CN114188504A - 一种电化学装置和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种电化学装置和电子装置，电化学装置包括负极极片和电解液，负极极片包括负极材料层，负极材料层包括负极活性材料，负极活性材料的Dv50为xμm；电解液包括化合物A，基于电解液的质量，化合物A的质量百分含量为a％，化合物A包括化合物I‑1至I‑4中的至少一种；电化学装置满足关系：25≤x/a≤1250。通过调控负极活性材料的Dv50和电解液中的化合物A的质量百分含量，使得x与a的比值在上述范围内，有利于负极活性材料与电解液之间产生协同作用，以提升电化学装置的循环性能和安全性能。

Description

一种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，特别是涉及一种电化学装置和电子装置。
背景技术
锂离子电池具有储能密度大、开路电压高、自放电率低、循环寿命长、安全性好等优点，广泛应用于便携式电能储存、电子设备、电动汽车等各个领域。随着现代信息技术的发展及电化学装置应用的拓展，对锂离子电池的综合性能提出更高的要求。
发明内容
本申请的目的在于提供一种电化学装置和电子装置，以提升电化学装置的循环性能和安全性能。
本申请的第一方面提供了一种电化学装置，其包括负极极片和电解液，所述负极极片包括负极材料层，所述负极材料层包括负极活性材料，所述负极活性材料的Dv50为xμm，所述电解液包含化合物A，所述化合物A包括化合物I-1至I-4中的至少一种：
Figure BDA0003402265090000011
基于所述电解液的质量，所述化合物A的质量百分含量为a％；
所述电化学装置满足关系：25≤x/a≤1250。
在本申请的一些实施方案中，所述负极活性材料的Dv50 xμm满足：9≤x≤25。
在本申请的一些实施方案中，基于所述电解液的质量，所述化合物A的质量百分含量a％满足：0.02≤a≤1。
在本申请的一些实施方案中，所述电解液还包括含硫氧双键的化合物，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b％，且0.1≤b≤6。
在本申请的一些实施方案中，所述含硫氧双键的化合物包括2,4-丁烷磺内酯、硫酸乙烯酯或1,3-丙烷磺内酯中的至少一种。
在本申请的一些实施方案中，电化学装置满足关系：5≤b/a≤200。
在本申请的一些实施方案中，电化学装置满足关系：0.02≤b/x≤0.5。
在本申请的一些实施方案中，所述负极活性材料的比表面积为Y m2/g，且0.9≤Y≤2.1。
在本申请的一些实施方案中，电化学装置满足关系：10≤Y/a≤105。
在本申请的一些实施方案中，在所述负极极片的差示扫描量热曲线中，在140℃至160℃之间具有放热峰。
在本申请的一些实施方案中，在所述负极极片的差示扫描量热曲线中，在150℃至160℃之间具有放热峰。
在本申请的一些实施方案中，所述电解液还包括氟代碳酸乙烯酯，基于所述电解液的质量，所述氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为c％，且0.1≤c≤10。
在本申请的一些实施方案中，电化学装置满足关系：10≤c/a≤300。
本申请的第二方面提供了一种电子装置，其包括前述任一实施方案中的电化学装置。本申请提供的电化学装置具有良好的循环性能和安全性能，从而本申请提供的电子装置具有较长的使用寿命。
本申请提供一种电化学装置，其包括负极极片和电解液，负极极片包括负极材料层，负极材料层包括负极活性材料，负极活性材料的Dv50为xμm；电解液包括化合物A，基于电解液的质量，化合物A的质量百分含量为a％，化合物A包括化合物I-1至I-4中的至少一种；电化学装置满足关系：25≤x/a≤1250。通过调控负极活性材料的Dv50和电解液中的化合物A的质量百分含量，使x/a的值在上述范围内，有利于负极活性材料与电解液之间产生协同作用，以提升电化学装置的循环性能和安全性能。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下实施例，对本申请进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他技术方案，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的具体实施方式中，以锂离子电池作为电化学装置的例子来解释本申请，但是本申请的电化学装置并不仅限于锂离子电池。
本申请的第一方面提供了一种电化学装置，其包括负极极片和电解液，所述负极极片包括负极材料层，所述负极材料层包括负极活性材料，所述负极活性材料的Dv50为xμm，所述电解液包含化合物A，所述化合物A包括化合物I-1至I-4中的至少一种：
Figure BDA0003402265090000031
