所述电解液还包含羧酸酐，其为具有“－C(＝O)－O－C(＝O)－”的化合物，且其种类没有特别限定。所述羧酸酐的实例，可以包括，但不限于，乙酸酐、丙酸酐等链状羧酸酐及琥珀酸酐、氟代琥珀酸酐、马来酸酐、氟代马来酸酐、烯丙基琥珀酸酐、戊二酸酐、氟代衣康酸酐、3－磺基－丙酸酐等环状羧酸酐中的至少一种。
在本申请的另一些实施例中，所述羧酸酐在电解液中的重量百分含量为约0.05％至约10％，例如，0.1％、0.5％、1％、2％、5％、7％、8％。
在本申请的一些实施例中，所述电解液还包含磷腈化合物，其为具有“－N＝P－N－”的化合物，且其种类没有特别限定。在一些实施例中，所述磷腈化合物的实例，可以包括甲氧基五氟环三磷腈、乙氧基五氟环三磷腈、苯氧基五氟环三磷腈或乙氧基七氟环四磷腈中的至少一种。
在本申请的另一些实施例中，所述磷腈化合物在电解液中的重量百分含量为约0.05％至约10％，例如，0.1％、0.5％、1％、2％、5％、7％、8％。
在本申请的一些实施例中，所述电解液还包含非水溶剂及锂盐。
在本申请的一些实施例中，所述非水溶剂包含碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物、其它有机溶剂或其组合。
碳酸酯化合物可为链状碳酸酯化合物、环状碳酸酯化合物、氟代碳酸酯化合物或其组合。
链状碳酸酯化合物的实例为碳酸二甲酯(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)、碳酸甲乙酯(MEC)及其组合。所述环状碳酸酯化合物的实例为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)及其组合。所述氟代碳酸酯化合物的实例为碳酸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、碳酸三氟甲基亚乙酯及其组合。
羧酸酯化合物的实例为甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸丙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁内酯(BL)、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯及其组合。
醚化合物的实例为二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃及其组合。
其它有机溶剂的实例为二甲亚砜、1,2-二氧戊环、1,3-二氧戊环、1,4-二氧戊环、环丁砜、甲基环丁砜、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、乙腈及其组合。
在本申请的一些实施例中，所述锂盐选自由高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、四苯硼酸锂(LiB(C6H5)4)、甲磺酸锂(LiCH3SO3)、三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiN(SO2CF3)2)、三(三氟甲基磺酸)甲基锂(LiC(SO2CF3)3)、六氟硅酸锂(LiSiF6)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟硼酸锂(LiF2OB)及其组合所组成的群组。在本申请的一些实施例中，所述锂盐选自由六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)及其组合组成的群组。
在本申请的一些实施例中，所述锂盐的含量以所述电解液的总重量计为约0.01mol/L至约3mol/L。在本申请的一些实施例中，所述锂盐的含量以所述电解液的总重量计为约0.05mol/L至约2.2mol/L。在本申请的一些实施例中，所述锂盐的含量以所述电解液的总重量计为约0.1mol/L至约2.2mol/L。在本申请的一些实施例中，所述锂盐的含量以所述电解液的总重量计为约0.1mol/L至约2.0mol/L。本领域技术人员应理解，本申请实施例的电解液可以根据实际制备需求选择任何合适的已知方法制造，而不受其限制。
二、电化学装置
