CN114597490A - 电化学装置及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种电化学装置，其包括正极、负极、隔离膜和电解液，其中，所述电解液包括化合物A：所述化合物A选自如下结构式I所示化合物和结构式II所示化合物中的至少一种。本申请还公开一种电化学装置，包括正极、负极、隔离膜和电解液，其中，所述正极包括正极活性材料层；所述负极包括负极活性材料层；所述正极活性材料层或所述负极活性材料层中的至少一者包括化合物A。本申请在电化学装置中引入化合物A，可以显著改善电池的循环性能、浮充性能、高温存储性能。
Description
技术领域
本申请涉及电化学领域，尤其涉及一种电化学装置及电子装置。
背景技术
由于锂离子电池具有高能量密度、低维护、相对较低的自放电、长循环寿命、无记忆效应、工作电压稳定和环境友好等特性受到人们的广泛关注，被广泛用于便携式电子设备(包括手机、笔记本、相机等电子产品)、电动工具和电动汽车等领域。然而随着技术的快速发展以及市场需求的多样性，人们对电子产品的电源也提出了更多要求，例如更薄，更轻，外形更多样化，更高的安全性，更高的功率等。
提高充电电压/增加活性物质的容量是提升电池的能量密度的主要方法，而这些都会加速电解液的分解。提高电压会导致释氧，进一步加速电解液的分解，导致电池产气。所以现在一个研究的热点是如何提高锂离子电池的容量及循环存储性能同时兼顾安全问题(如过充、热箱)。基于此，为了解决上述问题，本申请在锂离子电池电化学装置中引入了一种多酯基化合物。多酯基化合物的加入可以显著改善电池的循环性能、浮充性能、高温存储性能。
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装置及电子装置。
a.本申请提供一种电化学装置，其包括正极、负极、隔离膜和电解液，其中，所述电解液包括化合物A：化合物A选自如下结构式I所示化合物和结构式II所示化合物中的至少一种，
其中，a、b各自独立地选自1～5的整数，R1-R7各自独立地选自经取代或未经取代的C1-6烷基，经取代或未经取代的C2-6烯基，经取代或未经取代的C2-6炔基，经取代或未经取代的含醚键烷基中的任意一种，当经取代时，取代基选自F或C3-5环烷基。
在一些实施例中，所述添加剂A选自以下化合物中的至少一种；
在一些实施例中，所述正极包括正极活性材料层；在一些实施例中，所述正极活性材料层包含元素G，所述元素G包含镁元素、铝元素、钛元素或碳元素中的至少一种；在一些实施例中，基于所述正极活性材料层的质量，所述元素G的质量百分含量为t×100ppm，t为5-50。
在一些实施例中，基于电解液的质量，所述添加剂A的质量百分含量为：0.01％-2％。
在一些实施例中，所述电解液还包括添加剂B；在一些实施例中，所述添加剂B选自1，3-丙烷磺内酯、1，3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯、1，3丙二醇硫酸酯、2，4-丁磺内酯或1，4-丁烷磺内酯中的至少一种；在一些实施例中，基于电解液的质量，所述添加剂B的质量百分含量为0.5％-3％。
在一些实施例中，所述电解液还包括添加剂C；在一些实施例中，所述添加剂C选自1，2-双(氰乙氧基)乙烷、丁二腈、己二腈、1，4-二氰基-2-丁烯、1，3，6-己三腈或1，2，3-三(2-氰氧基)丙烷中的至少一种。
在一些实施例中，基于电解液的质量，所述添加剂C的质量百分含量为0.5％-3％。
在一些实施例中，所述电解液还包括添加剂D；在一些实施例中，所述添加剂D选自FEC、VC或盐类化合物中的至少一种；在一些实施例中，所述盐类化合物选自LiBOB、LiBF4、LiDFOB、LiPO2F2、LiFSI、LiTFSI、LiCF3SO3、LiTDI或Li2B4O7中的至少一种。
