CN112599854B - 电解液、电化学装置及电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电解液、含有该电解液的电化学装置及含有该电化学装置的电子装置。电解液包括式I表示的化合物，在式I中，n选自2到10的整数；X¹¹选自式(I‑B)、式(I‑C)、式(I‑D)表示的结构式中的任意一种：

所述电解液适用于电化学装置中能够改善电化学装置的高温存储性能和循环性能。

Description

电解液、电化学装置及电子装置

技术领域

本公开涉及一种电解液、电化学装置及电子装置。

背景技术

电化学装置(例如锂离子电池)由于具有高能量密度、高功率密度和稳定的使用寿命等特性受到人们的广泛关注，并因此被广泛地运用。随着技术的快速发展、市场需求的多样性，以及在未来的几年中随着储能系统和电动汽车行业的兴起，人们对锂离子电池提出了更多要求，例如更薄、更轻、更多样化的外形、更高的安全性、更高的功率、更高的能量密度等。

发明内容

在一些实施例中，本申请提供了一种电解液，包括式I表示的化合物；

在式I中，

n选自2到10的整数；

X¹¹选自式(I-B)、式(I-C)、式(I-D)表示的结构式中的任意一种；

R¹¹各自独立地选自经取代或未经取代的C₁-C₁₀亚烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀亚烯基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀亚炔基、经取代或未经取代的C₃-C₁₀亚连烯基、经取代或未经取代的C₆-C₁₀亚芳基、经取代或未经取代的C₃-C₁₀亚脂环烃基中的任意一种，并且，当经取代时，取代基为卤素原子；

X¹²选自经取代或未经取代的C₂-C₁₀亚烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀亚烯基中的任意一种，并且，当经取代时，取代基包括卤素原子和式(I-E)表示的结构式中的至少一种；

在式(I-E)中，R¹²各自独立地选自经取代或未经取代的C₁-C₆烷基、经取代或未经取代的C₂-C₆烯基，并且，当经取代时，取代基为卤素原子；

其中，

表示与相邻原子的结合位点，

表示与相邻原子相连的共价键。

在一些实施例中，式I化合物包括式(I-A1)、式(I-A2)、式(I-A3)、式(I-A4)或式(I-A5)表示的化合物中的至少一种；

在式(I-A1)、式(I-A2)、式(I-A3)、式(I-A4)、式(I-A5)中，

X¹¹选自式(I-B)、式(I-C)、式(I-D)表示的结构式中的任意一种；

A¹¹、A¹²、A¹³、A¹⁴、A¹⁵、A¹⁶、A¹⁷、A¹⁸、A¹⁹、A²⁰各自独立地选自氢原子、卤素原子、式(I-E)表示的结构式、式(I-F)表示的结构式中的任意一种；

在式(I-F)中，R¹¹各自独立地选自经取代或未经取代的C₁-C₁₀亚烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀亚烯基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀亚炔基、经取代或未经取代的C₃-C₁₀亚连烯基、经取代或未经取代的C₆-C₁₀亚芳基、经取代或未经取代的C₃-C₁₀脂环烃基中的任意一种，并且，当经取代时，取代基为卤素原子；

在式(I-E)中，R¹²各自独立地选自经取代或未经取代的C₁-C₆烷基、经取代或未经取代的C₂-C₆烯基，并且，当经取代时，取代基为卤素原子；

A¹¹、A¹²、A¹³、A¹⁴、A¹⁵、A¹⁶、A¹⁷、A¹⁸、A¹⁹、A²⁰中至少有2个选自式(I-F)表示的结构式，并且当A¹¹、A¹²、A¹³、A¹⁴、A¹⁵、A¹⁶、A¹⁷、A¹⁸、A¹⁹、A²⁰中的2个以上选自式(I-F)表示的结构式时，2个以上的A¹¹、A¹²、A¹³、A¹⁴、A¹⁵、A¹⁶、A¹⁷、A¹⁸、A¹⁹、A²⁰相同；

其中，

表示与相邻原子的结合位点。

在一些实施例中，式I表示的化合物包括式(I-1)至式(I-30)表示的化合物中的至少一种；

在一些实施例中，基于所述电解液的质量，式I表示的化合物的质量百分含量为0.1％-3％。

在一些实施例中，所述电解液还包括含硫氧双键的化合物，所述含硫氧双键的化合物包括式(II-A)和式(II-B)表示的化合物中的至少一种；

在式(II-A)和式(II-B)中，

R²¹、R²²、R²³、R²⁴各自独立地选自经取代或未经取代的C₁-C₅烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀烯基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀炔基、经取代或未经取代的C₃-C₁₀脂环烃基、经取代或未经取代的C₆-C₁₀芳基、经取代或未经取代的C₂-C₆杂环基中的任意一种，并且，当经取代时，取代基包括卤素原子和含杂原子的官能团中的至少一种，其中，R²¹和R²²之间可以键合而形成环结构，R²³和R²⁴之间可以键合而形成环结构；

基于所述电解液的质量，所述含硫氧双键的化合物的质量百分含量为0.01％-10％。

在一些实施例中，式(II-A)表示的化合物包括式(II-1)至式(II-16)表示的化合物中的至少一种；

式(II-B)表示的化合物包括式(II-17)至式(II-20)表示的化合物中的至少一种；

在一些实施例中，所述电解液还包括式III表示的化合物；

在式III中，

A³¹、A³²各自独立地选自式(III-A)表示的结构式、(III-B)表示的结构式中的任意一种；

其中，

表示两个相邻原子相连接的位置；

R³¹、R³²各自独立地选自氢原子、卤素原子、经取代或未经取代的C₁-C₁₀烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀烯基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀炔基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀杂环基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀含杂原子的官能团中的任意一种，并且，当经取代时，取代基为卤素原子；

R³³、R³⁴各自独立地选自经取代或未经取代的C₁-C₁₀亚烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀亚烯基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀亚炔基中的任意一种，并且，当经取代时，取代基为卤素原子；

α选自1或2；

β、γ各自独立地选自0或1。

在一些实施例中，式III表示的化合物包括式(III-1)至式(III-50)表示的化合物中的至少一种；

在一些实施例中，基于所述电解液的质量，式I表示的化合物的质量百分含量为a％，式III表示的化合物的质量百分含量为b％，式I表示的化合物与式III表示的化合物的质量百分含量的比值a/b不大于1。

在一些实施例中，所述电解液还包括二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂中的至少一种；并且

基于所述电解液的质量，二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂的质量百分含量的总和为0.1％-1％。