基于所述电解液的质量，所述化合物A的质量百分含量为a％，所述电化学装置满足关系：25≤x/a≤1250，优选地，100≤x/a≤1000。例如，所述x/a的值可以为25、50、100、250、500、750、1000、1250或为其间的任意范围。本申请的发明人发现，当负极活性材料的Dv50和电解液中的化合物A的质量百分含量的关系在上述范围内，有利于负极活性材料与电解液之间产生协同作用，以提升电化学装置的循环性能和安全性能，但是当x/a的值过小(例如小于25)或者过大(例如大于1250)时，均会影响负极活性材料与电解液之间的协同作用。
在本申请的一些实施方案中，所述负极活性材料的Dv50为xμm，x满足：9≤x≤25。例如，所述负极活性材料的Dv50可以为9μm、10μm、15μm、20μm、25μm或为其间的任意范围。当负极活性材料的Dv50过小(例如小于9μm)时，其比表面积增加，负极活性材料与电解液的接触增多，导致副反应增加并且消耗电解液，从而影响电化学装置的循环性能和安全性能。当负极活性材料的Dv50过大时(例如大于25μm)，负极活性材料的颗粒之间接触变差，而且在负极极片冷压处理时，负极活性材料容易开裂，均会影响电化学装置的循环性能。通过调控负极活性材料的Dv50在上述范围内，有利于负极活性材料与电解液之间产生协同作用，以提升电化学装置的循环性能和安全性能。在本申请中，上述冷压处理是指本领域已知的冷压处理。
在本申请的一些实施方案中，所述化合物A的质量百分含量为a％，a满足：0.02≤a≤1。例如，化合物A的质量百分含量可以为0.02％、0.05％、0.1％、0.5％、1％或为其间的任意范围。本申请的发明人发现，化合物A在负极分解还原有利于提升负极的固体电解质界面(SEI)的稳定性，减少负极的产热，有利于提升电化学装置的循环性能和安全性能。但是当化合物A的质量百分含量过低时(例如低于0.02％)，对电化学装置的性能改善不明显，例如循环性能和安全性能；当化合物A的质量百分含量过高时(例如高于1％)，其在电解液中存在溶解不完全的风险，而且使得负极形成的SEI阻抗较大，锂离子的传输效率下降，从而影响电化学装置的循环性能。通过调控化合物A的质量百分含量在上述范围内，有利于提升电化学装置的循环性能和安全性能。在本申请中，所述负极可以是指负极极片。
在本申请的一些实施方案中，所述电解液还包括含硫氧双键的化合物，基于电解液的质量，所述含硫氧双键的化合物的质量百分含量为b％，且0.1≤b≤6。例如，所述含硫氧双键的化合物的质量百分含量可以为0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％或为其间的任意范围。电解液中加入含硫氧双键的化合物，有利于在负极形成稳定的SEI和在正极形成稳定的正极电解质界面(CEI)，从而提升电化学装置的循环性能。但是，当含硫氧双键的化合物的质量百分含量过低时(例如低于0.1％)，对电化学装置的性能改善不明显，例如循环性能。当含硫氧双键的化合物的质量百分含量过高时(例如高于6％)，使得负极形成的SEI阻抗较大，极化增加，锂离子的传输效率下降，从而影响电化学装置的循环性能。通过调控含硫氧双键的化合物的质量百分含量在上述范围内，有利于电解液和负极活性材料之间产生协同作用，以提升电化学装置的循环性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，所述含硫氧双键的化合物包括2,4-丁烷磺内酯、硫酸乙烯酯(DTD)或1,3-丙烷磺内酯(PS)中的至少一种。通过选择上述含硫氧双键的化合物，有利于电解液和负极活性材料之间产生协同作用，以提升电化学装置的循环性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，所述电化学装置满足关系：5≤b/a≤200，优选地，30≤b/a≤150。例如，所述b/a的值可以为5、10、20、50、100、150、200或为其间的任意范围。当b/a的值过小时(例如小于5)，含硫氧双键的化合物的质量百分含量较低或化合物A的质量百分含量较高，均不利于含硫氧双键的化合物、化合物A和负极活性材料之间产生协同作用以提升电化学装置的循环性能和安全性能。当b/a的值的过大时(例如大于200)，化合物A的质量百分含量较高，会影响电化学装置的循环性能。通过调控b/a的值在上述范围内，有利于提升电化学装置的循环性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，所述电化学装置满足关系：0.02≤b/x≤0.5。例如，所述b/x的值可以为0.02、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5或为其间的任意范围。当b/x的值过小时(例如小于0.02)，含硫氧双键的化合物的质量百分含量较低或负极活性材料的Dv50较大，不利于改善电化学装置的循环性能和安全性能。当b/x的值过大时(例如大于0.5)，含硫氧双键的化合物的质量百分含量较高，会影响电化学装置的循环性能。通过调控b/x的值在上述范围内，有利于提升电化学装置的循环性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，所述负极活性材料的比表面积为Y m2/g，且0.9≤Y≤2.1。