CN113728485A - 电解液、电化学装置和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了电解液、电化学装置和电子装置。电解液包括含氟锂盐和二氰胺锂，含氟锂盐包括氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂。本申请的实施例通过对电解液进行改进，使锂盐包括氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和二氰胺锂，有利于增强负极的固体电解质界面(SEI)膜的稳定性，从而提升电化学装置的循环性能，并且基本不影响电解液的动力学性能。

Description

电解液、电化学装置和电子装置
技术领域
本申请涉及电化学储能领域，尤其涉及电解液、电化学装置和电子装置。
背景技术
随着电化学装置(例如，锂离子电池)的发展和进步，对其循环性能提出了越来越高的要求。虽然目前的改进电化学装置的技术能够在一定程度上提升电化学装置的循环性能，但是并不令人满意，期待进一步的改进。
发明内容
本申请的实施例提供了一种电解液，其包括锂盐，锂盐包括含氟锂盐和二氰胺锂，含氟锂盐包括氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂。
在一些实施例中，含氟锂盐和二氰胺锂在电解液中的摩尔含量共为0.9mol/L至3.0mol/L。在一些实施例中，含氟锂盐在电解液中的摩尔含量为0.8mol/L至2.0mol/L。在一些实施例中，含氟锂盐为氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂。在一些实施例中，氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的摩尔含量为1.5mol/L至2.0mol/L。在一些实施例中，二氰胺锂在电解液中的摩尔含量范围为0.1mol/L至1.1mol/L。
在一些实施例中，含氟锂盐还包括六氟磷酸锂。在一些实施例中，含氟锂盐还包括四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、二氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂或双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的至少一种。
在一些实施例中，氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的摩尔含量大于等于所述六氟磷酸锂在电解液中的摩尔含量。
在一些实施例中，电解液还包括添加剂，添加剂包括氟代碳酸乙烯脂。在一些实施例中，添加剂还包括碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯或二草酸硼酸锂中的至少一种。
本申请的另一实施例提供了一种电化学装置，其包括：正极极片，正极极片包括正极活性材料；负极极片，负极极片包括负极活性材料；隔离膜，设置在正极极片和负极极片之间；电解液；其中，电解液为上述任一种电解液。
在一些实施例中，负极活性材料包括锂金属或硅基材料中的至少一种。在一些实施例中，硅基材料包括硅、硅氧化合物、硅碳化合物或硅合金中的至少一种。
在一些实施例中，硅基材料中的硅元素的质量含量大于等于10％，氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的摩尔含量为0.8mol/L至2.0mol/L。
在一些实施例中，硅基材料中的硅元素的质量含量大于等于40％，氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的摩尔含量为1.1mol/L至2.0mol/L。
本申请的实施例还提供了一种电子装置，包括上述电化学装置。
本申请的实施例通过对电解液进行改进，使锂盐包括氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和二氰胺锂，有利于增强负极的固体电解质界面(SEI)膜的稳定性，从而提升电化学装置的循环性能，并且可以保证电解液较好的动力学性能。
附图说明
图1示出了本申请的实施例的电化学装置的电极组件的示意图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本申请，但不以任何方式限制本申请。
提升电化学装置的循环性能的一个重要手段是增强负极SEI膜的稳定性。目前可以通过在电解液中添加氟代碳酸乙烯酯(FEC)来增强负极SEI膜的稳定性，但是FEC会在负极表面分解，产生HF和H2，尤其是当电解液中的锂盐是LiPF6并且有H2O的存在时，这个反应会被加速。HF的产生会恶化正极的固体电解质界面(CEI)膜，降低电化学装置在高温下的循环性能。因此，通过增加电解液的负极成膜添加剂FEC的含量来增强SEI膜存在一定的局限性。
本申请的实施例提供了一种电解液，电解液包括含氟锂盐和二氰胺锂(LiDCA)，含氟锂盐包括氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiFTFSI)。氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiFTFSI)中的阴离子FTFSI-如下所示：
Figure BDA0003295301580000031
二氰胺锂(LiDCA)中的阴离子DCA-如下所示：
Figure BDA0003295301580000032
在一些实施例中，含氟锂盐为氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiFTFSI)。