本申请还提供了包括本申请的电解液的电化学装置。在本申请的一些实施例中，所述电化学装置为锂离子电池。所述锂离子电池包括正极、负极、隔离膜以及本申请的电解液。
负极
在本申请的一些实施例中，本申请的电化学装置中使用的负极可包括任何现有技术中公开的材料、构成和其制造方法。在一些实施例中，所述负极为美国专利申请US9812739B中记载的负极，其以全文引用的方式并入本申请中。
在本申请的一些实施例中，所述负极包括负极集流体和位于所述负极集流体上的负极活性材料层。所述负极活性材料层包括吸收和释放锂(Li)的负极活性材料(下文中，有时称为“能够吸收/释放锂Li的负极材料”)。在一些实施例中，能够吸收/释放锂(Li)的负极材料的例子可以包括碳材料、金属化合物、氧化物、硫化物、硅、硅-碳复合物、锂的氮化物例如LiN3、锂金属、合金材料和聚合物材料中的一种或多种。
在一些实施例中，碳材料可以是在锂离子电池中通常使用的任何基于碳的负极活性材料。在一些实施例中，碳材料包括，但不限于：低石墨化的碳、易石墨化的碳、人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、热解碳、焦炭、玻璃碳、有机聚合物化合物烧结体、碳纤维和活性碳。其中，焦炭可以包括沥青焦炭、针状焦炭和石油焦炭。有机聚合物化合物烧结体指的是通过在适当的温度下煅烧聚合物材料例如苯酚塑料或者呋喃树脂以使之碳化获得的材料，将这些材料中的一些分成低石墨化碳或者易石墨化的碳。聚合物材料的例子可以包括聚乙炔和聚吡咯。
在本申请的一些实施例中，当所述负极活性材料包括合金材料时，所述负极活性材料可使用蒸镀法、溅射法、镀敷法等方法形成。
在本申请的一些实施例中，当所述负极活性材料包括锂金属或金属化合物时，所述负极层能够包含球形绞状的导电骨架以及分散在导电骨架中的金属颗粒。在本申请的一些实施例中，所述球形绞状的导电骨架能够具有约5％至约85％的孔隙率。在本申请的一些实施例中，所述负极进一步还包含保护层。
在一些实施例中，所述负极活性材料层可以包括粘合剂，并且可选地包括导电剂。所述粘合剂能够提高负极活性材料颗粒彼此间的结合和所述负极活性材料与所述负极集流体的结合。在一些实施例中，所述粘合剂包括，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1,1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂及尼龙中的一种或多种。
在一些实施例中，所述导电剂包括，但不限于：基于碳的材料、基于金属的材料、导电聚合物或它们的混合物。在一些实施例中，基于碳的材料选自天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维或其任意组合。在一些实施例中，基于金属的材料选自金属粉、金属纤维、铜、镍、铝、银。在一些实施例中，导电聚合物为聚亚苯基衍生物。
在一些实施例中，负极集流体包括，但不限于：铜箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜、覆有导电金属的聚合物基底和它们的任意组合。本申请实施例的负极可以通过本领域公知的制备方法制备。在本身的一些实施例中，负极的制备方法包括以下步骤：在溶剂中将负极活性材料、导电剂和粘合剂混合，以制备负极活性材料组合物，并将该负极活性材料组合物涂覆在负极集流体上。在一些实施例中，所述溶剂可以包括水，但不限于此。
正极
在本申请的一些实施例中，本申请的电化学装置中使用的正极可以使用本领域公知的材料、构造和制造方法制备。在一些实施例中，所述正极可以采用US9812739B中记载的正极制备技术来制备，其以全文引用的方式并入本申请中。
在一些实施例中，所述正极包括正极集流体和位于所述正极集流体上的正极活性材料层。正极活性材料层包括能够吸收和释放锂的正极活性材料(下文中，有时称为“能够吸收/释放锂的正极材料”)在一些实施例中，所述正极活性材料包括复合氧化物。在一些实施例中，所述正极复合氧化物可以含有锂以及选自钴、锰及镍中的至少一种元素。
在本申请的一些实施例中，所述能够吸收/释放锂的正极材料的实例可以包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、磷酸铁锂、钛酸锂和富锂锰基材料中的一种或多种。