b.本申请还提供了一种电化学装置，包括正极、负极、隔离膜和电解液，其中，所述正极包括正极活性材料层；所述负极包括负极活性材料层；所述正极活性材料层或所述负极活性材料层中的至少一者包括化合物A：化合物A选自如下结构式I所示化合物和结构式II所示化合物中的至少一种，
其中，a、b各自独立地选自1～5的整数，R1-R7各自独立地选自经取代或未经取代的C1-6烷基，经取代或未经取代的C2-6烯基，经取代或未经取代的C2-6炔基，经取代或未经取代的含醚键烷基中的任意一种，当经取代时，取代基选自F或C3-5环烷基。
在一些实施例中，所述电解液还包括添加剂C，所述添加剂C选自1，2-双(氰乙氧基)乙烷、丁二腈、己二腈、1，4-二氰基-2-丁烯、1，3，6-己三腈或1，2，3-三(2-氰氧基)丙烷中的至少一种；在一些实施例中，基于电解液总质量，所述添加剂C的质量百分含量为Wc；在一些实施例中，当所述正极活性材料层中包括化合物A时，化合物A的质量百分含量为Wd；满足关系式：0.03≤Wd/Wc≤6。
在一些实施例中，所述电解液还包括添加剂B，所述添加剂B选自1，3-丙烷磺内酯、1，3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯、1，3丙二醇硫酸酯、2，4-丁磺内酯或1，4-丁烷磺内酯中的至少一种；在一些实施例中，基于电解液总质量，电解液添加剂B在中所占质量百分含量Wb；在一些实施例中，当所述负极材料层中包括化合物A时，化合物A的质量百分含量为We；满足关系式：15≤Wb/We≤3000。
在一些实施例中，本申请提供了一种电子装置，包括前述b方案的电化学装置。
本申请至少包括如下有益效果：
本申请在电化学装置中引入化合物A，可以显著改善电池的循环性能、浮充性能、高温存储性能。
具体实施方式
下面详细充分地说明示例性实施例，不过，这些示例性实施例可以用不同的方式来实施，并且，不应被解释为局限于本申请所阐述的这些实施例。相反，提供这些实施例的目的在于使本申请公开彻底和完整，以及将本申请的范围充分地传达给本领域所属技术人员。
(电化学装置)
电化学装置可以为电容器、锂离子电池、钠离子电池或锌离子电池。例如可以为锂离子电容器、锂离子一次电池或锂离子二次电池。
a.本申请公开一种电化学装置，其包括正极、负极、隔离膜和电解液，其中，所述电解液包括化合物A：
化合物A选自如下结构式I所示化合物和结构式II所示化合物中的至少一种，
其中，a、b各自独立地选自1～5的整数，R1-R7各自独立地选自经取代或未经取代的C1-6烷基，经取代或未经取代的C2-6烯基，经取代或未经取代的C2-6炔基，经取代或未经取代的含醚键烷基中的任意一种，当经取代时，取代基选自F或C3-5环烷基。
化合物A可先于电解液溶剂在负极表面发生还原，并在负极表面聚合形成更致密的SEI膜，减少电解液在负极的还原反应，对负极界面形成有效保护；同时，化合物A在正极表面成膜，避免正极活性材料中的过渡金属溶出，减少负极表面金属枝晶的产生，配合保护SEI膜，避免SEI被过渡金属所破坏。
在一些实施例中，所述添加剂A选自以下化合物中的至少一种；
在一些实施例中，基于电解液的质量，所述添加剂A的质量百分含量为：0.01％-2％。
在一些实施例中，所述电解液还包括添加剂B；所述添加剂B选自1，3-丙烷磺内酯、1，3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯、1，3-丙二醇硫酸酯、2，4-丁磺内酯或1，4-丁烷磺内酯中的至少一种。在一些实施例中，基于电解液的质量，所述添加剂B的质量百分含量为0.5％-3％。添加剂B是具有硫氧双键的化合物，其抗氧化能力较强，使正极活性材料不易被氧化，同时，该添加剂在电位较低的负极表面，可以发生还原反应，聚合成膜，形成负极界面保护膜，抑制低电位下的负极与电解液的反应产热，进一步增强对负极活性材料的保护。