例如，所述负极活性材料的比表面积为0.9m2/g、1m2/g、1.1m2/g、1.2m2/g、1.3m2/g、1.4m2/g、1.5m2/g、1.6m2/g、1.7m2/g、1.8m2/g、1.9m2/g、2m2/g、2.1m2/g或为其间的任意范围。当负极活性材料的比表面积过小时(例如小于0.9m2/g)，负极活性材料与电解液的接触增多，导致副反应增加、负极产热过多并且消耗电解液，从而影响电化学装置的循环性能和安全性能。当负极活性材料的比表面积过大时(例如大于2.1m2/g)，负极活性材料的颗粒之前接触变差，会影响电化学装置的循环性能。通过调控负极活性材料的比表面积在上述范围内，有利于负极活性材料与电解液之间产生协同作用，电化学装置具有更好的循环性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，所述电化学装置满足关系：10≤Y/a≤105。例如，Y/a的值可以为10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、105或为其间的任意范围。通过调控Y/a的值在上述范围内，有利于负极活性材料与电解液之间产生协同作用，以提升电化学装置的循环性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，在所述负极极片的差示扫描量热曲线中，在140℃至160℃之间具有放热峰。说明负极极片产热降低，热量累积较少，有利于提升电化学装置的循环性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，在所述负极极片的差示扫描量热曲线中，在150℃至160℃之间具有放热峰。说明负极极片产热降低，热量累积较少，有利于提升电化学装置的循环性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，所述电解液还包括氟代碳酸乙烯酯(也称为氟代碳酸亚乙酯)，基于电解液的质量，所述氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为c％，且0.1≤c≤10，优选地，1≤c≤10。例如，所述氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量可以为0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或为其间的任意范围。电解液中加入氟代碳酸乙烯酯，其在负极分解还原有利于提升负极SEI的结构稳定性和热稳定性，从而提升电化学装置的循环性能和安全性能。当氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量过低时(例如低于0.1％)，对电化学装置的性能改善不明显。当氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量过高时(例如高于10％)，电解液的粘度增加，影响锂离子的传输，从而影响电化学装置的倍率性能。通过调控氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量在上述范围内，电化学装置具有更好的循环性能、安全性能和倍率性能。
在本申请的一些实施方案中，所述电化学装置满足关系：10≤c/a≤300，优选地，50≤c/a≤200。例如，所述c/a的值可以为10、50、100、150、200、250、300或为其间的任意范围。通过调控c/a的值在上述范围内，有利于氟代碳酸乙烯酯与化合物A和负极活性材料之间产生协同作用，以提升电化学装置的循环性能和安全性能。
在本申请中，电解液还包括非水溶剂和锂盐。本申请对非水溶剂没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如，可以包括但不限于碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物或其它有机溶剂中的至少一种。上述碳酸酯化合物可以包括但不限于链状碳酸酯化合物或环状碳酸酯化合物中的至少一种。上述链状碳酸酯化合物可以包括但不限于碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯或碳酸甲乙酯中的至少一种。上述环状碳酸酯可以包括但不限于碳酸乙烯酯(也称为碳酸亚乙酯)、碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯(也称为碳酸亚丙酯)、碳酸亚丁酯或碳酸乙烯基亚乙酯中的至少一种。上述羧酸酯化合物可以包括但不限于甲酸甲酯、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、戊内酯或己内酯中的至少一种。上述醚化合物可以包括但不限于二丁醚、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、1-乙氧基-1-甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃或四氢呋喃中的至少一种。上述其它有机溶剂可以包括但不限于二甲亚砜、1,2-二氧戊环、环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯或磷酸三辛酯中的至少一种。基于电解液的质量，上述非水溶剂的质量百分含量为5％至80％，例如可以5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、60％、70％、80％或为其间的任意范围。