在本申请的一些实施例中，所述正极活性材料层可以在其表面上具有涂层，或者可以与具有涂层的另一化合物混合。其中，所述涂层可以包括选自涂覆元素的氧化物、涂覆元素的氢氧化物、涂覆元素的羟基氧化物、涂覆元素的碳酸氧盐和涂覆元素的羟基碳酸盐中的至少一种涂覆元素化合物。所述涂覆元素化合物可以是非晶的或结晶的。
在本申请的一些实施例中，在涂层中含有的涂覆元素可以包括镁(Mg)、铝(Al)、钴(Co)、钾(K)、钠(Na)、钙(Ca)、硅(Si)、钛(Ti)、钒(V)、锡(Sn)、锗(Ge)锡(Sn)、硼(B)、砷(As)、镓(Ga)、锆(Zr)、氟(F)中的至少一者。本领域技术人员应理解，可以通过任何本领域常见的方法来施加涂层于正极上，只要该方法不对正极活性材料的性能产生不利影响即可。在本申请的一些实施例中，所述方法可以包括对本领域公知的任何涂覆方法，例如喷涂或浸渍，而不受其限制。
在本申请的一些实施例中，所述正极活性材料层还包括粘合剂，并且可选地包括导电剂。所述粘合剂提高正极活性材料颗粒彼此间的结合，并且还提高所述正极活性材料与正极集流体的结合。
在本申请的一些实施例中，所述粘合剂包括，但不限于：聚乙烯醇、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1,1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂及尼龙中的一种或多种。
在本申请的一些实施例中，所述导电剂包括，但不限于：基于碳的材料、基于金属的材料、导电聚合物和它们的混合物。在一些实施例中，基于碳的材料选自天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维中的至少一种。在一些实施例中，基于金属的材料选自金属粉、金属纤维、铜、镍、铝、银中的至少一种。在一些实施例中，导电聚合物为聚亚苯基衍生物。
在本申请的一些实施例中，所述正极集流体可以是铝，但不限于此。
正极可以通过本领域公知的制备方法制备。在本申请的一些实施例中，所述正极的制备方法包含以下步骤：在溶剂中将正极活性材料、导电剂和粘合剂混合，以制备正极活性材料组合物，并将所述正极活性材料组合物涂覆在正极集流体上。在本申请的一些实施例中，溶剂可以包括N-甲基吡咯烷酮等，但不限于此。
在本申请的一些实施例中，所述正极能够通过在正极集流体上使用包括锂过渡金属系化合物粉体和粘结剂形成正极活性材料层而制成。
在一些实施例中，正极的厚度为约50μm至约200μm。在一些实施例中，正极的厚度为约60μm至约190μm。在另一些实施例中，负极的厚度为约60μm至约180μm。
在一些实施例中，正极活性物质层的材料包括任何本领域公知的材料。
隔离膜
在本申请的一些实施例中，本申请的电化学装置在正极与负极之间设有隔离膜以防止短路。本申请的电化学装置中使用的隔离膜的材料和形状没有特别限制，其可为任何现有技术中公开的技术。在本申请的一些实施例中，所述隔离膜包括由对本申请的电解液稳定的材料形成的聚合物或无机物等。
例如隔离膜可包括基材层和表面处理层。在本申请的一些实施例中，所述基材层为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜，基材层的材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺中的至少一种。具体的，可选用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多孔复合膜。
所述基材层的至少一个表面上设置有表面处理层，表面处理层可以是聚合物层或无机物层，也可以是混合聚合物与无机物所形成的层。
在本申请的一些实施例中，所述无机物层包括无机颗粒和粘结剂，所述无机颗粒选自由氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙、硫酸钡及其组合所组成的群组。所述粘结剂选自由聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯及其组合所组成的群组。
