CN112886060B - 电解液、电化学装置和电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例中提出一种电解液、电化学装置和电子装置。其中电解液，包括：第一化合物和锂盐；第一化合物包括：式1化合物或式2化合物中的至少一种；

基于电解液的总质量，第一化合物的含量为a％，锂盐的含量为b％，并且满足：a/b为0.2至0.7，35≥a≥10；其中，R₁，R₂和R₃各自独立地选自取代或未取代的碳原子数为1至10的烷基或烷氧基；经取代时，取代基选自氰基。本申请提出的电解液能够改善循环性能。

Description

电解液、电化学装置和电子装置

技术领域

本申请涉及电化学技术领域，尤其涉及一种电解液、电化学装置和电子装置。

背景技术

电化学装置，例如锂离子电池，是目前广泛应用的储能器件，随着社会的发展，对于电化学装置的要求越来越高，特别是对于电化学装置的循环性能的要求越来越高，现有的电解液无法满足电化学装置对于循环性能的需要，发展能够提高电化学装置循环性能的电解液是现有技术亟待解决的技术问题。

锂离子电池由于具有环境友好性、较高的能量密度、较高的工作电压和较长的循环寿命等优点，已经成为现今广泛使用的用于储能的电化学装置。随着技术的发展，人们对于电化学装置的能量密度的要求越来越高，相关技术中采用具有高容量的锂金属和硅作为负极从而提高能量密度，然而，如果采用目前广泛使用的碳酸酯类的液态电解液，锂金属和硅会和电解液持续发生副反应，造成电解液快速消耗，容量衰减，循环性能降低。

发明内容

本申请提供一种电解液、电化学装置和电子装置。

本申请提供一种电解液，包括：第一化合物和锂盐；第一化合物包括：

式1化合物或式2化合物中的至少一种；

基于电解液的总质量，第一化合物的含量为a％，锂盐的含量为b％，并且满足：a/b为0.2至0.7，35≥a≥10；其中，R₁，R₂和R₃各自独立地选自取代或未取代的碳原子数为1至10的烷基或烷氧基；经取代时，取代基选自氰基。

在一些实施例中，第一化合物包括如下所示化合物中的至少一种：

在一些实施例中，锂盐包括双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、六氟磷酸锂(LiPF₆)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、二草酸硼酸锂(LiBOB)或二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)中的至少一种。

在一些实施例中，电解液还包括：氟醚、第二化合物或第三化合物中的至少一种；氟醚包括：式3化合物；

其中，R₄和R₅各自独立地选自碳原子数为1至10的氟原子部分取代或者全取代的烃基；第二化合物包括：碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或磷酸三乙酯中的至少一种；第三化合物包括：三腈化合物、LiNO₃、硼类化合物或酸酐化合物中的至少一种。在一些实施例中，电解液满足如下(a)至(c)中的至少一条：(a)基于电解液的总质量，氟醚的含量为c％，70≥c≥15；(b)基于电解液的总质量，第二化合物的含量为d％，35≥a+d≥10；(c)基于电解液的总质量，第三化合物的含量为0％至5％。

在一些实施例中，式3化合物包括如下所示化合物中至少一种：

在一些实施例中，在25℃条件下，电解液的离子电导率大于或等于1m S/cm。

本申请还提出一种电化学装置，包括：正极、负极、隔离膜和上述中任一的电解液。

在一些实施例中，正极包括正极活性材料，正极活性材料相对金属锂为基准的电位在3.4V以上，正极活性材料的面积容量范围为1mAh/cm²至10mAh/cm²；负极包括负极活性材料，负极活性材料包括锂金属、锂合金、硅负极或石墨中至少一种，负极活性材料的面积容量范围为1mAh/cm²至20mAh/cm²。