在添加剂A的基础上进一步加入添加剂B可以同时改善电化学装置的电芯阻抗。这可能是由于添加剂A在正负极成膜过于致密，保护电极界面的同时可能造成阻抗的增加，而添加剂B属于含有硫氧双键的化合物，其可以配合添加剂A在负极表面形成电导率更高的SEI膜，改善添加剂A的成膜性质，对负极界面形成保护的同时改善阻抗。
在一些实施例中，所述电解液还包括添加剂C；所述添加剂C选自1，2-双(氰乙氧基)乙烷、丁二腈、己二腈、1，4-二氰基-2-丁烯、1，3，6-己三腈或1，2，3-三(2-氰氧基)丙烷中的至少一种。在一些实施例中，基于电解液的质量，所述添加剂C的质量百分含量为0.5％-3％。添加剂C为腈类化合物，其可以有效稳定正极的过渡金属，抑制过渡金属溶出，从而减少过渡金属在负极表面的沉积，降低电芯锂枝晶生长的风险，从而有效改善电芯的过充性能。
在含有添加剂A的电解液中进一步加入腈类化合物作为添加剂可以进一步提升电芯的过充性能。这可能是由于腈类化合物可以有效钝化正极的过渡金属，抑制过渡金属溶出，从而减少过渡金属在负极表面的沉积，降低电芯金属枝晶生长的风险，从而有效改善电芯的过充性能。
在一些实施例中，所述电解液还包括添加剂D；在一些实施例中，所述添加剂D选自FEC、VC或盐类化合物中的至少一种；在一些实施例中，所述盐类化合物选自LiBOB、LiBF4、LiDFOB、LiPO2F2、LiFSI、LiTFSI、LiCF3SO3、LiTDI或Li2B4O7中的至少一种。
b.本申请还提供了另一种电化学装置，包括正极、负极、隔离膜和电解液，其中，所述正极包括正极活性材料层；所述负极包括负极活性材料层；所述正极活性材料层或所述负极活性材料层中的至少一者包括化合物A：化合物A选自如下结构式I所示化合物和结构式II所示化合物中的至少一种，
其中，a、b各自独立地选自1～5的整数，R1-R7各自独立地选自经取代或未经取代的C1-6烷基，经取代或未经取代的C2-6烯基，经取代或未经取代的C2-6炔基，经取代或未经取代的含醚键烷基中的任意一种，当经取代时，取代基选自F、C3-5环烷基；
在一些实施例中，所述电解液还包括添加剂C，所述添加剂C选自1，2-双(氰乙氧基)乙烷、丁二腈、己二腈、1，4-二氰基-2-丁烯、1，3，6-己三腈或1，2，3-三(2-氰氧基)丙烷中的至少一种；基于电解液总质量，所述添加剂C的质量百分含量为Wc；当所述正极活性材料层中包括化合物A时，化合物A的质量百分含量为Wd；满足关系式：0.03≤Wd/Wc≤6。
化合物A不论在正极材料层还是在负极材料层中，都可以起到增加材料韧性、抑制层状材料结构相崩塌的作用，正极活性材料层中包括化合物A时，腈类添加剂可以与正极材料不同层间的过渡金属络合，从而对材料层间成膜保护，减少电极材料与电解液的接触，但是随着电化学反应的反复进行，正极材料老化，受脱嵌锂作用影响，层间不稳定导致间距加大甚至开裂，有可能导致腈类物质保护层的破坏，而正极材料中化合物A的存在增强了正极材料的韧性，从而保护了腈类形成的对正极材料的保护膜，从而改善了电化学装置的浮充性能。
在一些实施例中，所述电解液还包括添加剂B，所述添加剂B选自1，3-丙烷磺内酯、1，3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯、1，3丙二醇硫酸酯、2，4-丁磺内酯或1，4-丁烷磺内酯中的至少一种；基于电解液总质量，电解液添加剂B在中所占质量百分含量Wb；当所述负极材料层中包括化合物A时，化合物A的质量百分含量为We；满足关系式：15≤Wb/We≤3000。
当负极活性材料层中包括化合物A时，添加剂B作为添加剂，在低电位下可以在负极表面发生聚合成膜，该SEI膜致密厚实，可以优先保护负极材料，有限控制热失控，但是随着热箱测试进行，SEI膜可能发生继续生长，在生长过程中，SEI膜有可能进一步增厚，撑开石墨两层之间，在负极柔韧性不足的情况下，有可能造成层状结构破坏的风险，负极中添加剂A的存在可以消除层状结构被撑开的风险，从而协同改善电化学装置的热箱性能。
[正极]
所述正极包含正极集流体以及正极活性材料层。
所述正极集流体为金属，金属例如但不限于铝箔。