在本申请的一些实施例中，所述聚合物层中包含聚合物，所述聚合物的材料包括聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚偏氟乙烯或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)中的至少一种。
本领域的技术人员将理解，以上描述的锂离子电池的制备方法仅是实施例。在不背离本申请公开的内容的基础上，可以采用本领域常用的其他方法。此外，虽然上面以锂离子电池进行了举例说明，但是本领域技术人员在阅读本申请之后，能够想到本申请的电解液可以用于其他合适的电化学装置。这样的电化学装置包括发生电化学反应的任何装置，它的具体实例包括所有种类的一次电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池或电容。特别地，该电化学装置是锂二次电池，包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池。
三、电子装置
本申请进一步提供了一种电子装置，所述电子装置包含本申请的电化学装置。
本申请的电子装置没有特别限定，其可以是现有技术中已知的任何电子装置。在本申请的一些实施例中，所述电子装置可以包括，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。
具体实施例
下面列举了一些具体实施例和对比例并分别对其进行高温循环性能测试以及高温存储测试测试以更好地对本申请的技术方案进行说明。本领域的技术人员将理解，本申请中描述的制备方法仅是示范实施例，凡是对本发明技术方案进行修改或者同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
(一)锂离子电池的制备
正极的制备
将钴酸锂(LiCoO2)、导电剂Super P、聚偏二氟乙烯按照重量比97:1.4:1.6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。采用铝箔作为正极集流体，该铝箔厚度为12μm，在正极集流体表面均匀的涂覆正极浆料(正极活性材料层)，随后将涂覆正极浆料的正极集流体在120℃下烘烤1小时，并随后进行冷压、裁片、分切，以制备得到正极。
负极的制备
将人造石墨、羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按照重量比97:1:2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。采用铜箔作为负极集流体，该铜箔厚度为12μm，在负极集流体表面均匀的涂覆负极浆料(负极活性材料层)，随后将涂覆负极浆料的负极集流体在120℃下烘烤1小时，并随后进行冷压、裁片、分切，以制备得到负极。
电解液的制备
在含水量<10ppm的氩气气氛手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸丙烯酯(PC)、丙酸丙酯(PP)按照约2:3:2:3的重量比混合均匀，再将充分干燥的锂盐LiPF6溶解于上述溶剂得到基础电解液，其中基础电解液中LiPF6的浓度为约1mol/L。在基础电解液中加入如下表1至3中所示的不同含量的物质得到不同实施例和对比例的电解液。下文中描述的电解液中各物质的含量均是基于电解液的总重量计算得到。
锂离子电池的制备
采用以下制备方法将实施例和对比例中的电解液制备成锂离子电池。具体的，采用聚丙烯薄膜(PP)作为隔离膜，该聚丙烯薄膜厚度为12μm，将上述正极、隔离膜与负极按顺序叠好，使隔离膜处于正负极中间起到隔离的作用，然后卷绕、装入铝塑膜中，并在80℃下干燥，注入所制备的电解液，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，即完成锂离子电池的制备。
当以上实施例及对比例的锂离子电池成品完成后，纪录其成品的电池容量、厚度、宽度、长度以确定锂离子电池的体积能量密度。随后对以下实施例及对比例的锂离子电池进行高温循环性能测试及高温存储测试。
(二)测试方法
高温循环性能测试