本申请还提出一种电子装置，包括如上述任一的电化学装置。

本申请实施例提供的电解液中包括第一化合物和锂盐，并且第一化合物的含量为a％，锂盐的含量为b％，a/b为0.2至0.7，35≥a≥10；本申请提出的电解液中的锂盐能够参与形成稳定高电子导电率的固体电解质界相(Solid Electrolyte Interphase，SEI)膜，第一化合物能够提升锂盐的溶解度和浓度，第一化合物热力学耐还原性能可以减少阳极副反应，，从而减少电解液的消耗，长期维持较高锂盐浓度，从而能够提高电化学装置的循环性能，并使得电化学装置能够维持较好倍率性能。

具体实施方式

以下将对本申请实施例提供的方案进行详细描述。

为了提高锂金属和硅作为负极时的循环性能，相关技术中采用全氟代电解液或局域高盐电解液。但是，氟代溶剂的热力学不耐还原，会持续反应从而加速电解液的消耗，并且全氟代电解液成本较高；局域高盐电解液难以实现大倍率循环。因此，提供一种能够在大电流密度充放电、且具有较好的循环性能的锂金属、硅负极电化学装置的电解液非常重要。

在本申请的一些实施例中第一化合物包括：式1化合物或式2化合物中的至少一种；

基于电解液的总质量，第一化合物的含量为a％，锂盐的含量为b％，并且满足：a/b为0.2至0.7，35≥a≥10；其中，R₁，R₂和R₃各自独立地选自取代或未取代的碳原子数为1至10的烷基或烷氧基；经取代时，取代基选自氰基。

在一些实施例中，本申请提出的电解液中的锂盐能够参与形成稳定高电子导电率的固体电解质界相膜，第一化合物能够提升锂盐的溶解度和浓度，第一化合物的热力学耐还原性能可以减少负极副反应，从而减少电解液的消耗，长期维持较高锂盐浓度。一些实施例中，当a＞35时，可能导致电解液的抗氧化能力下降，影响循环性能，当a＜10时，可能导致溶解的锂盐减少，当a/b小于0.2时，可能导致无法充分溶解锂盐，当a/b大于0.7时，可能导致锂盐含量不足，影响循环性能。一些实施例中，通过限定35≥a≥10且a/b为0.2至0.7，能够保证电解液具有较高的离子导电率，并能够保证电解液整体具有良好的电化学稳定性，能够改善采用该电解液的电化学装置在高低温条件下的循环性能，并保证大倍率放电的容量保持率，特别是对于锂金属或硅负极的电化学装置。由于本申请的电解液对锂金属和硅负极和高电压具有较高的稳定性，有利于充分发挥锂金属和硅负极的高容量的优点，能够满足锂金属和硅负极电化学装置高低温条件下大电流密度长循环充放电的需求。

在本申请的一些实施例中，第一化合物包括如下所示化合物中的至少一种：

在一些实施例中，锂盐包括双(氟磺酰)亚胺锂、六氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂或二氟磷酸锂中的至少一种。在一些实施例中，双(氟磺酰)亚胺锂能够与锂金属反应形成稳定高离子导电率的LiF、Li₃N等组分的SEI膜，从而在负极采用锂金属时能够提高电解液的稳定性并保持良好的离子导电率。

在本申请的一些实施例中，电解液还包括：氟醚、第二化合物或第三化合物中的至少一种；

氟醚包括：式3化合物；

其中，R₄和R₅各自独立地选自碳原子数为1至10的氟原子部分取代或者全取代的烃基；第二化合物包括：碳酸乙烯酯(EC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)或磷酸三乙酯(TEP)中的至少一种；第三化合物包括：三腈化合物、LiNO₃、硼类化合物或酸酐化合物中的至少一种。

在一些实施例中，氟醚不参与锂盐溶解和锂离子配位，但可提高局域锂盐浓度，使得更多第一化合物与锂离子配位从而提高抗氧化能力，同时降低电解液的粘度，提高电解液动力学性能。第二化合物中的碳酸乙烯酯在负极上的成膜电位比较高，当充电时负极的电位不断下降，还原电位较高的碳酸乙烯酯优先反应，参与SEI膜的形成，有利于稳定负极。氟代碳酸乙烯酯的相对介电常数较高，有利于溶解锂盐，有利于对电化学装置容量的发挥和低温性能的改善，并且氟代碳酸乙烯酯其分子结构中含氟原子，相对耐高电压，有利于提高在高电压下的性能。第三化合物中三腈化合物可以在高电压下稳定正极活性材料中的钴，减少钴的溶出；硼类化合物的氧化电位低于三腈化合物，会在正极提前氧化，减少三腈化合物在正极的氧化消耗。另外，硼类化合物具有较高的还原电位，可在负极形成保护层，抑制正极溶出的物质在负极表面沉积，减少负极表面的副反应，通过硼类化合物和三腈化合物的协同作用，可以更充分的保护正极和负极界面，不仅改善了高电压下电化学装置的高温存储性能，同时降低了电化学装置的阻抗。