本申请对锂盐没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如，可以包括但不限于LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiSiF6、LiBOB或LiBF2(C2O4)中的至少一种。优选地，锂盐包括LiPF6。
本申请的负极极片还包括负极集流体，本申请对负极集流体没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，可以包括但不限于铜箔、铜合金箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜或复合集流体等。在本申请中，对负极集流体的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如厚度为4μm至12μm。在本申请中，负极材料层可以设置在沿负极集流体厚度方向的一个表面或两个表面上。需要说明，这里的“表面”可以是负极集流体的全部区域，也可以是负极集流体的部分区域，本申请没有特别限制，只要能实现本申请目的即可。
本申请中，负极材料层包括负极活性材料，其中，负极活性材料没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如可以包括但不限于天然石墨、人造石墨、中间相微碳球、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO2、尖晶石结构的锂化TiO2-Li4Ti5O12或Li-Al合金中的至少一种。
在本申请中，负极材料层中还可以包括导电剂，本申请对导电剂没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如可以包括但不限于导电炭黑、碳纳米管、碳纤维、鳞片石墨、科琴黑、石墨烯、金属材料或导电聚合物中的至少一种。上述碳纳米管可以包括但不限于单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。上述碳纤维可以包括但不限于气相生长碳纤维和/或纳米碳纤维。上述金属材料可以包括但不限于金属粉和/或金属纤维，具体地，金属可以包括但不限于铜、镍、铝或银中的至少一种。上述导电聚合物可以包括但不限于聚亚苯基衍生物、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔或聚吡咯中的至少一种。
在本申请中，负极材料层中还可以包括粘结剂，本申请对粘结剂没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如粘结剂可以包括但不限于聚丙烯醇、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸锂、聚酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、丁苯橡胶、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、水性丙烯酸树脂、羧甲基纤维素或羧甲基纤维素钠中的至少一种。
任选地，负极极片还可以包括导电层，导电层位于负极集流体和负极材料层之间。本申请对导电层的组成没有特别限制，可以是本领域常用的导电层，导电层可以包括但不限于上述导电剂和上述粘结剂。
本申请的电化学装置还包括正极极片，正极极片通常包括正极集流体和设置在正极集流体表面的正极材料层，在本申请中，正极集流体没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如可以包括但不限于铝箔、铝合金箔或复合集流体等。在本申请中，对正极集流体的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如厚度为8μm至12μm。在本申请中，正极材料层可以设置于沿正极集流体厚度方向的一个表面或两个表面上。需要说明，这里的“表面”可以是正极集流体的全部区域，也可以是正极集流体的部分区域，本申请没有特别限制，只要能实现本申请目的即可。
在本申请中，正极材料层包括正极活性材料，正极活性材料没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，正极活性材料可以包含锂和过渡金属元素的复合氧化物中的至少一种。上述过渡金属元素没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如，过渡金属元素可以包含镍、锰、钴或铁中的至少一种。具体的，正极活性材料可以包含镍钴锰酸锂(811、622、523、111)、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、富锂锰基材料、钴酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂或钛酸锂中的至少一种。