在一些实施例中，所述电解液还包括式IV表示的化合物；

在式IV中，

R⁵¹、R⁵²、R⁵³、R⁵⁴、R⁵⁵各自独立地选自氢原子、卤素原子、氰基、经取代或未经取代的C₁-C₁₀烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀烯基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀炔基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀杂环基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀含杂原子的官能团中的任意一种，并且，当经取代时，取代基为卤素原子，其中，R⁵¹、R⁵²、R⁵³、R⁵⁴、R⁵⁵中的任意两个基团之间可以键合而形成环结构；

基于所述电解液的质量，式IV表示的化合物的质量百分含量为0.1％-5％。

在一些实施例中，式IV表示的化合物包括式(IV-1)式(IV-20)表示的化合物中的至少一种；

在一些实施例中，本申请还提供了一种电化学装置，所述电化学装置包括正极片、负极片、隔离膜以及上述电解液。

在一些实施例中，本申请还提供了一种电子装置，所述电子装置包括上述电化学装置。

具体实施方式

将理解的是，所公开的实施例仅仅是本申请的示例，本申请可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本申请。

在本申请的说明中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”、“第七”、“式I”、“式(II-A)”、“式(II-B)”、“式III”、“式IV”、“式(V-A)”等仅用于说明的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性以及相互存在关系。

在本申请的说明中，除非另有说明，所有化合物的官能团可以是经取代的或未经取代的。

在本申请的说明中，术语“杂原子”表示除C、H以外的原子。在一些实施例中，杂原子选自B、N、O、F、Si、P、S。

在本申请的说明中，术语“含杂原子的官能团”是指包含至少一个杂原子的官能团。

在本申请的说明中，术语“环基”包含脂环基和杂环基。在一些实施例中，脂环基为C₃-C₁₀脂环基，并且该基团是饱和或不饱和的。在一些实施例中，杂环基包含脂杂环基和芳杂环基。在一些实施例中，脂杂环基为包含至少一个杂原子的C₂-C₁₀脂杂环基，并且该基团是饱和或不饱和的；芳杂环基为包含至少一个杂原子的C₆-C₁₀芳杂环基。

在本申请的说明中，术语“亚烷基”是指二价烷基，术语“亚烯基”是指二价烯基，术语“亚炔基”是指二价炔基，术语“亚芳基”是指二价芳基。在一些实施例中，亚烯基为具有至少一个碳碳双键且碳碳双键数目通常为1个、2个或3个的二价烯基。

在本申请的说明中，术语“连烯基”表示两个烯基共用同一个碳的基团。在一些实施例中，亚连烯基为二价基团，化学结构式为-CH＝C＝CH-。

在本申请的说明中，术语“脂环烃基”表示具有脂肪族性质的环烃，分子中含有闭合的碳环。在本申请的说明中，术语“亚脂环烃基”是指二价脂环烃基。

(电解液)

[第一添加剂]

在一些实施例中，电解液包含第一添加剂，第一添加剂包含式I表示的化合物；

在式I中，

n选自2到10的整数；

X¹¹选自式(I-B)、式(I-C)、式(I-D)表示的结构式中的任意一种；

R¹¹各自独立地选自经取代或未经取代的C₁-C₁₀亚烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀亚烯基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀亚炔基、经取代或未经取代的C₃-C₁₀亚连烯基、经取代或未经取代的C₆-C₁₀亚芳基、经取代或未经取代的C₃-C₁₀亚脂环烃基中的任意一种，并且，当经取代时，取代基为卤素原子；

X¹²选自经取代或未经取代的C₂-C₁₀亚烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀亚烯基中的任意一种，并且，当经取代时，取代基包括卤素原子和式(I-E)表示的结构式中的至少一种；

在式(I-E)中，R¹²各自独立地选自经取代或未经取代的C₁-C₆烷基、经取代或未经取代的C₂-C₆烯基，并且，当经取代时，取代基为卤素原子；

其中，

表示与相邻原子的结合位点；

表示与相邻原子相连的共价键。

除了提高电化学装置中正、负极的压实密度和克容量外，提高电化学装置的充电电压也是提升电化学装置的能量密度的重要方法之一。然而，提高电化学装置的充电电压会加速电解液的分解，导致电化学装置的循环寿命变短、高温产气严重等问题。

本申请在电解液中加入式I表示的化合物，能够显著改善电化学装置的高温存储性能和循环性能。在电解液中加入包含式I表示的化合物后，能够稳定正极活性材料表面的过渡金属，降低高价态过渡金属的氧化性，还能够显著提高电解液的抗氧化性，在正、负极表面形成稳定的固态界面膜，抑制电解液的分解，减少电化学装置的高温产气，显著改善电化学装置的高温存储性能及循环性能。

在一些实施例中，式I化合物包括式(I-A1)、式(I-A2)、式(I-A3)、式(I-A4)或式(I-A5)表示的化合物中的至少一种；

在式(I-A1)、式(I-A2)、式(I-A3)、式(I-A4)、式(I-A5)中，

X¹¹选自式(I-B)、式(I-C)、式(I-D)表示的结构式中的任意一种；

A¹¹、A¹²、A¹³、A¹⁴、A¹⁵、A¹⁶、A¹⁷、A¹⁸、A¹⁹、A²⁰各自独立地选自氢原子、卤素原子、式(I-E)表示的结构式、式(I-F)表示的结构式中的任意一种；

在式(I-F)中，R¹¹各自独立地选自经取代或未经取代的C₁-C₁₀亚烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀亚烯基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀亚炔基、经取代或未经取代的C₃-C₁₀亚连烯基、经取代或未经取代的C₆-C₁₀亚芳基、经取代或未经取代的C₃-C₁₀亚脂环烃基中的任意一种，并且，当经取代时，取代基为卤素原子；

在式(I-E)中，R¹²各自独立地选自经取代或未经取代的C₁-C₆烷基、经取代或未经取代的C₂-C₆烯基，并且，当经取代时，取代基为卤素原子；

A¹¹、A¹²、A¹³、A¹⁴、A¹⁵、A¹⁶、A¹⁷、A¹⁸、A¹⁹、A²⁰中至少有2个选自式(I-F)表示的结构式，并且当A¹¹、A¹²、A¹³、A¹⁴、A¹⁵、A¹⁶、A¹⁷、A¹⁸、A¹⁹、A²⁰中的2个以上选自式(I-F)表示的结构式时，2个以上的A¹¹、A¹²、A¹³、A¹⁴、A¹⁵、A¹⁶、A¹⁷、A¹⁸、A¹⁹、A²⁰相同；