在本申请一些实施例中，基于电解液的总质量，氟醚的含量为c％，70≥c≥15。一些实施例中，电解液中氟醚的含量过高或过低都会影响动力学性能，造成循环性能降低。

在本申请一些实施例中，基于电解液的总质量，第二化合物的含量为d％，35≥a+d≥10。一些实施例中，当a+d大于35时，第二化合物的含量可能过高而造成电解液的粘度增加，影响循环性能。

在本申请的一些实施例中，基于电解液的总质量，第三化合物的含量为0％至5％。一些实施例中，第三化合物能够在正极参与形成SEI膜，当第三化合物的含量过高时，可能会破坏负极的SEI膜。

在本申请的一些实施例中，式3化合物包括如下所示化合物中至少一种：

在本申请的一些实施例中，在25℃条件下，电解液的离子电导率大于或等于1m S/cm。电解液的离子电导率高有利于提高锂离子的传输速率，从而有利于提高倍率性能和循环性能。

本申请还提出一种电化学装置，包括：正极、负极、隔离膜和上述中任一的电解液。

上述电化学装置的正极可以包括正极集流体和设置在所述正极集流体上的正极活性材料层。正极活性材料层中包括正极活性材料，正极活性材料的具体种类均不受到具体的限制，可根据需求进行选择。

在一些实施例中，正极包括正极活性材料，正极活性材料相对金属锂为基准的电位在3.4V以上，正极活性材料的面积容量范围为1mAh/cm²至10mAh/cm²。一些实施例中，正极活性材料的面积容量低于1mAh/cm²难以实现具有实际应用价值的能量密度，高于10mAh/cm²则难以实现足够的电解液浸润，功率特性大大下降。

正极活性材料可以包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或镍锰酸锂中的至少一种，上述正极活性材料可以经过掺杂和/或包覆处理。在一些实施例中，正极活性材料层还包括粘结剂和导电剂。在一些实施例中，正极活性材料层中的粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。在一些实施例中，正极活性材料层中的导电剂可以包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的至少一种。在一些实施例中，正极活性材料层中的正极活性材料、导电剂和粘结剂的质量比可以为70-98：1-15：1-15。应该理解，以上所述仅是示例，正极活性材料层可以采用任何其他合适的材料、厚度和质量比。

在一些实施例中，正极活性材料层具有8％至18％的孔隙率。通常地，高孔隙率正极活性材料层会显著影响电化学装置的存储性能，而孔隙率过低则会影响电化学装置的阻抗。这是因为随着正极活性材料层的孔隙率增大，能够浸润正极活性材料的电解液增多，使得电解液与正极活性材料的接触增加，存储过程中电解液的氧化消耗增加，副产物也随之增多，导致高温存储膨胀率升高。

在本申请的一些实施例中，上述电化学装置的负极包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的负极活性材料层。负极活性材料层包括负极活性材料。负极活性材料层可以设置在负极集流体的一侧或两侧上。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。在一些实施例中，负极活性材料层可以包括负极活性材料。

在一些实施例中，负极包括负极活性材料，负极活性材料包括锂金属、锂合金、硅负极或石墨中至少一种，负极活性材料的面积容量范围为1mAh/cm²至20mAh/cm²，从而与正极相匹配。

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、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、环氧树酯、聚酯树酯、聚氨酯树酯或聚芴中的至少一种。应该理解，以上公开的材料仅是示例性，在一些实施例中，负极活性材料层中的负极活性材料、导电剂和粘结剂的质量比可以为80-99：0.5-10：0.5-10，应该理解，这仅是示例性的，而不用于限制本申请。