在本申请中，正极材料层中还可以包括导电剂，本申请对导电剂没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。
在本申请中，正极材料层中还可以包括粘结剂，本申请对粘结剂没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。
任选地，正极还可以包括导电层，导电层位于正极集流体和正极材料层之间。本申请对导电层的组成没有特别限制，可以是本领域常用的导电层。
本申请的电化学装置还包括隔离膜，本申请对隔离膜没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，隔离膜可以包括基材层和表面处理层。基材层的材料可以包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯为主的聚烯烃类隔离膜、聚酯膜(例如聚对苯二甲酸二乙酯膜)、纤维素膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜、氨纶、芳纶膜、织造膜、非织造膜(无纺布)、微孔膜、复合膜、隔膜纸、碾压膜或纺丝膜中的至少一种，优选为聚乙烯。本申请的隔离膜可以具有多孔结构，孔径的尺寸没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如，孔径的尺寸可以为0.01μm至1μm。在本申请中，隔离膜的厚度没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如厚度可以为5μm至500μm。任选地，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。
无机物层可以包括但不限于无机颗粒和无机物层粘结剂，本申请对无机颗粒没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如，可以包括但不限于氧化铝、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、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。本申请对无机物层粘结剂没有特别限制，例如，可以包括但不限于聚偏氟乙烯、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、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。聚合物层中包含聚合物，聚合物的材料可以包括但不限于聚酰胺、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。
本申请的电化学装置没有特别限制，其可以包括发生电化学反应的任何装置。在一些实施方案中，电化学装置可以包括但不限于：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等。
电化学装置的制备过程为本领域技术人员所熟知的，本申请没有特别的限制，例如，可以包括但不限于以下步骤：将正极极片、隔离膜和负极极片按顺序堆叠，并根据需要将其卷绕、折叠等操作得到卷绕结构的电极组件，将电极组件放入包装袋内，将电解液注入包装袋并封口，得到电化学装置；或者，将正极极片、隔离膜和负极极片按顺序堆叠，然后用胶带将整个叠片结构的四个角固定好得到叠片结构的电极组件，将电极组件置入包装袋内，将电解液注入包装袋并封口，得到电化学装置。此外，也可以根据需要将防过电流元件、导板等置于包装袋中，从而防止电化学装置内部的压力上升、过充放电。
本申请的第二方面提供了一种电子装置，其包括前述任一实施方案中的电化学装置。本申请提供的电化学装置具有良好的循环性能和安全性能，从而本申请提供的电子装置具有较长的使用寿命。
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、家庭用大型蓄电池或锂离子电容器等。
实施例
以下，举出实施例及对比例来对本申请的实施方式进行更具体地说明。各种的试验及评价按照下述的方法进行。另外，只要无特别说明，“份”、“％”为质量基准。
测试方法和设备：
负极活性材料Dv50的测试：
使用马尔文粒度测试仪对负极活性材料的粒径进行测量，将负极活性材料分散到乙醇中，超声30min后加入到马尔文粒度测试仪中，开始测试。负极活性材料在体积基准中的粒度分布中，从小粒径侧起，到达体积累积50％的粒径即为所述负极活性材料的Dv50。
负极活性材料比表面积的测试：
根据国家标准GB/T 19587-2017(《气体吸附BET法测定固态物质比表面积》)测试负极活性材料的比表面积。
电解液中成分含量测试：
将锂离子电池满放后拆解，将拆解得到的电解液离心后进行气相色谱(GC-MS)测试；检测出各组分(化合物A、含硫氧双键的化合物或氟代碳酸乙烯酯)的含量，基于电解液的质量，计算得到各组分的质量百分含量。