所述正极包括正极活性材料层；
在一些实施例中，所述正极包括正极活性材料层；在一些实施例中，所述正极活性材料层包含元素G，所述元素G包含镁元素、铝元素、钛元素或碳元素中的至少一种；在一些实施例中，基于所述正极活性材料层的质量，所述元素G的质量百分含量为t×100ppm，t为5-50。选用上述元素G，不仅可以改善电解液和正极活性材料的界面、有效抑制正极金属溶出问题，在锂离子电池使用的过程中，该元素G和电解液作用，进一步改善电化学装置的高温存储性能和循环性能。
在一些实施例中，所述正极片中还包括导电碳黑、导电浆料。
在一些实施例中，所述正极活性材料还包括含锂以及钴、锰或镍中的至少一种复合的氧化物。例如LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、Li(NiaCobMnc)O2(0＜a＜1，0＜b＜1，0＜c＜1，a+b+c＝1)、LiMn2O4LiNi1-yCoyO2、LiCo1-yMnyO2、LiNi1-yMnyO2(0＜y＜1)、Li(NiaMnbCoc)O4(0＜a＜2，0＜b＜2，0＜c＜2，a+b+c＝2)、LiMn2-zNizO4、LiMn2-zCozO4(0＜z＜2)、Li(NiaCobAlc)O2(0＜a＜1，0＜b＜1，0＜c＜1，a+b+c＝1)、LiCoPO4和LiFePO4中的至少一种。
在一些实施例中，所述正极活性材料还可以包括硫化物、硒化物或卤化物中的至少一种。
在一些实施例中，正极活性物质层还包含正极粘结剂和正极导电剂。正极粘结剂用于改善正极活性物质颗粒彼此间以及正极活性物质颗粒与集流体的粘结性能。在一些实施例中，正极粘结剂包括聚乙烯醇、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、尼龙中的至少一种。在一些实施例中，所述导电剂包括乙炔黑。
在一些实施例中，正极片的制备方法是本领域技术公知的可被用于电化学装置的正极片的制备方法。在一些实施例中，在正极浆料的制备中，通常加入溶剂，正极活性物质加入粘结剂并根据需要加入导电材料和增稠剂后溶解或分散于溶剂中制成正极浆料。溶剂在干燥过程中挥发去除。溶剂是本领域公知的可被用作正极活性物质层的溶剂，溶剂例如但不限于N-甲基吡咯烷酮(NMP)。
[负极]
负极片是本领域技术公知的可被用于电化学装置的负极片。在一些实施例中，负极片包含负极集流体以及负极活性物质层。负极活性物质层设置于负极集流体的表面上。负极活性物质层包含负极活性物质。
在一些实施例中，负极片的结构为本领域技术公知的可被用于电化学装置的负极片的结构。
在一些实施例中，负极活性物质包含锂金属、锂金属合金、石墨、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。在一些实施例中，负极活性材料层中还可以包括导电剂和/或粘结剂。负极活性材料层中的导电剂可以包括炭黑、Super P、乙炔黑、科琴黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维或碳纳米线中的至少一种。在一些实施例中，负极活性材料层中的粘结剂可以包括羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚苯胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚硅氧烷、丁苯橡胶、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂或聚芴中的至少一种。负极活性材料层中的增稠剂可以包括羧甲基纤维素(CMC)。在一些实施例中，负极集流体可以采用铜箔、镍箔或碳基集流体中的至少一种。
负极可以通过本领域公知的制备方法制备。例如，负极可以通过如下方法获得：在溶剂中将活性材料、导电材料和粘合剂、增稠剂混合，以制备活性材料组合物，并将该活性材料组合物涂覆在集流体上。