在一些实施例中，隔离膜包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或芳纶中的至少一种。例如，聚乙烯包括选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯中的至少一种。尤其是聚乙烯和聚丙烯，它们对防止短路具有良好的作用，并可以通过关断效应改善电池的稳定性。在一些可续的实施例中，在隔离膜表面涂覆无机或有机涂层以增强电芯的硬度或提升隔离膜与正负极界面的粘附性。

在一些实施例中，隔离膜表面还可包括多孔层，多孔层设置在隔离膜的至少一个表面上，多孔层包括无机颗粒和粘结剂，无机颗粒选自氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO₂)、二氧化铪(HfO₂)、氧化锡(SnO₂)、二氧化铈(CeO₂)、氧化镍(NiO)、氧化锌(ZnO)、氧化钙(CaO)、氧化锆(ZrO₂)、氧化钇(Y₂O₃)、碳化硅(SiC)、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。粘结剂选自聚偏氟乙烯、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、羧甲基纤维素纳、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。隔离膜表面的多孔层可以提升隔离膜的耐热性能、抗氧化性能和电解质浸润性能，增强隔离膜与极片之间的粘接性。

本申请还提出一种电子装置，包括上述中任一项的电化学装置。本申请的电子装置没有特别限定，其可以是用于现有技术中已知的任何电子装置。在一些实施例中，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。例如，电子装置包括含有锂离子电池的手机。

为了更好的说明本申请提出的电解液的有益效果，以下将结合实施例和对比例进行说明，以下实施例和对比例中所制备的电池的区别仅在于所采用的电解液不同，任一实施例和对比例中具有两种电池，分别为锂金属电池和硅氧化合物复合碳负极锂离子电池，任一实施例和对比例中的两种电池的电解液相同，不同实施例和对比例采用的电解液不同。

1、锂二次电池制备

(1)正极的制备

将锂镍钴锰(NCM811)、碳Super p、聚偏二氟乙烯按照重量比97:1.4:1.6进行充分的混合，随后加入适量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)，通过真空搅拌机搅拌至均匀一致的状态，得到正极浆料；随后将正极浆料均匀涂覆于正极集流体铝箔上；将所得极片在85℃下烘干，后进行冷压、裁片、分切后，在约85℃的真空条件下进行4h的干燥，得到正极。

(2)负极的制备

锂金属负极：通过物理辊压的方法，将金属锂复合到厚度约为12μm的集流体铜箔上，调节辊的压力，使铜集流体上单面或者双面覆锂，所覆锂的厚度控制为约30μm，便可得到锂铜复合带负极。然后经过裁片、分切后，放置在干燥的氩气气氛手套箱中存放备用。

硅氧化合物复合石墨负极：首先将人造石墨+包覆氧化铝的SiOz(0.5≤z≤1.5)(重量比30：70)、导电炭黑、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)按照重量比96.2:1.5:0.5:1.8进行混合，加入去离子水，在真空搅拌机作用下获得均匀的负极浆料，其中负极浆料的固含量为54wt％；将负极浆料均匀涂覆在表面上设置有厚度为1μm的碳层的负极集流体铜箔上；将所得极片在85℃下烘干，然后经过冷压、裁片、分切后，在120℃的真空条件下干燥12小时，得到负极。

(3)隔离膜的制备

采用厚度为约15μm的聚乙烯(PE)作为隔离膜。

(4)电解液的制备

在含水量<10ppm的氩气气氛手套箱中，将表1、表2所示的各物质混合均匀，加入锂盐溶解并搅拌均匀，即得所述电解液。根据各实施例和对比例设置不同的电解液。表1、表2给出了各实施例以及对比例中的电解液的组成，其中电解液中各物质的含量为基于电解液的总质量计算得到。