其中，

表示与相邻原子的结合位点。

在一些实施例中，式I表示的化合物包含式(I-1)至式(I-30)表示的化合物中的至少一种；

在一些实施例中，基于所述电解液的质量，式I表示的化合物的质量百分含量为0.1％-3％。当式I表示的化合物的质量百分含量位于上述范围内时，能够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，基于所述电解液的质量，式I表示的化合物的质量百分含量为0.1％-2％。在一些实施例中，基于所述电解液的质量，式I表示的化合物的质量百分含量为0.5％-2％。

[第二添加剂]

在一些实施例中，电解液还包含第二添加剂，第二添加剂包含含硫氧双键的化合物，所述含硫氧双键的化合物包括式(II-A)和式(II-B)表示的化合物中的至少一种；

在式(II-A)和式(II-B)中，

R²¹、R²²、R²³、R²⁴各自独立地选自经取代或未经取代的C₁-C₅烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀烯基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀炔基、经取代或未经取代的C₃-C₁₀脂环烃基、经取代或未经取代的C₆-C₁₀芳基、经取代或未经取代的C₂-C₆杂环基中的任意一种，并且，当经取代时，取代基包括卤素原子和含杂原子的官能团中的至少一种，其中，R²¹和R²²之间可以键合而形成环结构，R²³和R²⁴之间可以键合而形成环结构。

当在电解液中同时加入第一添加剂和第二添加剂时，能够进一步改善电化学装置的高温存储性能和循环性能。可能的原因是，一方面，本申请所述的含硫氧双键的化合物具有较强的抗氧化能力，在正极材料表面不易被氧化，另一方面，本申请所述的含硫氧双键的化合物能够在负极表面还原，形成一层保护膜，抑制金属锂与电解液的分解产热，从而进一步增强对活性材料的保护。

在一些实施例中，式(II-A)表示的化合物包含式(II-1)至式(II-16)表示的化合物中的至少一种；

式(II-B)表示的化合物包含式(II-17)至式(II-20)表示的化合物中的至少一种；

在一些实施例中，基于所述电解液的质量，所述含硫氧双键的化合物的质量百分含量为0.01％-10％。当所述含硫氧双键的化合物的质量百分含量位于上述范围内时，能够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，基于所述电解液的质量，所述含硫氧双键的化合物的质量百分含量为0.1％-8％。在一些实施例中，基于所述电解液的质量，所述含硫氧双键的化合物的质量百分含量为0.5％-8％。在一些实施例中，基于所述电解液的质量，所述含硫氧双键的化合物的质量百分含量为0.5％-4％。

[第三添加剂]

在一些实施例中，电解液还包含第三添加剂，第三添加剂包含式III表示的化合物；

在式III中，

A³¹、A³²各自独立地选自式(III-A)表示的结构式、(III-B)表示的结构式中的任意一种；

其中，

表示两个相邻原子相连接的位置；

R³¹、R³²各自独立地选自氢原子、卤素原子、经取代或未经取代的C₁-C₁₀烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀烯基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀炔基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀杂环基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀含杂原子的官能团中的任意一种，并且，当经取代时，取代基为卤素原子；

R³³、R³⁴各自独立地选自经取代或未经取代的C₁-C₁₀亚烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀烯基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀炔基中的任意一种，并且，当经取代时，取代基为卤素原子；

α选自1或2；

β、γ各自独立地选自0或1。

当在电解液中同时加入第一添加剂和第三添加剂时，能够进一步改善电化学装置的高温存储性能，并实现电化学装置性能与成本的均衡。第一添加剂含量过大，可能增加电解液成本，通过于第三添加剂的协同使用，可以在有效提升电解液性能的同时降低成本。在一些实施例中，式III表示的化合物包括式(III-1)至式(III-50)表示的化合物中的至少一种；

在一些实施例中，基于所述电解液的质量，式III表示的化合物的质量百分含量为0.5％-4％。当式III表示的化合物的质量百分含量位于上述范围内时，能够进一步改善电化学装置的高温存储性能。在一些实施例中，基于所述电解液的质量，式III表示的化合物的质量百分含量为1％-4％。在一些实施例中，基于所述电解液的质量，式III表示的化合物的质量百分含量为3％-4％。

在一些实施例中，基于所述电解液的质量，式I表示的化合物的质量百分含量为a％，式III表示的化合物的质量百分含量为b％，式I表示的化合物与式III表示的化合物的质量百分含量的比值a/b不大于1。

[第四添加剂]

在一些实施例中，电解液还包含第四添加剂，第四添加剂包含二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)、二氟双草酸磷酸锂(LiDFOP)、四氟草酸磷酸锂(LiTFOP)中的至少一种。

当在电解液中同时加入第一添加剂和第四添加剂时，能够进一步改善电化学装置的高温存储性能和循环性能。可能的原因是，二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂为正极成膜添加剂，能够抑制电解液氧化分解，因此，当与式I表示的化合物组合使用时，能够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，第四添加剂包含二氟磷酸锂和四氟草酸磷酸锂中的至少一种。

在一些实施例中，基于所述电解液的质量，二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂的质量百分含量的总和为0.1％-5％。当二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂的质量百分含量的总和的质量百分含量位于上述范围内时，能够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，基于所述电解液的质量，二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂的质量百分含量的总和为0.1％-1％。

[第五添加剂]

在一些实施例中，电解液还包含第五添加剂，第五添加剂包含式IV表示的化合物；

在式IV中，

R⁵¹、R⁵²、R⁵³、R⁵⁴、R⁵⁵各自独立地选自氢、卤素原子、氰基、经取代或未经取代的C₁-C₁₀烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀烯基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀炔基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀杂环基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀含杂原子的官能团中的任意一种，并且，当经取代时，取代基为卤素原子，其中，R⁵¹、R⁵²、R⁵³、R⁵⁴、R⁵⁵中的任意两个基团之间可以键合而形成环结构。在一些实施例中，R⁵¹、R⁵²、R⁵³、R⁵⁴、R⁵⁵中的任意两个相邻基团之间可以键合而形成环结构。

当在电解液中同时加入第一添加剂和第五添加剂时，能够进一步改善电化学装置的高温存储性能。可能的原因是，式IV表示的化合物中的氮原子上的孤对电子能够过渡金属配位，降低高价态过渡金属的氧化性，从而能够进一步抑制电解液的氧化分解，改善电化学装置的高温存储性能。