将以上实施例及对比例的锂离子电池成品置于45℃的恒温箱中，以恒定电流1C充电至4.35V，然后恒压充电至电流为0.05C，最后以恒定放电速率1C放电至3.0V，此为进行一个充放电循环过程，按上述方式进行500次充放电循环后，记录首次充放电循环以及第500次充放电循环时的放电容量分别作为锂离子电池的首次电池容量及充放电循环后的电池容量，并记录第500次充放电循环后的电池容量保持率；“1C”是在1小时内将电池容量完全放完的电流值；
电池容量保持率＝充放电循环后的电池容量(mAh)/首次电池容量(mAh)×100％。
高温存储测试
将以上实施例及对比例的锂离子电池成品置于25℃的恒温箱中，以恒定充电速率1C充电至4.35V，然后恒压充电至充电速率为0.05C，随后将锂离子电池置于60℃的恒温箱中存储30天，在存储30天后，将锂离子电池并观察及记录其厚度变化量：
厚度增长率＝(高温存储后厚度-高温存储前厚度)/高温存储前厚度×100％。
实施例1至18及对比例1的具体实施方式参数以及其经过高温循环性能测试及高温存储测试的测试结果如下表1所示。
表1
Figure BDA0002145565230000191
由表1中数据可知，与对比例1相比，本申请实施例1至10添加了腈基苯醌化合物(其结构式分别为式VIII-1、式VIII-2、式VIII-3)，其中，式VIII-1、式VIII-2、式VIII-3表示的腈基苯醌化合物的添加量介于0.1％至5％。相较于对比例1，本申请实施例1至10的锂离子电池不论是在高温循环性能测试及高温存储测试的测试结果(即电池容量保持率以及厚度增长率)都有显著的改善，其中，本申请实施例1至10的锂离子电池的电池容量保持率相较于无添加的对比例1皆有一定的提高，甚至在式VIII-1表示的腈基苯醌化合物添加的重量百分比为1.0％时，其电池容量保持率分别可以达到84％，此外，厚度增长率则是有明显的下降至11.2％。
通过上述比较可以得知，本申请的电化学装置通过添加了腈基苯醌化合物于电解液中，有效的提升了其循环效率，同时抑制在高温存储时的胀气，其中式VIII-1、式VIII-2、式VIII-3表示的腈基苯醌化合物可以在电池循环过程中在正极处形成保护层，抑制正极金属离子的溶出，同时抑制电解液与正极的反应，使循环及存储性能都优于未添加该添加剂的对比例。此外，通过实施例12至19的测试结果可知，当将腈基苯醌化合物与其它添加剂PS、FEC的同时使用以配制成电解液时，可以使锂离子电池的循环和存储性能进一步提高。
实施例19至76及对比例2至6的具体实施方式参数以及其经过高温循环性能测试及高温存储测试的测试结果如下表2所示。
表2
Figure BDA0002145565230000201
Figure BDA0002145565230000211
从表2中数据可知，实施例19至23及对比例2至6的电解液中皆添加了式VIII-1表示的腈基苯醌化合物及式IX表示的多腈化合物，其中，式VIII-1表示的腈基苯醌化合物的添加量介于0.05％至7％，式IX表示的多腈化合物的添加量为0.1％至10％，相较于对比例1，实施例19至23的锂离子电池通过注入添加了本申请含有所述腈基苯醌化合物以及所述多腈化合物的电解液，使得其电池高温循环性能得到一定提升。
再者，实施例72至76中的电解液仅包含了所述多腈化合物(其结构式分别包含式IX、式X、式XI、式XII及式XIV)，相对于没有任何添加的对比例1而言，实施例72至76的锂离子电池的电池循环性能依然有显著的提升。
此外，通过比较实施例19至71及对比例2至6可知，所述腈基苯醌化合物以及所述多腈化合物都能在正极中形成保护膜，所述腈基苯醌化合物在化成过程能够开环聚合以在正极表面处形成保护层。同时，腈基能与一些活跃的离子，例如，高价态的镍离子、钴离子及锰离子配位，稳定正极结构。同时，所述多腈化合物可吸附于正极表面，隔绝电解液与正极，二者共同作用，抑制电解液与正极的反应。当所述腈基苯醌化合物以及所述多腈化合物的总添加含量为1％时，正极材料表面生成的保护层不够充分，改善作用不明显；当所述腈基苯醌化合物以及所述多腈化合物的总添加含量的提高至超过11％时，保护层太厚，同时过量的添加剂加剧负极表面副反应发生，造成SEI膜破坏，反而不利于电池容量的保持。