本申请中含氟锂盐使用LiFTFSI，LiFTFSI本身是一种含氟的成膜添加剂，它可在负极表面(例如，与负极活性材料硅基材料或锂金属)反应，有助于形成完整强健的SEI膜。另外，与LiPF6相比，LiFTFSI的阴离子电荷的集中程度比较低，电负性强，所形成的SEI膜的无机成分(例如，LiF)的含量会比较高。另外，LiFTFSI与锂离子的解离能力强，有助于SEI膜的快速成膜，并且可以提高锂离子在电解液中的离子电导率。同时，LiDCA溶解在电解液中对电解液的粘度影响较小，因此，将LiFTFSI与LiDCA匹配，可以有效地降低锂盐浓度增大对电解液粘度的影响，提升电解液的动力学表现。此外，通过使锂盐包括LiFTFSI和LiDCA，可以增加FEC在电解液中的稳定性，减少HF的产生对CEI膜的破坏，从而提升电化学装置的循环性能。
在一些实施例中，氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和二氰胺锂在电解液中的摩尔含量共为0.9mol/L至3.0mol/L。如果氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和二氰胺锂的摩尔含量太高，例如，大于3.0mol/L，则可能使得锂盐浓度过高而析出，并且增加了电解液的成本。如果氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和二氰胺锂的摩尔含量太低，例如，小于0.9mol/L，则不利于电化学装置在循环后期的补锂，并且降低电解液的导电性。
在一些实施例中，氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的摩尔含量范围为大于等于0.8mol/L且小于2.0mol/L。如果氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂的摩尔含量太高，例如，大于2.0mol/L，则可能使得锂盐浓度过高而析出，并且增加了电解液的成本；另外，由于氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂溶液的粘度较大，含量太高也会降低锂离子传输速率，降低电解液的动力学性能。如果氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂的摩尔含量太低，例如，小于0.8mol/L，则氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂改善SEI膜的稳定性的作用不明显。
在一些实施例中，含氟锂盐还包括M，M包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、二氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂或双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的至少一种。因此，本申请中的电解液的锂盐既可以仅包括氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和二氰胺锂，也可以包括上述的合适的含氟锂盐。
在一些实施例中，M包括六氟磷酸锂。
在一些实施例中，氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二氰胺锂和M在电解液中的摩尔含量共为0.9mol/L至3.0mol/L。如果氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二氰胺锂和M的摩尔含量太高，例如，大于3.0mol/L，则可能使得锂盐浓度过高而析出，并且增加了电解液的成本。如果氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二氰胺锂和M的摩尔含量太低，例如，小于0.9mol/L，则不利于电化学装置在循环后期的补锂，并且可能降低电解液的导电性。
在一些实施例中，氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和M，即含氟锂盐，在电解液中的摩尔含量共为0.8mol/L至2.0mol/L。如果氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和M在电解液中的摩尔含量太高，例如大于2.0mol/L，由于氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和M溶液的粘度较大，含量太高也会降低电解液的动力学性能，也会增加电解液的成本。如果氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和M在电解液中的摩尔含量太低，例如小于0.8mol/L，则氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂改善SEI膜的稳定性的作用会弱一些，且电解液中含氟锂盐需要保持一定的摩尔含量，才能在负极表面形成稳定的SEI膜，即需要保证电解液中含氟锂盐的摩尔含量。
在一些实施例中，M在电解液中的摩尔含量小于或等于氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的摩尔含量。即针对电解液中的含氟锂盐而言，氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在所述电解液中的摩尔含量与所述含氟锂盐在所述电解液中的摩尔含量的比值大于等于50％且小于100％。如果M的摩尔含量占比太高，例如高于氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂的摩尔含量，则氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂的摩尔含量太低，使得氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂改善SEI膜的稳定性的作用有限。
在一些实施例中，氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在所述电解液中的摩尔含量大于等于六氟磷酸锂在所述电解液中的摩尔含量。