[隔离膜]
在一些实施例中，所述隔离膜包括基材层和表面处理层，所述表面处理层包括无机陶瓷颗粒，所述基材层与所述表面处理层的厚度比为1∶1至10∶1。
在一些实施例中，所述隔离膜为聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯或它们的多层复合膜。
在一些实施例中，隔离膜为单层隔离膜或多层隔离膜。
在一些实施例中，隔离膜上涂覆有涂层。在一些实施例中，涂层包含有机涂层和无机涂层中的至少一种，其中，有机涂层选自聚偏氟乙烯、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、羧甲基纤维素钠中的至少一种，无机涂层选自SiO2、Al2O3、CaO、TiO2、ZnO、MgO、ZrO2、SnO2中至少一种。
本申请对隔离膜的形态和厚度没有特别的限制。隔离膜的制备方法是本领域技术公知的可被用于电化学装置的隔离膜的制备方法。
[壳体]
在一些实施例中，所述正极极片、所述隔离膜和所述负极片按顺序叠好，使所述隔离膜处于所述正极极片和所述负极片之间，然后经绕卷可得到卷绕式电芯(或称为电极组件)，电芯置于壳体内，注入电解液，经过真空封装、静置、化成，抽气成型等工序后可以得到电化学装置。
在另一些实施例中，电化学装置配合电路保护板一起使用。
壳体为硬壳壳体或柔性壳体。硬壳的材质诸如为金属。柔性壳体诸如为金属塑膜，例如铝塑膜、钢塑膜等。
(电子装置)
本申请还提供了包括上述电化学装置的电子装置，本申请的电子装置是任何电子装置，例如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、锂离子电容器。注意的是，本申请的电化学装置除了适用于上述例举的电子装置外，还适用于储能电站、海运运载工具、空运运载工具。空运运载装置包含在大气层内的空运运载装置和大气层外的空运运载装置。
[测试]
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。
在下述实施例、对比例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得或合成获得。
实施例和对比例的电化学装置均按照下述方法制备
(1)电解液的制备
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(简写为EC)、碳酸丙烯酯(简写为PC)、碳酸二乙酯(简写为DEC)，按照3∶3∶4的质量比混合均匀，再将充分干燥的锂盐LiPF6(在最终基础电解液中质量含量为12.5％)溶解于上述非水溶剂，配成实施例中的基础电解液。
(2)正极片的制备
正极片的制备一：
将正极活性物质NCM811(分子式LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2)、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(简写为PVDF)按重量比96∶2∶2在适量的N-甲基吡咯烷酮(简写为NMP)溶剂中充分搅拌混合，使其形成均匀的正极浆料；将此浆料涂覆于正极集流体Al箔上，烘干、冷压，得到正极片，正极压实密度为3.40g/cm2。
正极片的制备二：
将正极活性物质LPF(分子式为LiFePO4)、导电碳黑、导电浆料、粘结剂聚偏二氟乙烯(简写为PVDF)按重量比97.9∶0.4∶0.5∶1.2在适量的N-甲基吡咯烷酮(简写为NMP)溶剂中充分搅拌混合，使其形成均匀的正极浆料；将此浆料涂覆于正极集流体Al箔上，烘干、冷压，得到正极片，正极压实密度为2.35g/cm3。
(3)隔离膜的制备
在一些实施例中使用的示例性单层PE多孔聚合物薄膜作为隔离膜(S)，其厚度为5微米，孔隙率为39％，无机涂层为Al2O3，有机颗粒为聚偏二氟乙烯。
(4)负极片的制备