电解液中的第一化合物选自式1-1、式1-4或式1-6，电解液中的锂盐选自LiPF₆、LiFSI中的至少一种，电解液中的氟醚选自氟醚选自式3-1或式3-4，电解液中的第二化合物选自为碳酸乙烯酯(EC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、磷酸三乙酯(TEP)中的至少一种；电解液中还可包含1,3,6-己烷三腈、LiNO₃中的一种。

(5)锂金属电池的制备

将正极、隔离膜、锂铜复合带负极按顺序叠好，然后根据需要进行叠加；极耳焊接后置于电池外包装铝塑膜中，将上述制备好的电解液注入到干燥后的裸电芯中，先后进行真空封装、静置、化成(0.02C恒流充电到3.3V，再以0.1C恒流充电到3.6V)、整形、容量测试等工序，最后获得软包锂金属电池。

(6)硅氧化合物复合碳负极锂离子电池的制备

将正极、隔离膜、负极按顺序叠好，使隔离膜处于正极、负极之间起到隔离的作用，然后卷绕得到裸电芯；焊接极耳后将裸电芯置于外包装箔铝塑膜中，经干燥后，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(0.02C恒流充电到3.5V，再以0.1C恒流充电到3.9V)、整形、容量测试等工序，获得软包锂离子电池。

2、锂金属电池性能测试

(1)锂金属电池25℃循环性能测试

将锂金属电池置于25℃恒温箱中，静置30分钟，使锂金属电池达到恒温。随后将锂金属电池以0.2C恒流充电至电压为4.3V，然后在4.3V下恒压充电至电流为0.05C，接着以1C恒流放电至电压为2.8V，此为一个充放电循环。以首次放电的容量大小作为基准100％，反复进行充放电循环测试，至放电容量衰减至基准的80％时，停止充放电测试，记录已经循环的圈数，作为评价锂金属电池循环性能的指标。

(2)锂金属电池45℃高温循环性能测试

将锂金属电池置于45℃恒温箱中，静置30分钟，使锂金属电池达到恒温。随后将锂金属电池以0.2C恒流充电至电压为4.3V，然后在4.3V下恒压充电至电流为0.05C，接着以1C恒流放电至电压为2.8V，此为一个充放电循环。以首次放电的容量大小作为基准100％，反复进行充放电循环测试，至放电容量衰减至基准的80％时，停止充放电测试，记录已经循环的圈数，作为评价锂金属电池循环性能的指标。

(3)锂金属电池大倍率(1C)放电性能测试

室温下，将锂金属电池以0.1C充电至4.3V，然后在4.3V下恒压充电，至电流大小为0.05C，静置5分钟，以0.2C恒流放电至电压为2.8V，记录放电容量，将0.2C的放电容量作为基准。测试1C放电的容量：将锂金属电池以0.1C充电至4.3V，然后在4.3V下恒压充电至电流为0.05C，静置5分钟，以1C恒流放电至电压为2.8V，记录放电容量。并按照下式计算容量保持率：

容量保持率＝1C的放电容量/0.2C的放电容量×100％。

3、硅负极锂二次电池性能测试

(1)45℃循环测试：

将化成后的锂离子电池置于45℃恒温箱中，静置30分钟，使锂离子电池达到恒温。随后将锂离子电池在45℃下以0.5C恒流充电至4.25V，然后恒压充电至电流为0.05C，静置5分钟后，0.5C恒流放电至3.0V，以首次放电的容量大小作为基准100％，反复进行充放电循环测试，至放电容量衰减至基准的80％时，停止充放电测试，记录已经循环的圈数。

(2)25℃循环测试：

将化成后的锂离子电池置于25℃恒温箱中，静置30分钟，使锂离子电池达到恒温。随后将锂离子电池在25℃下以0.5C恒流充电至4.25V，然后恒压充电至电流为0.05C，静置5分钟后，0.5C恒流放电至3.0V，以首次放电的容量大小作为基准100％，反复进行充放电循环测试，至放电容量衰减至基准的80％时，停止充放电测试，记录已经循环的圈数。