比较实施例19至71中的各个电解液，可以发现，当所述腈基苯醌化合物(其结构式分别包含式VIII-1及式VIII-3)及所述多腈化合物(其结构式分别包含式IX、式X、式XI、式XII及式XIV)的加总添加量为1.5％至4％时，其锂离子电池在循环性能测试后的电池容量保持率可以达到82％至90％，其中，实施例71中添加了1.0％的式VIII-1表示的腈基苯醌化合物、1.0％式X的所述多腈化合物及1.0％式XIV表示的多腈化合物的电解液甚直能够使其锂离子电池达到90％的电池容量保持率，且在高温存储测试后的厚度增长率可以低至8.0％。
通过上述实施例可知，当含有所述腈基苯醌化合物及所述多腈化合物的电解液在其两者的加总添加量介于1.5％至4％时，由于其锂离子电池的高温存储胀气有所减缓，说明其在高温下稳定界面作用较好，抑制了电解液在正极表面的氧化分解，同时减少了金属离子溶出对保护膜破裂造成溶剂和负极的接触产气，并能够最有效的改善其锂离子电池的循环性能及存储性能。同时，从表1和表2可以看出，所述腈基苯醌化合物及所述多腈化合物的共同作用比单独添加或不添加对其电化学装置的循环性能及储能性能的提升更为优越。
此外，所述腈基苯醌化合物及所述多腈化合物与其它添加剂，如，1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)，的同时使用，能使循环和存储性能进一步提高，其中实施例53中的锂离子电池甚至能达到仅有6.8％的厚度增长率。
此外，在本申请的一些实施例中，本申请的电解液能够进一步包含一种或多种添加剂，其可选自氟代醚、磷酸酯化合物及烯基磺酸酯，以进一步提升包含所述电解液的电化学装置的循环及存储性能。在以下实施例中，将添加以下示范性化合物(依序为HCF2CF2CH2OCF2CF2H(FEPE)(式XV)、1-丙烯-1,3-磺酸内酯(式XVI)及磷酸三苯酯(式XVII))至含有所述腈基苯醌化合物及所述多腈化合物的电解液中，以进一步说明其有益效果；
Figure BDA0002145565230000221
实施例77至94的具体实施方式参数以及其经过高温循环性能测试及高温存储测试的测试结果如下表3所示。
表3
Figure BDA0002145565230000231
根据表3中的测试结果可知，实施例77至94中通过进一步加入添加剂(HCF2CF2CH2OCF2CF2H(FEPE)(式XV)、1-丙烯-1,3-磺酸内酯(式XVI)及/或磷酸三苯酯(式XVII))，可进一步改善其锂离子电池的高温循环性能及高温存储性能，其中，实施例77至94中的锂离子电池的通过循环性能测是的电池容量保持率可以达到89.5％至91％，且通过高温储能测试的厚度增长率则可以达到6.9％至7.3％。
根据上述实施例，由于氟代醚(式XV)及烯基磺酸酯(式XVI)中的一者作为添加剂能够在负极表面上形成SEI膜，进而减少金属离子在负极表面上的还原反应，起到稳定负极的作用，且能够结合所述腈基苯醌化合物与所述多腈化合物的添加从而一同于负极表面上形成具有更低阻抗及较高稳定性的SEI膜；而磷酸酯化合物(式XVII)可在正极表面上形成SEI膜，进一步加强高电压下的正极稳定性，且能够结合所述腈基苯醌化合物与所述多腈化合物的添加从而一同于正极表面上形成具有更低阻抗及较高稳定性的SEI膜，从而进一步提高本申请的电化学装置的在高温下的循环性能及存储性能。
通过本申请上述实施例与对比例的说明应可了解，本申请提供了一种电解液及包含其的电化学装置，所述电解液包含所述腈基苯醌化合物及所述多腈化合物中的至少一者，其中，由于所述腈基苯醌化合物及所述多腈化合物中的至少一者不易被氧化且还能与活性离子进行络合反应，使得所述电解液能够在正极与负极上形成具有更低阻抗及较高稳定性的SEI膜，并且降低在正极与负极上副反应的发生。在本申请中，包含所述电解液的电化学装置能够有效提升在高电压及高温下的循环性能及存储性能。此外，通过将所述电解液中进一步包含添加剂，如氟代醚、磷酸酯化合物及烯基磺酸酯中的一者，可以进一步提高所述电化学装置在高电压及高温下的循环性能及存储性能。
整个说明书中对“一些实施例”、“部分实施例”、“一个实施例”、“另一举例”、“举例”、“具体举例”或“部分举例”的引用，其所代表的意思是在本申请中的至少一个实施例或举例包含了该实施例或举例中所描述的特定特征、结构、材料或特性。因此，在整个说明书中的各处所出现的描述，例如：“在一些实施例中”、“在实施例中”、“在一个实施例中”、“在另一个举例中”，“在一个举例中”、“在特定举例中”或“举例“，其不必然是引用本申请中的相同的实施例或示例。此外，本文中的特定特征、结构、材料或特性可以以任何合适的方式在一个或多个实施例或举例中结合。