在一些实施例中，式IV表示的化合物包括式(IV-1)式(IV-20)表示的化合物中的至少一种；

在一些实施例中，基于所述电解液的质量，式IV表示的化合物的质量百分含量为0.1％-5％。当表示的化合物的质量百分含量位于上述范围内时，能够进一步改善电化学装置的高温存储性能。在一些实施例中，基于所述电解液的质量，式IV表示的化合物的质量百分含量为1％-5％。在一些实施例中，基于所述电解液的质量，式IV表示的化合物的质量百分含量为1％-5％。

[第六添加剂]

在一些实施例中，电解液还包含第六添加剂，第六添加剂包含式(V-A)表示的化合物；

在式(V-A)中，

R⁶选自经取代或未经取代的C₁-C₆亚烷基、经取代或未经取代的C₂-C₆亚烯基，并且，当经取代时，取代基选自卤素原子、C₁-C₆烷基、C₂-C₆烯基。

当在电解液中同时加入第一添加剂和第六添加剂时，能够进一步增强SEI成膜稳定性，增加SEI膜的柔性，进一步增加对活性材料的保护作用，降低活性材料与电解液的界面接触几率，从而改善循环过程中副产物累积产生的阻抗增长。

在一些实施例中，式(V-A)表示的化合物包含式(V-1)至式(V-8)表示的化合物中的至少一种；

在一些实施例中，基于所述电解液的质量，所述第六添加剂的质量百分含量为0.01％～30％。在一些实施例中，基于所述电解液的质量，所述第六添加剂的质量百分含量为0.1％～10％。

[第七添加剂]

在一些实施例中，电解液还包含第七添加剂，第七添加剂包含硼类锂盐化合物，所述硼类锂盐化合物包含四氟硼酸锂(LiBF₄)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)中至少一种。

在一些实施例中，基于所述电解液的质量，所述第七添加剂的质量百分含量为0.1％至5％。

[有机溶剂]

在一些实施例中，电解液还包含有机溶剂。有机溶剂是本领域技术公知的适用于电化学装置的有机溶剂，例如通常使用非水有机溶剂。

在一些实施例中，非水有机溶剂为碳酸酯类、羧酸酯类、醚类、砜类或其他非质子溶剂。

在一些实施例中，碳酸酯类非水有机溶剂包含线性碳酸酯类非水有机溶剂和环状碳酸酯类非水有机溶剂中的至少一种。在一些实施例中，线性碳酸酯类非水有机溶剂包含碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸二丙酯中的至少一种。在一些实施例中，环状碳酸酯类非水有机溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯中的至少一种。

在一些实施例中，羧酸酯类非水有机溶剂包含线性羧酸酯类非水有机溶剂和环状羧酸酯类非水有机溶剂中的至少一种。在一些实施例中，线性羧酸酯类非水有机溶剂包含甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙酸2,2-二氟乙酯、2,2-二氟乙酸乙酯中的至少一种。在一些实施例中，环状羧酸酯类非水有机溶剂包含、γ-丁内酯、戊内酯、丁内酯中的至少一种。

在一些实施例中，醚类非水有机溶剂包含线性醚类非水有机溶剂和环状醚类非水有机溶剂中的至少一种。在一些实施例中，线性醚类非水有机溶剂包含乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二丁醚中的至少一种。在一些实施例中，环状醚类非水有机溶剂包含四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃中的至少一种。

在一些实施例中，砜类非水有机溶剂包含线性砜类非水有机溶剂和环状砜类非水有机溶剂中的至少一种。在一些实施例中，线性砜类非水有机溶剂包含乙基乙烯基砜、甲基异丙基砜、异丙基仲丁基砜中的至少一种。在一些实施例中，环状砜类非水有机溶剂包含环丁砜。

非水有机溶剂可以单独使用或以混合物使用，当以混合物使用时，可以根据期望的电化学装置性能控制混合物的比例。

在一些实施例中，环状的非质子性非水有机溶剂与链状的非质子性溶剂的质量比在20:80至60:40的范围内。

[电解质盐]

在一些实施例中，电解液还包含电解质盐。电解质盐是本领域技术公知的适用于电化学装置的电解质盐，针对不同的电化学装置，可以选用合适的电解质盐。例如对于锂离子电池，电解质盐通常使用锂盐。

在一些实施例中，锂盐包含有机锂盐或无机锂盐中的至少一种。

在一些实施例中，锂盐包含含氟锂盐、含硼锂盐、含磷锂盐中的至少一种。

在一些实施例中，锂盐包含六氟磷酸锂(LiPF₆)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、双草酸硼酸锂(LiB(C₂O₄)₂，LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiBF₂(C₂O₄)，LiDFOB)、六氟锑酸锂(LiSbF₆)、六氟砷酸锂(LiAsF₆)、全氟丁基磺酸锂(LiC₄F₉SO₃)、高氯酸锂(LiClO₄)、铝酸锂(LiAlO₂)、四氯铝酸锂(LiAlCl₄)、双磺酰亚胺锂(LiN(C_xF_2x+1SO₂)(C_yF_2y+1SO₂)，其中x和y是自然数)、氯化锂(LiCl)、氟化锂(LiF)中的至少一种。

在一些实施例中，锂盐包含六氟磷酸锂(LiPF₆)。

在一些实施例中，基于所述电解液的总体积，所述锂盐中锂的摩尔浓度为0.5-3mol/L。在一些实施例中，基于所述电解液的总体积，所述锂盐中锂的摩尔浓度为0.5-2mol/L。在一些实施例中，基于所述电解液的总体积，所述锂盐中锂的摩尔浓度为0.8-1.5mol/L。

(电化学装置)

本申请的电化学装置例如为一次电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池或电容器。二次电池例如为锂二次电池，锂二次电池包含但不限于锂金属二次电池、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。

在一些实施例中，电化学装置适用于充电截止电压不小于4.2V。

在一些实施例中，电化学装置包含正极片、负极片、隔离膜以及本申请前述的电解液。

[正极片]

正极片是本领域技术公知的可被用于电化学装置的正极片。在一些实施例中，正极片包含正极集流体以及正极活性物质层。正极活性物质层设置于正极集流体的表面上。正极活性物质层包含正极活性物质。