各个对比例和实施例中采用的电解液如表1和表2所示。

表1

注：其中“\”表示未添加，下同。

表2

对各个实施例和对比例中的锂金属电池进行性能测试的结果如表3所示。

表3

从测试结果可以看出，实施例1-实施例14的25℃和45℃的循环性能均优于各个对比例，并且实施例1至实施例14的放电性能均较好。实施例1至实施例14均满足a/b为0.2至0.7且35≥a≥10，对比例4和对比例5中没有第一化合物，对比例3中没有锂盐，对比例1和对比例2中a/b的数值不在0.2至0.7范围内，因此其循环性能均不佳，由此可知，通过控制电解液中a/b为0.2至0.7，且35≥a≥10能够提高电化学装置的在25℃和45℃的循环性能，并且能够使得大倍率放电性能维持较高水平。

由实施例2至3和对比例1的测试结果可以看出，式1结构的化合物为环状醚或者含有腈类取代基时，均能溶解高含量的锂盐形成好的负极保护，电化学装置在25℃和45℃的循环性能相对对比例1均有所改善。

由实施例4至5以及对比例1和对比例2、对比例4和对比例57的测试结果可以看出，当第一化合物的含量为10％至35％时，电化学装置具有相对较好的循环性能。当第一化合物的含量过高或过低时，都不利于电化学装置的循环性能。这可能是因为当第一化合物含量高于35％(对比例1)时，电解液的抗氧化能力下降，导致循环性能影响。当第一化合物的含量低于10％(对比例4和对比例5)，电解液中所溶解的锂盐较少，动力学下降，导致循环性能影响。

由实施例1和实施例6的测试结果可以看出，在电解液中使用不同种类的氟醚均可改善电化学装置的循环性能。

由实施例1、实施例7至9的测试结果可以看出，实施例7至9的循环性能均优于实施例1，由此可见，电解液中同时含有一定含量的第二化合物(包括EC、FEC、TEP)时，可以改善电化学装置的循环性能。

由实施例10和对比例2、对比例4、对比例5的测试结果可以看出，当电解液中含有的第二化合物的含量过高时，电化学装置的循环性能降低，这可能是因为当第二化合物的含量过高时电解液抗还原能力下降，从而造成循环性能影响。

由实施例11至13以及实施例1的测试结果可以看出，实施例11和12的循环性能优于实施例1，实施例13的循环性能不如实施例1，由此可见，当电解液中进一步含有第三化合物时，可以提高电化学装置的循环性能，但当第三化合物的含量过高时，会导致循环性能下降，这可能是因为第三化合物可保护正极和负极，从而提高电化学装置的循环性能。但是，当第三化合物的含量过高的时候，可能会与负极发生副反应，降低库伦效率，从而造成循环性能的影响。

由实施例14与实施例1测试结果可以看出，实施例14的循环性能优于实施例1，这可能是因为LiFSI和混合锂盐均可以改善锂金属电池的循环性能，但相比于单独使用LiFSI，使用混合锂盐能够更好的实现对锂金属负极的保护从而提高锂金属电池的长循环稳定性。若锂盐中全部为LiPF₆则可能导致负极保护不足，循环性能改善不佳。

对各个实施例和对比例中的硅负极锂二次电池进行性能测试的结果如表4所示。

表4

从测试结果可以看出，实施例1至实施例14的25℃循环圈数和45℃循环圈数均大于各个对比例，并且实施例1至实施例14的放电性能均较好。实施例1至实施例14均满足a/b为0.2至0.7且35≥a≥10，对比例4和对比例5中没有第一化合物，对比例3中没有锂盐，对比例1和对比例2中a/b的数值不在0.2至0.7范围内，因此其循环性能均不佳，由此可知，通过控制电解液中a/b为0.2至0.7且35≥a≥10能够提高电化学装置的在25℃和45℃的循环性能，并且能够使得大倍率放电性能维持较高水平。

由实施例2至3和对比例1的测试结果可以看出，式1结构的化合物为环状醚或者含有腈类取代基时，均能溶解高含量的锂盐形成好的负极保护，电化学装置在25℃和45℃的循环性能相对对比例1均有所改善。