在一些实施例中，电解液还包括添加剂，添加剂包括氟代碳酸乙烯脂、碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯或二草酸硼酸锂中的至少一种。在一些实施例中，添加剂为氟代碳酸乙烯酯。氟代碳酸乙烯酯能够增强负极SEI膜的稳定性。
在一些实施例中，添加剂为氟代碳酸乙烯酯，氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂有助于增加电解液中的氟代碳酸乙烯酯的稳定性。
在一些实施例中，电解液还包括非水溶剂，非水溶剂可为碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物、其它有机溶剂或它们的组合。
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乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、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亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)或者其组合。所述氟代碳酸酯化合物的实例为碳酸氟代亚乙酯(FEC)、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或者其组合。
羧酸酯化合物的实例为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯、甲酸甲酯或者其组合。
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、四氢呋喃或者其组合。
其它有机溶剂的实例为二甲亚砜、1,2-二氧戊环、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、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯、和磷酸酯或者其组合。
如图1所示，提供了本申请的电化学装置的示意图。电化学装置包括正极极片10、负极极片12、设置在正极极片10和负极极片12之间的隔离膜11以及电解液。在一些实施例中，电解液为以上描述的电解液。在一些实施例中，正极极片10包括正极活性材料。在一些实施例中，负极极片12包括负极活性材料。
在一些实施例中，负极极片12可以包括负极集流体和设置在负极集流体上的负极活性材料层。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，负极活性材料层中的负极活性材料包括锂金属或硅基材料中的至少一种。在一些实施例中，硅基材料包括硅、硅氧化合物、硅碳化合物或硅合金中的至少一种。
在一些实施例中，硅基材料中的硅元素的质量含量大于等于10％，氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的摩尔含量为0.8mol/L至2.0mol/L。硅基材料由于其大的克容量而在电化学装置中具有广泛的应用前景。当硅基材料中的硅元素的质量含量较大时，电解液中的一些物质(例如，添加剂FEC)与硅基材料的副反应增加，因此，可以采用较大摩尔含量的氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂(例如，0.8mol/L以上)来减缓这种副反应的发生，提升负极SEI膜的稳定性。然而，太大摩尔含量的氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂不利于电解液的动力学性能。
在一些实施例中，硅基材料中的硅元素的质量含量大于等于40％，氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的摩尔含量为1.1mol/L至2.0mol/L。如上所述，当硅基材料中的硅元素的质量含量增大时，例如，从10％以上增加至40％以上，此时，可以增加氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂的摩尔含量(例如，增加至1.1mol/L以上)来减缓电解液与硅基材料的副反应的发生，提升负极SEI膜的稳定性。
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、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂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，负极活性材料层可以采用任何其他合适的材料。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，正极极片10包括正极集流体和设置在正极集流体上的正极活性材料层。正极活性材料层可以位于正极集流体一侧或两侧上。在一些实施例中，正极集流体可以采用铝箔，当然，也可以采用本领域常用的其他正极集流体。在一些实施例中，正极集流体的厚度可以为1μm至200μm。在一些实施例中，正极活性材料层可以仅涂覆在正极集流体的部分区域上。在一些实施例中，正极活性材料层的厚度可以为10μm至500μm。应该理解，这些仅是示例性的，可以采用其他合适的厚度。
在一些实施例中，正极活性材料层包括正极活性材料。在一些实施例中，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，隔离膜11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。在一些实施例中，隔离膜的厚度在约3μm至500μm的范围内。
在一些实施例中，隔离膜表面还可以包括多孔层，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或粘结剂中的至少一种，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。在一些实施例中，隔离膜的孔具有在约0.01μm至1μm的范围的直径。多孔层的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、羧甲基纤维素钠、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。