循环容量保持率测试：
将锂离子电池放至45℃恒温箱中，以恒定电流1.5C充电至电压为4.4V，然后在电压为4.4V下恒压充电至0.05C，再以1.0C恒流放电至3.0V，此次为一个充放电循环过程，按上述方式进行500次循环充放电测试，监控锂离子电池的容量保持率，容量保持率＝第500次放电容量/第1次放电容量×100％。
热箱测试：
130℃热箱测试：
将锂离子电池在25℃下以恒定电流0.5C充电至电压为4.4V，然后在电压为4.4V下恒压充电至0.05C后静止60min。然后将锂离子电池转移至高低温箱中进行测试，高低温箱以3℃/min速率进行升温，升温至设定温度130℃后保持60min，锂离子电池不起火、不爆炸则通过测试，每个实施例或对比例测试10个锂离子电池，并记录测试通过的个数。
135℃热箱测试除了将上述设定温度修改为135℃以外，其余与上述130℃热箱测试步骤相同。
负极极片放热峰峰值温度测试：
将锂离子电池满充后，拆解，取负极极片中间部位(沿负极极片长度方向和宽度方向中间部位)，用碳酸二甲酯清洗三次后用于差示扫描量热法(DSC)测试，测试温度范围25℃至300℃，升温速率5℃/min，第一个放热峰温度即为所述负极极片放热峰峰值温度。
实施例1-1
<正极极片的制备>
将正极活性材料钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯按照质量比为96:2:2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，其中正极浆料的固含量为70wt％。将正极浆料均匀涂覆于正极集流体铝箔的一个表面上，烘干，得到单面涂覆有厚度为110μm正极材料层的正极极片。在铝箔的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面涂覆有正极材料层的正极极片。然后经过冷压、裁切后得到规格为74mm×867mm正极极片。
<负极极片的制备>
将负极活性材料人造石墨、粘结剂丁苯橡胶、增稠剂羧甲基纤维素钠按照质量比为97.4:1.2:1.4进行混合，加入去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌均匀，获得负极浆料，其中负极浆料的固含量为75wt％。将负极浆料均匀涂覆于负极集流体铜箔的一个表面上，烘干，得到单面涂覆有厚度为130μm负极材料层的负极极片。在铜箔的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面涂覆有负极材料层的负极极片。然后经过冷压、裁切后得到规格为76mm×877mm负极极片。其中，负极活性材料的Dv50为16μm、比表面积为1.2m2/g。
<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、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯按照质量比为2:2:6混合均匀得到有机溶剂，然后向有机溶剂中加入锂盐LiPF6并混合均匀，得到电解液，其中，锂盐含量为12.5％。向该电解液中加入化合物I-1，基于电解液的质量，化合物I-1的质量百分含量为0.02％。
<隔离膜的制备>
采用厚度为7μm的多孔聚乙烯薄膜(Celgard公司提供)作为隔离膜。
<锂离子电池的制备>
将上述制备得到的正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正极极片和负极极片中间以起到隔离的作用，卷绕得到电极组件。将电极组件置于铝塑膜包装袋中，干燥后注入电解液，经过真空封装、静置、化成、脱气、切边等工序得到锂离子电池。
实施例1-2至实施例1-13
除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1-1相同。
实施例2-1至实施例2-10
除了在<电解液的制备>中再加入含硫氧双键的化合物并按照表2调整相关制备参数以外，其余与实施例1-2相同。
实施例3-1至实施例3-4
除了按照表3调整相关制备参数以外，其余与实施例1-2相同。
实施例4-1至实施例4-6
除了在<电解液的制备>中再加入氟代碳酸乙烯酯并按照表4调整相关制备参数以外，其余与实施例1-2相同。
对比例1-1
除了在<电解液的制备>中不加入化合物A以外，其余与实施例1-1相同。
对比例1-2和对比例1-3
除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1-1相同。
各实施例和对比例的相关制备参数和性能测试数据如表1至表4所示。
表1
Figure BDA0003402265090000121
注：表1中的“\”表示不存在对应的参数或物质。