将负极活性物质石墨、粘结剂丁苯橡胶(简写为SBR)、增稠剂羧甲基纤维素钠(简写为CMC)按照重量比97.4∶1.4∶1.2在适量的去离子水溶剂中充分搅拌混合，使其形成均匀的负极浆料；将此浆料涂覆于负极集流体Cu箔上，烘干、冷压，得到负极片，负极的压实密度为1.80g/cm3。
(5)锂离子电池的制备
将正极片、隔离膜、负极片按顺序叠好，使隔离膜处于正极片和负极片之间起到隔离的作用，然后卷绕得到裸电池；将裸电池置于外包装箔中，将上述制备好的电解液注入到干燥后的电池中，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。
实施例和对比例中，所用到的添加剂的种类及含量如表1-表6所示，其中，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含量。
接下来说明锂离子电池的性能测试过程以及测试结果。
(1)正极片制备方法一的循环测试
在45℃条件下，将电池以1C充电至4.35V，4.35V条件下恒压充电至0.05C，之后以2C的电流放电至2.8V，并以此条件循环进行800圈，并记录容量保持率。
(2)正极片制备方法二的循环测试
在45℃条件下，将电池以1C充电至3.6V，之后以1C的电流放电至2.5V，并以此条件循环进行2000圈，并记录容量保持率。
(3)正极片制备方法一的85℃高温存储测试流程
将电池在25℃下以0.5C恒流充电至4.35V，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24h，监控此时厚度，记为d。锂离子电池高温存储24h后的厚度膨胀率(％)＝(d-d0)/d0×100％，厚度膨胀率大于50％则停止测试。
(4)正极片制备方法二的85℃高温存储测试流程
将电池在25℃下以0.5C恒流充电至3.6V，测试锂离子电池的厚度并记为d0，放置到85℃烘箱当中24h，监控此时厚度，记为d。锂离子电池高温存储24h后的厚度膨胀率(％)＝(d-d0)/d0×100％，厚度膨胀率大于50％则停止测试。
(5)锂离子电池的倍率温升的测试方法
在25℃下，将锂离子电池以0.5C放电至2.8V，再以1C充电至3.6V，然后在25℃恒温下，以8C的倍率进行放电，监控电芯表面温度变化，过程中温度的最高值记录为t。计算锂离子电池的8C倍率温升＝t-25℃
(6)过充测试流程
将电池在25℃下以0.5C放电至2.8V，在以2C恒流充电至10V(其中100％SOC下电池的电压为4.35V)，再恒压充电3h，监控电芯表面温度变化，平行测试10颗电芯，不着火不冒烟即为通过，并统计通过电芯的数量。
(7)热箱测试流程
0.5C恒流充电到4.35V，4.35V下恒压充电至0.05C，25±5℃下静置60min，检查外观并拍照，5℃/min±2℃/min的速率升至140℃±2℃，并保持120min，结束测试后，检查外观并拍照，监控测试过程电压和温度，平行测试10颗电芯，不着火不冒烟即为通过，记录通过电芯的数量。
(8)浮充测试流程
将电池在25℃下以0.5C放电至2.5V，再以1C充电至3.6V，测试锂离子电池的厚度并记为d0，放置到45℃烘箱当中，3.6V恒压充电50天，监控厚度变化，厚度记为d，锂离子电池浮充的厚度膨胀率(％)＝(d-d0)/d0×100％，厚度膨胀率大于50％则停止测试。
具体实施例分布以及测试结果见表1-表6。
表1实施例I-1至实施例I-17、对比例I-1的参数
表1正极通过正极片制备方法一制备。通过表1的实施例可以看出，化合物A作为电解液添加剂可以显著改善45℃循环性能以及85℃高温存储性能，并且有随着含量比例，在一定的含量范围内得到更好的改善效果。这可能是由于化合物A可先于电解液溶剂在负极表面发生还原，并在负极表面聚合形成更致密的SEI膜，减少电解液在负极的还原反应，对负极界面形成有效保护。同时，化合物A在正极表面成膜，避免正极活性材料中的过渡金属溶出，减少负极表面金属枝晶的产生，配合保护SEI膜，避免SEI被过渡金属所破坏。