在本申请的一些实施例中，电化学装置的电极组件为卷绕式电极组件或堆叠式电极组件。在一些实施例中，电化学装置为锂离子电池，但是本申请不限于此。
在本申请的一些实施例中，以锂离子电池为例，将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序卷绕或堆叠成电极组件，之后装入例如铝塑膜壳体中进行封装，注入电解液，化成、封装，即制成锂离子电池。然后，对制备的锂离子电池进行性能测试。
本领域的技术人员将理解，以上描述的电化学装置(例如，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。
本申请的实施例还提供了包括上述电化学装置的电子装置。本申请实施例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。
下面列举了一些具体实施例和对比例以更好地对本申请进行说明，其中，采用锂离子电池作为示例。
实施例1
正极极片的制备：将正极活性材料钴酸锂、导电剂导电炭黑、粘结剂聚偏氟乙烯按重量比96.5：1.5：2的比例溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中，形成正极浆料。采用铝箔作为正极集流体，将正极浆料涂覆于正极集流体上，涂布重量为17.2mg/cm2，经过干燥、冷压、裁切后得到正极极片。
负极极片的制备：负极活性材料为硅氧材料(SiOx)和石墨，容量为500mAh/g。将负极活性材料、聚丙烯酸、导电炭黑和羧甲基纤维素钠按重量比92：5：2：1的比例溶于去离子水中，形成负极活性材料层浆料，其中，硅基材料中硅的重量百分比为10％。采用10μm厚度铜箔作为负极集流体，将负极活性材料层浆料涂覆于负极集流体上，涂布重量为6.27mg/cm2，干燥至负极极片的含水量小于等于300ppm，得到负极活性材料层。裁切后得到负极极片。
隔离膜的制备：隔离膜采用8μm厚的聚乙烯基材(PE)，在隔离膜的两侧各涂覆2μm氧化铝陶瓷层，最后在涂布了陶瓷层的隔离膜两侧各涂覆2.5mg/cm2的聚偏氟乙烯(PVDF)，烘干。
电解液的制备：在含水量小于10ppm的环境下，将锂盐与非水有机溶剂(碳酸乙烯酯(EC)：碳酸二乙酯(DEC)：碳酸亚丙酯(PC)：丙酸丙酯(PP)：碳酸亚乙烯酯(VC)＝20：30：20：28：2，重量比)混合配制以形成电解液。具体比例参见表格中数据。
锂离子电池的制备：将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序依次叠好，使隔离膜处于正极极片和负极极片中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件。将电极组件置于外包装铝塑膜中，在80℃下脱去水分后，注入上述电解液并封装，经过化成，脱气，切边等工艺流程得到锂离子电池。
其余实施例和对比例是在实施例1步骤的基础上进行参数变更，具体变更的参数如下表所示。
下面描述本申请的各个参数的测试方法。
循环性能测试：
在25℃±2℃或45℃±2℃的恒温箱中，将锂离子电池以0.5C恒流充电至4.45V，然后以4.45V恒压充电至0.05C并静置15分钟，再以0.5C恒流放电至3.0V，静置5分钟，此为一次充放电循环过程。以首次放电的容量为100％，反复进行充放电循环过程，记录循环容量保持率为80％时的循环圈数，作为评价锂离子电池循环性能的指标。
表1示出了实施例1-2和对比例1的各个参数和评估结果。
表1
Figure BDA0003295301580000101
通过比较实施例1-2和对比例1可知，通过采用LiFTFSI和LiDCA作为锂盐，与没有LiFTFSI和LiDCA的对比例1相比，锂离子电池的容量保持率为80％时的循环次数增大，即循环性能更好。且当LiFTFSI部分替代LiPF6时，循环性能效果更好。
表2示出了实施例3-5和对比例2-3的各个参数和评估结果。
表2
Figure BDA0003295301580000102
通过比较对比例2-3和实施例3-5可知，当氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和二氰胺锂作为单独的锂盐存在的时候，在氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和二氰胺锂在电解液中的摩尔含量共为0.9mol/L至3.0mol/L时，锂离子电池的循环性能较好，即实施例3-5的循环性能优于对比例2-3。进一步地，在实施例3-5中，当氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的含量范围为大于等于0.8mol/L时，随着氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的含量的增大，锂离子电池的循环性能更优。
表3示出了实施例6-10的各个参数和评估结果。
表3
Figure BDA0003295301580000111
通过实施例6-10可知，当氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二氰胺锂和六氟磷酸锂在电解液中的含量共为0.9mol/L至3.0mol/L时，锂离子电池的循环性能均较优。更进一步地，当氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和六氟磷酸锂在电解液中的含量共为0.8mol/L至2.0mol/L，锂离子电池的循环性能相对更优，因此，实施例6-10的锂离子电池的循环性能稍微优于实施例6的锂离子电池的循环性能。更进一步地，当六氟磷酸锂在电解液中的含量小于或等于氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的含量时(实施例7-10)，锂离子电池的循环性能相对更优。