由实施例4至5以及对比例1和对比例2、对比例4和对比例5的测试结果可以看出，当第一化合物的含量为10％至35％时，电化学装置具有相对较好的循环性能。当第一化合物的含量过高或过低时，都不利于电化学装置的循环性能。这可能是因为当第一化合物含量高于35％(对比例1)时，电解液的抗氧化能力下降，导致循环性能影响。当第一化合物的含量低于10％(对比例4和对比例5)，电解液中所溶解的锂盐较少，动力学下降，导致循环性能影响。

由实施例1和实施例6的测试结果可以看出，在电解液中使用不同种类的氟醚均可改善电化学装置的循环性能。

由实施例1、实施例7至9的测试结果可以看出，实施例7至9的循环性能均优于实施例1，由此可见，电解液中同时含有一定含量的第二化合物(包括EC、FEC、TEP)时，可以改善电化学装置的循环性能。

由实施例10和对比例2、对比例4、对比例5的测试结果可以看出，当电解液中含有的第二化合物的含量过高时，电化学装置的循环性能降低，这可能是因为当第二化合物的含量过高时电解液抗还原能力下降，从而造成循环性能影响。

由实施例11至13以及实施例1的测试结果可以看出，实施例11和12的循环性能优于实施例1，实施例13的循环性能不如实施例1，由此可见，当电解液中进一步含有第三化合物时，可以提高电化学装置的循环性能能，但当第三化合物的含量过高时，会导致循环性能下降，这可能是因为第三化合物可进一步保护正极和负极，从而提高电化学装置的循环性能。但是，当第三化合物的含量过高的时候，可能会与负极发生副反应，降低库伦效率，从而造成循环性能的影响。

由实施例14与实施例1测试结果可以看出，实施例14的循环性能优于实施例1，这可能是因为LiFSI和混合锂盐均可以改善硅负极电池的循环性能，但相比于单独使用LiFSI，使用混合锂盐能够更好的实现对锂金属负极的保护从而提高硅负极电池的长循环稳定性。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种电解液，其特征在于，包括：第一化合物和锂盐；

所述第一化合物包括：式1化合物或式2化合物中的至少一种；

式1、

式2

基于所述电解液的总质量，所述第一化合物的含量为a%，所述锂盐的含量为b%，并且满足：a/b为0.2至0.7，35≥a≥10；

其中，R₁，R₂和R₃各自独立地选自取代或未取代的碳原子数为1至10的烷基或烷氧基；经取代时，取代基选自氰基；

所述电解液还包括氟醚，所述氟醚包括：式3化合物；

式3

其中，R₄和R₅各自独立地选自碳原子数为1至10 的氟原子部分取代或者全取代的烃基，基于所述电解液的总质量，所述氟醚的含量为c%，70≥c≥15。

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述第一化合物包括如下所示化合物中的至少一种：

、

、

、

、

、

。

3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述锂盐包括双(氟磺酰)亚胺锂、六氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂或二氟磷酸锂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，还包括：

第二化合物或第三化合物中的至少一种；

所述第二化合物包括：碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或磷酸三乙酯中的至少一种；

所述第三化合物包括：三腈化合物、LiNO₃、硼类化合物或酸酐化合物中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，满足如下（a）至（b）中的至少一条：

（a）基于所述电解液的总质量，所述第二化合物的含量为d%，35≥a+d≥10；

（b）基于所述电解液的总质量，所述第三化合物的含量为0%至5%。

6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述式3化合物包括如下所示化合物中至少一种：

、

、

、

、

、

。

7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，在25℃条件下，所述电解液的离子电导率大于或等于1mS/cm。

8.一种电化学装置，包括：正极、负极、隔离膜和权利要求1至7中任一所述的电解液。

9.根据权利要求8所述的电化学装置，其特征在于，所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料相对金属锂为基准的电位在3.4V以上，所述正极活性材料的面积容量范围为1 mAh/cm²至10mAh/cm²；

所述负极包括负极活性材料，所述负极活性材料包括锂金属、锂合金、硅负极或石墨中至少一种，所述负极活性材料的面积容量范围为1mAh/cm²至20mAh/cm²。

10.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求8或9所述的电化学装置。