尽管已经演示和描述了说明性实施例，本领域技术人员应该理解上述实施例不能被解释为对本申请的限制，并且可以在不脱离本申请的精神、原理及范围的情况下对实施例进行改变，替代和修改。

Claims (10)

1.一种电解液，其包含一种或多种腈基苯醌化合物，所述腈基苯醌化合物选自式I、式II及式III表示的化合物：
Figure FDA0002145565220000011
其中，取代基R1至R9各自独立地选自氢、卤素、C2至C12醚基、C1至C12烃氧基、C1至C12烷基、C2至C12烯基、C2至C12炔基及C6至C26芳基。
2.根据权利要求1所述的电解液，其中所述腈基苯醌化合物选自式VIII-1、式VIII-2及式VIII-3表示的化合物：
Figure FDA0002145565220000012
3.根据权利要求1所述的电解液，其进一步包含如下化合物中的一种或多种：1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯及碳酸亚乙烯酯。
4.根据权利要求1所述的电解液，其进一步包含一种或多种多腈化合物，所述多腈化合物选自式IV、式V、式VI及式VII表示的化合物：
Figure FDA0002145565220000021
其中b、c、e、j、k及l各自独立地为0至5的整数,及a、d、f、g、h、i、m各自独立地为1至5的整数；其中所述多腈化合物的含量以所述电解液的总重量计为0.1％至10％。
5.根据权利要求4所述的电解液，其中所述多腈化合物选自式IX、式X、式XI、式XII、式XIII及式XIV表示的化合物：
Figure FDA0002145565220000022
6.根据权利要求1所述的电解液，其中所述腈基苯醌化合物的含量以所述电解液的总重量计为0.05％至7％。
7.根据权利要求1所述的电解液，其进一步包含氟代醚，所述氟代醚选自
HCF2CF2CH2OCF2CF2H、(CF3)2CFCF(CF2CF3)(OCH3)、CF3CHFCF2CH(CH3)OCF2CHFCF3、HCF2CF2CH2OCF2CF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CF3、HCF2CF2OCH2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2CH2OCF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2OCF2CF2CF2H、HCF2CF2OCH2CH2CH2OCF2CF2CF2H、CH3OCH2CH2OCH2CH2F、CH3OCH2CH2OCH2CF3、CH3OCH2CH(CH3)OCH2CH2F、CH3OCH2CH(CH3)OCH2CF3、FCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2F、FCH2CH2OCH2CH(CH3)-OCH2CH2F、CF3CH2O(CH2CH2O)2CH2CF3或CF3CH2OCH2CH(CH3)-OCH2CF3中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的电解液，其进一步包含磷酸酯化合物，所述磷酸酯化合物包括磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸二甲基乙酯、磷酸甲基二乙酯、磷酸三苯酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三苯酯、磷酸三(2,2,2-三氟乙基)酯或磷酸三(2,2,3,3,3-五氟丙基)酯中的至少一种。
9.一种电化学装置，其包括：
正极；
负极；
隔离膜；以及
根据权利要求1至8中任一权利要求所述的电解液。
10.一种电子装置，其包含权利要求9所述的电化学装置。
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