表4示出了实施例11-15和对比例4-5的各个参数和评估结果。
表4
Figure BDA0003295301580000112
通过对比例4-5和实施例11-15可知，当氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和二氰胺锂作为单独的锂盐存在的时候，在氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和二氰胺锂在电解液中的含量共为0.9mol/L至2.0mol/L，并且氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的含量范围为大于等于0.8mol/L时(实施例11-15)，相对于氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的含量小于0.8mol/L的对比例4-5，锂离子电池的循环性能更优。此外，随着氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的含量的增大，锂离子电池的循环性能有提升的趋势。添加二氰胺锂可以降低电解液的粘度，通过对比实施例11-15和对比例4-5，搭配二氰胺锂，高锂盐浓度并没有增加电解液的粘度，影响循环性能。
表5示出了实施例16-19和对比例6-7的各个参数和评估结果。
表5
Figure BDA0003295301580000121
通过实施例16-19和对比例6-7可知，当氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和二氰胺锂作为单独的锂盐存在的时候，在氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和二氰胺锂在电解液中的含量共为0.9mol/L至3.0mol/L时，锂离子电池的循环性能更优。进一步地，当氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的含量范围为大于等于0.8mol/L时(实施例16-19)，相对于氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的含量小于0.8mol/L的对比例6-7，锂离子电池的循环性能更优。此外，随着氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的含量的增大，锂离子电池的循环性能有提升的趋势。另外，在硅基材料中的硅元素的质量含量较大(例如大于等于40％)时，氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在电解液中的含量大于等于1.1mol/L，此时锂离子电池的循环性能更优。
通过对比实施例5、8、13和14可知，当氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂和二氰胺锂作为单独的锂盐存在的时候，二氰胺锂的摩尔浓度范围优选小于等于1.1mol/L，当二氰胺锂的摩尔浓度进一步大于1.1mol/L时，锂离子电池循环性能会恶化。
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 (11)

1.一种电解液，其包括锂盐，其中，所述锂盐包括含氟锂盐和二氰胺锂，所述含氟锂盐包括氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂。
2.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述含氟锂盐和所述二氰胺锂在所述电解液中的摩尔含量共为0.9mol/L至3.0mol/L。
3.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述含氟锂盐在所述电解液中的摩尔含量为0.8mol/L至2.0mol/L；和/或
所述二氰胺锂在所述电解液中的摩尔含量为0.1mol/L至1.1mol/L。
4.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在所述电解液中的摩尔含量为1.5mol/L至2.0mol/L。
5.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述含氟锂盐还包括六氟磷酸锂。
6.根据权利要求5所述的电解液，其中，所述氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在所述电解液中的摩尔含量大于等于所述六氟磷酸锂在所述电解液中的摩尔含量。
7.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述电解液还包括氟代碳酸乙烯脂。
8.一种电化学装置，其包括：
正极极片，包括正极活性材料；
负极极片，包括负极活性材料；
隔离膜，设置在所述正极极片和所述负极极片之间；
电解液；
其中，所述电解液为根据权利要求1至7所述的电解液。
9.根据权利要求8所述的电化学装置，其中，所述负极活性材料包括锂金属或硅基材料中的至少一种，所述硅基材料包括硅、硅氧化合物、硅碳化合物或硅合金中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的电化学装置，其中，
所述硅基材料中的硅元素的质量含量大于等于10％，所述氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在所述电解液中的摩尔含量为0.8mol/L至2.0mol/L；或
所述硅基材料中的硅元素的质量含量大于等于40％，所述氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂在所述电解液中的摩尔含量为1.1mol/L至2.0mol/L。
11.一种电子装置，其包括根据权利要求8至10中任一项所述的电化学装置。
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