在一些实施例中，正极片的结构为本领域技术公知的可被用于电化学装置的正极片的结构。

本申请对正极片的压实密度没有特别的限制，可以根据实际需要进行调整。

(i)正极集流体

在一些实施例中，正极集流体为金属，金属例如但不限于铝箔。

(ii)正极活性物质

正极活性物质可选用本领域技术公知的各种可被用作电化学装置的正极活性物质的能够可逆地嵌入、脱嵌活性离子的传统公知的物质。

在一些实施例中，正极活性物质包含锂与钴、锰、镍的金属或其组合的复合氧化物中的至少一种。

在一些实施例中，正极活性物质包含Li_aA_1-bW_bD₂(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5)、Li_aE_1-bW_bO_2-cD_c(0.90≤a≤1.8，0<b≤0.5，0≤c≤0.05)、LiE_2-bW_b0_4-cD_c(0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)、Li_aNi_1-b-cCo_bW_cD_α(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α≤2)、Li_aNi_{1-b- c}Co_bW_cO_2-αT_α(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5、0≤c≤0.05，0<α<2)、Li_aNi_1-b-cCo_bW_cO_2-αT₂(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)、Li_aNi_1-b-cMn_bW_cD_α(0.90≤a≤1.8，0<b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)、Li_aNi_1-b-cMn_bW_cO_2-αT_α(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)、Li_aNi_1-b-cMn_bW_cO_2-αT₂(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)、Li_aNi_bE_cG_dO₂(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0.001≤d≤0.1)、Li_aNi_bCo_cMn_dG_eO₂(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，0.001≤e≤0.1)、Li_aNiG_bO₂(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)、Li_aCoG_bO₂(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)、Li_aMnG_bO₂(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)、Li_aMn₂G_bO₄(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)、QO₂、QS₂、LiQS₂、V₂O₅、LiV₂O₅、LiRO₂、LiNiVO₄、Li_3-fJ₂(PO₄)₃(0≤f≤2)、Li_3-fFe₂(PO₄)₃(0≤f≤2)、LiFePO₄中的至少一种，其中，A包含Ni、Co、Mn中的至少一种，W包含Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素中的至少一种，D包含O、F、S、P中的至少一种，E包含Co、Mn中的至少一种，T包含F、S、P中的至少一种，G包含Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V中的至少一种，Q包含Ti、Mo、Mn中的至少一种，R包含Cr、V、Fe、Sc、Y中的至少一种，J包含V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu中的至少一种。

在一些实施例中，正极活性物质为Li(Ni_aCo_bMn_cM_1-a-b-c)O₂，其中，0≤a≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，0≤a+b+c≤1，M为Mg、Al、Ti或其组合。

在一些实施例中，正极活性物质包含LiCoO₂。

在一些实施例中，正极活性物质的Dv50为5μm-30μm，正极活性物质的Dv10不大于18μm。Dv50表示样品的累计粒度分布体积百分数达到50％时所对应的粒径。Dv10表示样品的累计粒度分布体积百分数达到10％时所对应的粒径。正极活性物质的颗粒度越小，所对应的比表面积就会越大，那么与电解液接触面积就会越大，加剧电解液的分解。因此，当正极活性物质的颗粒度满足上述范围时，能够有助于抑制电解液的分解，此外式I表示的化合物中的多个氰基(-CN)可以稳定正极表面，进一步有助于抑制电解液分解。

在一些实施例中，正极活性物质颗粒的BET比表面积不大于0.5m²/g。所述的正极活性物质颗粒的BET比表面积是指采用BET法(例如BET1点法)对通过氮吸附法测定出的正极活性物质粉末的表面积进行分析的值。

(iii)正极粘结剂

在一些实施例中，正极活性物质层还包含正极粘结剂。正极粘结剂是本领域公知的可被用作正极活性物质层的粘结剂。

在一些实施例中，正极粘结剂包含聚乙烯醇、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。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正极集流体之间的粘结性能。

(iiii)正极导电剂

在一些实施例中，正极活性物质层还包含正极导电剂。正极导电剂是本领域公知的可被用作正极活性物质层的导电剂。

在一些实施例中，正极导电剂包含天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、金属粉、金属纤维、导电浆料(又称导电胶)中的至少一种。在一些实施例中，金属粉包含铜、镍、铝、银的金属粉中的至少一种。在一些实施例中，金属纤维包含铜、镍、铝、银的金属纤维中的至少一种。正极导电剂用于为电极提供导电性。

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，正极活性物质加入正极粘结剂并根据需要加入正极导电剂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)。本申请对于正极活性物质层中的正极活性物质、正极粘结剂、正极导电剂的混合比例没有特别的限制，可以根据期望的电化学装置性能控制其混合比例。

[负极片]

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。

本申请对负极片的压实密度没有特别的限制，可以根据实际需要进行调整。

(i)负极集流体

在一些实施例中，负极集流体为金属，例如但不限于铜箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜、包覆有导电金属的聚合物基板或它们的组合。

(ii)负极活性物质

负极活性物质可选用本领域技术公知的各种可被用作电化学装置的负极活性物质的能够嵌入、脱嵌活性离子的传统公知的物质或能够掺杂、脱掺杂活性离子的传统公知的物质。

在一些实施例中，负极活性物质包含锂金属、锂金属合金、碳材料中的至少一种。在一些实施例中，锂金属合金包含锂与选自Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Si、Sb、Pb、In、Zn、Ba、Ra、Ge、Al、Sn的金属的合金。碳材料可选用本领域技术公知的各种可被用作电化学装置的碳基负极活性物质的碳材料。在一些实施例中，碳材料包含结晶碳、非晶碳中的至少一种。在一些实施例中，结晶碳为天然石墨或人造石墨。在一些实施例中，结晶碳的形状为无定形、板形、小片形、球形或纤维形。在一些实施例中，结晶碳为低结晶碳或高结晶碳。在一些实施例中，低结晶碳包含软碳、硬碳中的至少一种。在一些实施例中，高结晶碳包含天然石墨、结晶石墨、热解碳、中间相沥青基碳纤维、中间相碳微珠、中间相沥青、高温锻烧炭中的至少一种。在一些实施例中，高温锻烧炭为石油或衍生自煤焦油沥青的焦炭。在一些实施例中，非晶碳包含软碳、硬碳、中间相沥青碳化产物、烧制焦炭中的至少一种。在一些实施例中，负极活性物质包含过渡金属氧化物。在一些实施例中，过渡金属氧化物包含氧化钒、氧化锂钒中的至少一种。在一些实施例中，负极活性物质包含Si、SiOx(0<x<2)、Si/C复合物、Si-Q合金、Sn、SnO_z、Sn-C复合物、Sn-R合金中的至少一种，其中，Q选自碱金属、碱土金属、第13族至第16族元素、过渡元素、稀土元素中的至少一种且Q不为Si，R选自碱金属、碱土金属、第13族至第16族元素、过渡元素、稀土元素中的至少一种且R不为Sn。在一些实施例中，Q和R包含Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、Tc、Re、Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、Sn、In、Tl、Ge、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、Po中的至少一种。在一些实施例中，SiOx(0<x<2)为多孔性负极活性物质。在一些实施例中，SiOx粒子的平均粒径(D₅₀)为1-20μm。在一些实施例中，在表面进行测定时，SiOx粒子中气孔的平均直径为30-500nm。在一些实施例中，SiOx粒子的比表面积为5-50m²/g。在一些实施例中，负极活性物质包含SiOx(0<x<2)以及选自Li₂SiO₃、Li₄SiO₄中的至少一种。在一些实施例中，在Si/C复合物中，碳(C)不是以块状凝聚并分散在Si粒子的内部，而是以原子状态均匀地分散在Si粒子内。在一些实施例中，在Si/C复合物中，C与Si的摩尔比满足：0<C/Si<18。在一些实施例中，基于Si/C复合物的总重量，C的重量百分含量为1％-50％。在一些实施例中，Si/C复合物粒子的平均粒径为10-100μm。