添加剂B的实施例为：1，3-丙烷磺内酯(PS)和硫酸乙烯酯(DTD)。具体实施例分布以及测试结果见表2。
表2对比例II-1、实施例II-1至实施例II-11的参数
表2正极通过正极片制备方法二制备。通过表2的实施例可以看出，在添加剂A的基础上进一步加入添加剂B可以同时改善电芯的高倍率温升性能。这可能是由于添加剂A在正负极成膜过于致密，保护电极界面的同时可能造成界面锂离子传输相对缓慢，而添加剂B属于含有硫氧双键的化合物，其可以配合添加剂A在负极表面形成电导率更高的SEI膜，改善添加剂A的成膜性质，对负极界面形成保护的同时改善界面锂离子传输，从而改善高倍率温升性能。
添加剂C的实施例为：1，2，3-三(2-氰乙氧基)丙烷(TCEP)、1，3，6-己烷三腈(HTCN)。
表3实施例I-3、对比例III-1、实施例III-1至实施例III-11的参数
表3正极通过正极片制备方法一制备。通过表3的实施例和对比例表明，在含有添加剂A的电解液中进一步加入腈类化合物作为添加剂可以进一步提升电化学装置的过充性能。这可能是由于腈类化合物可以有效钝化正极的过渡金属，抑制过渡金属溶出，从而减少过渡金属在负极表面的沉积，降低电芯金属枝晶生长的风险，从而有效改善电芯的过充性能。
表4对比例IV-1、实施例IV-1至实施例IV-6的参数
表4正极通过正极片制备方法一制备，其中，在正极活性材料中掺杂有相应含量的元素G。通过表4的实施例和对比例表明，在正极活性材料做适当的修饰可以进一步提升电池的电性能。这可能是由于正极活性材料中的修饰可以进一步提高正极材料的稳定性，同时其与电解液添加剂A在正极界面配合，进一步改善电解液在正极界面的成膜位点，从而进一步提升电池性能。
添加剂A作为负极添加剂及其与电解液添加剂B配合使用的实施例如表5。
表5对比例V-1至V-4、实施例V-1至实施例V-9的参数
表5正极通过正极片制备方法一制备。通过表5的实施例和对比例比较，化合物A作为负极添加剂使用，配合电解液的添加剂B可以显著改善热箱测试及循环性能。这可能是由于，在负极上电解液中的添加剂B在低电位下可以在负极表面发生聚合成膜，该SEI具有致密的状态，可以优先保护负极材料，有限控制热失控，但是随着热箱测试或循环测试的进行，SEI膜可能发生继续生长，在生长过程中，SEI膜有可能进一步增厚，撑开石墨两层之间，在负极柔韧性不足的情况下，有可能造成层状结构破坏的风险，负极中添加剂A的存在可以降低层状结构被破坏的风险，从而协同改善电化学装置的热箱性能及循环性能。
表6对比例VI-1至VI-4、实施例VI-1至实施例VI-10的参数
表6正极通过正极片制备方法二制备。通过表6的实施例和对比例比较，化合物A作为正极添加剂使用，配合电解液的添加剂C可以显著改善浮充性能及循环性能。这可能是由于在正极与电解液的界面上，腈类添加剂可以与正极材料不同层间的过渡金属络合，从而对材料层间成膜保护，减少电极材料与电解液的接触，但是随着浮充过程的电化学作用，正极材料老化，受脱嵌锂作用影响，层间不稳定导致间距加大甚至开裂，有可能导致腈类物质保护层的破坏，而正极材料化合物A的存在增强了正极材料的柔韧性，从而保护了腈类形成的对正极材料的保护膜，从而改善了电化学装置的浮充性能及循环性能。
上述公开特征并非用来限制本公开的实施范围，因此，以本公开权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本公开的权利要求范围之内。
Claims (12)
1.一种电化学装置，其包括正极、负极、隔离膜和电解液，其中，
所述电解液包括化合物A：
化合物A选自如下结构式I所示化合物和结构式II所示化合物中的至少一种，
其中，a、b各自独立地选自1～5的整数，R1-R7各自独立地选自经取代或未经取代的C1-6烷基，经取代或未经取代的C2-6烯基，经取代或未经取代的C2-6炔基，经取代或未经取代的含醚键烷基中的任意一种，当经取代时，取代基选自F或C3-5环烷基。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，添加剂A选自以下化合物中的至少一种；