从实施例1-1至实施例1-13、对比例1-1可以看出，当电解液中包括化合物A时，得到的锂离子电池具有更好的循环性能和安全性能。从实施例1-1至实施例1-13、对比例1-2和对比例1-3可以看出，当负极活性材料的Dv50与化合物A的质量百分含量之间的比值x/a的值在本申请的范围内时，得到的锂离子电池具有更好的循环性能和安全性能，且负极极片放热峰峰值位于150℃至160℃之间，说明负极极片产热降低，热量累积较少，进一步提升电化学装置的安全性能。化合物A的种类和质量百分含量、负极活性材料的Dv50 x的值通常会影响电化学装置的循环性能和安全性能，从实施例1-1至实施例1-13可以看出，当化合物A的种类和质量百分含量、负极活性材料的Dv50在本申请的范围内时，得到的锂离子电池具有良好的循环性能和安全性能，且负极极片放热峰峰值位于150℃至160℃之间，进一步提升了电化学装置的安全性能。
表2
Figure BDA0003402265090000131
注：表2中的“\”表示不存在对应的参数或物质。
从实施例1-2、实施例2-1至实施例2-10可以看出，当电解液在加入化合物A的基础上再加入含硫氧双键的化合物，可以进一步提高锂离子电池的循环性能和安全性能。从实施例2-1至实施例2-10可以看出，含硫氧双键的质量百分含量b％、含硫氧双键的化合物的质量百分含量与化合物A的质量百分含量之间的比值即b/a的值、含硫氧双键的化合物的质量百分含量与负极活性材料的Dv50之间的比值即b/x的值在本申请的范围内时，得到的锂离子电池具有良好的循环性能和安全性能。
表3
Figure BDA0003402265090000132
从实施例3-1至实施例3-4可以看出，负极活性材料的比表面积Y、负极活性材料的比表面积与化合物A的质量百分含量之间的比值即Y/a的值在本申请的范围内时，得到的锂离子电池具有良好的循环性能和安全性能。
表4
Figure BDA0003402265090000141
注：表4中的“\”表示不存在对应的参数或物质。
从实施例1-2、实施例4-1至实施例4-6可以看出，当电解液在加入化合物A的基础上再加入氟代碳酸乙烯酯，可以进一步提高锂离子电池的循环性能和安全性能。从实施例4-1至实施例4-6可以看出，氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量c％、氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量与化合物A的质量百分含量之间的比值即c/a的值在本申请的范围内时，得到的锂离子电池具有良好的循环性能和安全性能。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (13)

1.一种电化学装置，其包括负极极片和电解液，所述负极极片包括负极材料层，所述负极材料层包括负极活性材料，所述负极活性材料的Dv50为xμm，所述电解液包含化合物A，所述化合物A包括化合物I-1至I-4中的至少一种：
Figure FDA0003402265080000011
基于所述电解液的质量，所述化合物A的质量百分含量为a％，
所述电化学装置满足关系：25≤x/a≤1250。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述负极活性材料的Dv50 xμm满足：9≤x≤25和/或所述化合物A的质量百分含量a％满足：0.02≤a≤1。
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电解液还包括含硫氧双键的化合物，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b％，且0.1≤b≤6。
4.根据权利要求3所述的电化学装置，所述含硫氧双键的化合物包括2,4-丁烷磺内酯、硫酸乙烯酯或1,3-丙烷磺内酯中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的电化学装置，其满足关系：5≤b/a≤200。
6.根据权利要求3所述的电化学装置，其满足关系：0.02≤b/x≤0.5。
7.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述负极活性材料的比表面积为Y m2/g，且0.9≤Y≤2.1。
8.根据权利要求7所述的电化学装置，其满足关系：10≤Y/a≤105。
9.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，在所述负极极片的差示扫描量热曲线中，在140℃至160℃之间具有放热峰。
10.根据权利要求9所述的电化学装置，其中，在所述负极极片的差示扫描量热曲线中，在150℃至160℃之间具有放热峰。
11.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电解液还包括氟代碳酸乙烯酯，基于所述电解液的质量，所述氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为c％，且0.1≤c≤10。
12.根据权利要求11所述的电化学装置，其满足关系：10≤c/a≤300。
13.一种电子装置，其包括权利要求1至12中任一项所述的电化学装置。
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