(iii)负极粘结剂

在一些实施例中，负极活性物质层还包含负极粘结剂。负极粘结剂是本领域公知的可被用作负极活性物质层的粘合剂。

在一些实施例中，负极粘结剂为任何粘结剂聚合物，例如但不限于二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-co-HFP)，聚偏二氟乙烯、聚丙烯睛、聚甲基丙烯酸甲醋、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、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。负极粘结剂用于改善负极活性物质颗粒之间以及负极活性物质颗粒与负极集流体之间的粘结性能。

(iiii)负极导电剂

在一些实施例中，负极活性物质层还包含负极导电剂。负极导电剂是本领域公知的可被用作负极活性物质层的导电剂。

在一些实施例中，负极导电剂为任何不引起化学变化的导电剂，例如但不限碳基材料、金属基材料、导电聚合物或它们的混合物，其中，碳基材料例如但不限于天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维，金属基材料例如但不限于铜、镍、铝、银等的金属粉或金属纤维，导电聚合物例如但不限于聚亚苯基衍生物。负极导电剂用于改善负极片的导电率。

在一些实施例中，负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负极片的制备方法。在一些实施例中，在负极浆料的制备中，通常加入溶剂，负极活性物质加入粘合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负极浆料。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负极活性物质层的溶剂，溶剂例如但不限于水。增稠剂是本领域公知的可被用作负极活性物质层的增稠剂，增稠剂例如但不限于羧甲基纤维素钠。本申请对于负极活性物质层中的负极活性物质、粘合剂、增稠剂的混合比例没有特别的限制，可以根据期望的电化学装置性能控制其混合比例。

[隔离膜]

隔离膜是本领域技术公知的可被用于电化学装置的隔离膜，例如但不限于聚烯烃类微多孔膜。在一些实施例中，隔离膜选自聚乙烯(PE)、乙烯-丙烯共聚物、聚丙烯(PP)、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的至少一种。

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，聚烯烃类微多孔膜上涂覆有涂层。在一些实施例中，涂层包含有机涂层和无机涂层，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、ZnO₂、MgO、ZrO₂以及SnO₂中至少一种。在一些实施例中，涂层为单层或多层。

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。

[外包装壳体]

在一些实施例中，电化学装置还包含外包装壳体。外包装壳体是本领域技术公知的可被用于电化学装置并且对于所使用的电解液稳定的外包装壳体，例如但不限于金属类外包装壳体。

(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。

在一些实施例中，电子装置包含本申请前述的电化学装置。

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。

电解液中具体所用到的试剂如下：

添加剂：

第一添加剂：3,3',3”-(3-甲基-2-氧代环戊烷-1,1,3-三基)三丙腈(I-3)、3,3',3”,3”'-(2-氧代环戊烷-1,1,3,3-四基)四丙腈(I-5)、3,3',3”,3”'-(1-氧化四氢噻吩-2,2,5,5-四基)四丙腈(I-14)、3,3'，3”，3”'-((1,1-二氧-2,5-二氢噻吩-2,2,5,5-四基)四丙腈(I-27)、3,3',3”,3”'-(1,1-二氧-四氢-2H-噻喃-2,2,6,6-四基)四丙腈(I-28)：

第二添加剂：2,4-丁磺酸内酯(II-1)、1,3-丙磺酸内酯(II-6)、硫酸乙烯酯(II-12)：

第三添加剂：己二腈(III-26)、1,2-二(2-氰乙氧基)乙烷(III-46)、1,3,6-己烷三腈(III-49)、1,2,3-三(2-氰乙氧基)丙烷(III-50)：

第四添加剂：二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)、四氟草酸磷酸锂(LiTFOP)；

第五添加剂：2-叔丁基吡啶(IV-2)、2-氟吡啶(IV-3)：

有机溶剂：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)、丙酸乙酯(简写为EP)、丙酸丙酯(简写为PP)；

锂盐：六氟磷酸锂(LiPF₆)。

其中，本申请中的式I表示的化合物可商购获得，或者可通过本领域公知且常规的制备方法合成获得，或者也可通过以下制备方法合成获得，以式(I-3)表示的化合物为例，具体的合成步骤为：

在300mL的圆底烧瓶中加入39.2g的2-甲基环戊酮、200mL的苯和5mL的苄基三甲基氢氧化铵(Triton B，40％的水溶液)，将63.5g的丙烯腈滴加入混合体系中，并维持体系温度在30-40℃，滴加完成后，在室温搅拌18h，并用盐酸中和，用水洗涤，移去溶剂，用硅胶柱纯化得到35g式(I-3)(用乙腈与二氯甲烷体积比为1比5洗脱)。

式(I-1)-式(I-2)以及式(I-4)-式(I-20)表示的化合物可以采用同式(I-3)表示的化合物相似的合成方法获得，并调整合成反应的反应物。

实施例1-48和对比例1-2的锂离子电池均按照下述方法制备

(1)电解液的制备

在含水量<10ppm的氩气气氛手套箱中，将非水有机溶剂EC、PC、DEC、EP和PP按照1:1:1:1:1的质量比混合均匀，再将充分干燥的锂盐LiPF₆溶解于上述非水有机溶剂中，最后加入一定质量的添加剂，充分混合后得到锂盐浓度为1mol/L的电解液。