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，
所述正极包括正极活性材料层；
所述正极活性材料层包含元素G，所述元素G包含镁元素、铝元素、钛元素或碳元素中的至少一种；
基于所述正极活性材料层的质量，所述元素G的质量百分含量为t×100ppm，t为5-50。
4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，
基于电解液的质量，所述添加剂A的质量百分含量为：0.01％-2％。
5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，
所述电解液还包括添加剂B；
所述添加剂B选自1，3-丙烷磺内酯、1，3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯、1，3丙二醇硫酸酯、2，4-丁磺内酯或1，4-丁烷磺内酯中的至少一种；
基于电解液的质量，所述添加剂B的质量百分含量为0.5％-3％。
6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，
所述电解液还包括添加剂C；
所述添加剂C选自1，2-双(氰乙氧基)乙烷、丁二腈、己二腈、1，4-二氰基-2-丁烯、1，3，6-己三腈或1，2，3-三(2-氰氧基)丙烷中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的电化学装置，其中，
基于电解液的质量，所述添加剂C的质量百分含量为0.5％-3％。
8.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，
所述电解液还包括添加剂D；
所述添加剂D选自FEC、VC、锂盐化合物中的至少一种；
所述盐类化合物选自LiBOB、LiBF4、LiDFOB、LiPO2F2、LiFSI、LiTFSI、LiCF3SO3、LiTDI或Li2B4O7中的至少一种。
9.一种电化学装置，包括正极、负极、隔离膜和电解液，其中，
所述正极包括正极活性材料层；
所述负极包括负极活性材料层；
所述正极活性材料层或所述负极活性材料层中的至少一者包括化合物A：
化合物A选自如下结构式I所示化合物和结构式II所示化合物中的至少一种，
其中，a、b各自独立地选自1～5的整数，R1-R7各自独立地选自经取代或未经取代的C1-6烷基，经取代或未经取代的C2-6烯基，经取代或未经取代的C2-6炔基，经取代或未经取代的含醚键烷基，当经取代时，取代基选自F、C3-5环烷基。
10.根据权利要求9所述的电化学装置，其中，
所述电解液还包括添加剂C，所述添加剂C选自1，2-双(氰乙氧基)乙烷、丁二腈、己二腈、1，4-二氰基-2-丁烯、1，3，6-己三腈或1，2，3-三(2-氰氧基)丙烷中的至少一种；
基于电解液总质量，所述添加剂C的质量百分含量为Wc；
当所述正极活性材料层中包括化合物A时，化合物A的质量百分含量为Wd；
满足关系式：0.03≤Wd/Wc≤6。
11.根据权利要求9所述的电化学装置，其中，
所述电解液还包括添加剂B，所述添加剂B选自1，3-丙烷磺内酯、1，3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯、1，3丙二醇硫酸酯、2，4-丁磺内酯或1，4-丁烷磺内酯中的至少一种；
基于电解液总质量，电解液添加剂B在中所占质量百分含量Wb；
当所述负极材料层中包括化合物A时，化合物A的质量百分含量为We；
满足关系式：15≤Wb/We≤3000。
12.一种电子装置，包括权利要求9-11所述的电化学装置。
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