(2)正极片的制备

将正极活性物质LCO(分子式为LiCoO₂)、正极导电剂导电碳黑、导电浆料、正极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，正极片的压实密度为4.15g/cm³。

(3)隔离膜的制备

以单层聚乙烯(PE)多孔聚合物薄膜作为隔离膜，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、负极粘结剂丁苯橡胶(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；将此负极浆料涂覆于负极集流体Cu箔上，烘干、冷压，得到负极片，负极片的压实密度为1.78g/cm³。

(5)锂离子电池的制备

将制得的正极片、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，留下注液口，从注液口灌注上述制备的电解液，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。

实施例1-48和对比例1-2中，所用到的添加剂的种类及含量如表1、表2所示，其中，各添加剂的含量为基于电解液的质量计算得到的质量百分数。

表1实施例1-27以及对比例1-2中加入的添加剂种类及含量

注：在表2中，a/b表示式I表示的化合物与式III表示的化合物的质量百分含量的比值。

接下来说明实施例1-49和对比例1-2的锂离子电池的性能测试过程以及测试结果。

(1)4.45V充电截止电压下高温存储性能测试

将电池在25℃下以0.5C恒流充电至4.45V，然后以4.45V恒压充电至电流为0.05C，测试此时锂离子电池的厚度并记为d₀；之后将锂离子电池放置到85℃烘箱当中，24h后取出，测试此时锂离子电池的厚度并记为d。

4.45V充电截止电压下高温存储24h后的厚度膨胀率(％)＝(d-d₀)/d₀×100％。

(期间，若锂离子电池的厚度膨胀率超过50％，则暂停并结束测试。)

(2)4.5V充电截止电压下高温存储性能测试

将电池在25℃下以0.5C恒流充电至4.5V，然后以4.5V恒压充电至电流为0.05C，测试此时锂离子电池的厚度并记为d’₀；之后将锂离子电池放置到85℃烘箱当中，24h后取出，测试此时锂离子电池的厚度并记为d’。

4.5V充电截止电压下高温存储24h后的厚度膨胀率(％)＝(d’-d’₀)/d’₀×100％.

(期间，若锂离子电池的厚度膨胀率超过50％，则暂停并结束测试。)

表3实施例1-49和对比例1-2的锂离子电池的性能测试结果

实施例50-89和对比例3-8的锂离子电池均按照下述方法制备

(1)电解液的制备

在含水量<10ppm的氩气气氛手套箱中，将非水有机溶剂EC、PC和DEC按照3:3:4的质量比混合均匀，再将充分干燥的锂盐LiPF₆溶解于上述非水有机溶剂中，最后加入一定质量的添加剂，充分混合后得到锂盐浓度为1mol/L的电解液。

(2)正极片的制备

将正极活性物质NCM811(分子式LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂)、正极导电剂乙炔黑、正极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，正极片的压实密度为3.50g/cm。

(3)隔离膜的制备

以单层聚乙烯(PE)多孔聚合物薄膜作为隔离膜，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、负极粘结剂丁苯橡胶(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；将此负极浆料涂覆于负极集流体Cu箔上，烘干、冷压，得到负极片，负极片的压实密度为1.78g/cm。

(5)锂离子电池的制备

将制得的正极片、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，留下注液口，从注液口灌注上述制备的电解液，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。

实施例50-89和对比例3-8中，所用到的添加剂的种类及含量如表4所示，其中，各添加剂的含量为基于电解液的质量计算得到的质量百分数。

接下来说明实施例50-89和对比例3-8的锂离子电池的性能测试过程以及测试结果。

(1)4.2V充电截止电压下高温存储性能测试

将电池在25℃下以0.5C恒流充电至4.2V，然后恒压充电至电流为0.05C，测试此时锂离子电池的厚度并记为D₀；之后将锂离子电池放置到85℃烘箱当中，24h后取出，测试此时锂离子电池的厚度并记为D。

4.2V充电截止电压下高温存储24h后的厚度膨胀率(％)＝(D-D₀)/D₀×100％。

(期间，若锂离子电池的厚度膨胀率超过50％，则暂停并结束测试。)

(2)25℃循环测试流程

在25℃条件下，将电池以1.5C充电至4.2V，4.2V条件下恒压充电至0.05C。之后以4C的电流放电至2.8V，测试锂离子电池的容量并记为C₀，并以1.5C的电流充电至电压为4.2V，然后以4C的电流放电至2.8V的流程作为一次循环，循环进行800圈测试锂离子电池的容量，并将容量记为C。循环容量保持率率按照下式进行计算：

循环容量保持率(％)＝(C-C₀)÷C₀×100％。

表5实施例50-89和对比例3-8的锂离子电池的性能测试结果

由表1至表5的相关数据分析可知，锂离子电池中加入式I表示的化合物能够显著改善锂离子电池的高温存储性能和循环性能。

当向电解液中加入式I表示的化合物时，能够显著改善不同充电截止电压下的高温存储性能。相同体系的电池在不同充电截止电压下呈现不同的状态，充电截止电压越高，则活性物质放出来的能量越多，但同时也会导致电解液的分解加剧。在本申请中，由对比例1和实施例1-10的相关数据可以看到，当向电解液中加入式I表示的化合物时，能够同时显著改善钴酸锂电池在4.45V充电截止电压和4.5V充电截止电压下的高温存储性能，表明式I表示的化合物作为电解液添加剂适用于不同电压的电化学体系。

由对比例4和实施例50-54的相关数据可以看到，当仅仅向电解液中同时加入含X＝O双键(X为C、S或S＝O)的化合物和多腈基化合物时，其高温存储性能和循环性能的改善效果不如直接加入式I表示的化合物，可能的原因是，在式I表示的化合物中含有的多个氰基官能团中孤独电子可以与过渡金属外层空轨道配位，可以稳定正极活性材料表面的过渡金属，同时，式I表示的化合物中还含有X＝O官能团，X＝O官能团可以有效提高抗氧化性，因此，X＝O官能团随着多个氰基官能团与正极过渡金属配位而能够同步地附着在正极表面，从而能够较好地对正极产生协同保护作用，可以抑制电解液持续分解，抑制高温产气，此外，X＝O官能团可以在正极反应成膜，多个氰基官能团随着X＝O官能团在正极表面形成保护膜而能够同步附着在正极表面的保护膜上，从而更好地与正极活性材料表面的过渡金属络合，加强正极活性材料表面钝化效果。式I表示的化合物中的X＝O官能团和多个氰基官能团之间发生了上述相互协同作用，该协同作用能够较好地抑制电解液的分解，减少电化学装置的高温产气，显著改善电化学装置的高温存储性能及循环性能。由对比例5和实施例50-54的相关数据可以看到，如果加入的化合物中仅含有单个氰基，其高温存储性能和循环性能的改善效果也不如式I表示的化合物，可能的原因是，式I表示的化合物中的多个相同结构的氰基连接在环结构上，这样氰基与氰基具有合适的间距，当与正极活性材料表面过渡金属发生络合时，可以更好地发挥稳定正极活性材料表面的过渡金属的作用。

根据实施例1-10的相关数据分析可知，当式I表示的化合物的质量百分含量为0.5％-2％时，对于锂离子电池的高温存储性能的改善效果更佳。

根据表1至表5的相关数据分析可知，在加入了式I表示的化合物的电解液中进一步加入本申请所述的含硫氧双键的化合物时，能够进一步地同时改善锂离子电池的高温存储性能和循环性能。

根据表1至表5的相关数据分析可知，在加入了式I表示的化合物的电解液中进一步加入式III表示的化合物时，能够进一步地改善锂离子电池的高温存储性能。由实施例28-43的相关数据可以看到，当式I表示的化合物与式III表示的化合物的质量百分含量的比值a/b不大于1时，能够进一步改善锂离子电池的高温存储性能；如果式I表示的化合物与式III表示的化合物的质量百分含量的比值a/b大于1，则锂离子电池的高温存储性能的改善效果受到一定的影响。

根据表1至表5的相关数据分析可知，在加入了式I表示的化合物的电解液中进一步加入二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂中的至少一种时，能够进一步地同时改善锂离子电池的高温存储性能和循环性能。

根据表1至表5的相关数据分析可知，在加入了式I表示的化合物的电解液中进一步加入式IV表示的化合物时，能够进一步地改善锂离子电池的高温存储性能。

根据表1至表5的相关数据分析可知，在加入了式I表示的化合物的电解液中进一步加入本申请所述的含硫氧双键的化合物、式III表示的化合物时，能够进一步地改善锂离子电池的高温存储性能，进一步的是改善锂离子电池较高的充电截止电压下的高温存储性能；在加入了式I表示的化合物的电解液中进一步加入本申请所述的含硫氧双键的化合物以及二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂中的至少一种时，能够进一步地同时改善锂离子电池的高温存储性能和循环性能；在加入了式I表示的化合物的电解液中进一步加入本申请所述的含硫氧双键的化合物、式IV表示的化合物时，能够进一步地同时改善锂离子电池的高温存储性能和循环性能；在加入了式I表示的化合物的电解液中进一步加入本申请所述的含硫氧双键的化合物、式IV表示的化合物以及二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂中的至少一种时，能够进一步地同时改善锂离子电池的高温存储性能和循环性能。

上面详细的说明描述多个示范性实施例，但本文不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。

Claims (12)

1.一种电解液，包括式I表示的化合物；

式I表示的化合物包括式(I-2)至式(I-30)表示的化合物中的至少一种；

2.根据权利要求1所述的电解液，其中，

基于所述电解液的质量，式I表示的化合物的质量百分含量为0.1％-3％。

3.根据权利要求1所述的电解液，其中，还包括含硫氧双键的化合物，所述含硫氧双键的化合物包括式(II-A)和式(II-B)表示的化合物中的至少一种；

在式(II-A)和式(II-B)中，

R²¹、R²²、R²³、R²⁴各自独立地选自经取代或未经取代的C₁-C₅烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀烯基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀炔基、经取代或未经取代的C₃-C₁₀脂环烃基、经取代或未经取代的C₆-C₁₀芳基、经取代或未经取代的C₂-C₆杂环基中的任意一种，并且，当经取代时，取代基包括卤素原子和含杂原子的官能团中的至少一种，其中，R²¹和R²²之间可以键合而形成环结构，R²³和R²⁴之间可以键合而形成环结构；

基于所述电解液的质量，所述含硫氧双键的化合物的质量百分含量为0.01％-10％。

4.根据权利要求3所述的电解液，其中，

式(II-A)表示的化合物包括式(II-1)至式(II-16)表示的化合物中的至少一种；

式(II-B)表示的化合物包括式(II-17)至式(II-20)表示的化合物中的至少一种；

5.根据权利要求1所述的电解液，其中，还包括式III表示的化合物；

在式III中，

A³¹、A³²各自独立地选自式(III-A)表示的结构式、(III-B)表示的结构式中的任意一种；

其中，

k示两个相邻原子相连接的位置；

R³¹、R³²各自独立地选自氢原子、卤素原子、经取代或未经取代的C₁-C₁₀烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀烯基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀炔基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀杂环基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀含杂原子的官能团中的任意一种，并且，当经取代时，取代基为卤素原子；

R³³、R³⁴各自独立地选自经取代或未经取代的C₁-C₁₀亚烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀亚烯基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀亚炔基中的任意一种，并且，当经取代时，取代基为卤素原子；

α选自1或2；

β、γ各自独立地选自0或1。

6.根据权利要求5所述的电解液，其中，

式III表示的化合物包括式(III-1)至式(III-50)表示的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，

基于所述电解液的质量，式I表示的化合物的质量百分含量为a％，式III表示的化合物的质量百分含量为b％，式I表示的化合物与式III表示的化合物的质量百分含量的比值a/b不大于1。

8.根据权利要求1所述的电解液，其中，还包括二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂中的至少一种；并且

基于所述电解液的质量，二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂的质量百分含量的总和为0.1％-1％。

9.根据权利要求1所述的电解液，其中，还包括式IV表示的化合物；

在式IV中，

R⁵¹、R⁵²、R⁵³、R⁵⁴、R⁵⁵各自独立地选自氢原子、卤素原子、经取代或未经取代的C₁-C₁₀烷基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀烯基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀炔基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀杂环基、经取代或未经取代的C₂-C₁₀含杂原子的官能团中的任意一种，并且，当经取代时，取代基为卤素原子，其中，R⁵¹、R⁵²、R⁵³、R⁵⁴、R⁵⁵中的任意两个基团之间可以键合而形成环结构；

基于所述电解液的质量，式IV表示的化合物的质量百分含量为0.1％-5％。

10.根据权利要求9所述的电解液，其中，

式IV表示的化合物包括式(IV-1)式(IV-20)表示的化合物中的至少一种；

11.一种电化学装置，包括正极片、负极片隔离膜以及根据权利要求1-10中任一项所述的电解液。

12.一种电子装置，包括权利要求11所述的电化学装置。