CN114497745A - 一种电解液及包含该电解液的电化学装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种电解液和包含该电解液的电化学装置。电解液包括式I化合物和式II所示的多腈化合物，式I中，R1和R3各自独立地选自C1‑C8烷基、C3‑C8烯基，R2选自氢、C1‑C8烷基、C3‑C8烯基，M‑选自双草酸硼酸根或二氟草酸硼酸根；式II中，A1、A2和A3各自独立地选自式II‑A1或式II‑A2所示的基团，n为2‑8的正整数，A1、A2、A3中至少两个选自II‑A2所示的基团；式II‑A1和式II‑A2中，
Figure 366478DEST_PATH_IMAGE001
表示与相邻原子的结合位点；R4、R5和R6各自独立地选自共价单键、C1‑C10的亚烷基、C2‑C10的烯基、C2‑C10的炔基、C6‑C10的芳基、C3‑C10的脂环烃基、C1‑C10的杂环基或含杂原子的官能团。本申请的电解液用于改善高电压锂离子电池的循环性能、安全性能和高温存储性能。

Description

一种电解液及包含该电解液的电化学装置
技术领域
本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种电解液和包含该电解液的电化学装置。
背景技术
电化学装置（例如锂离子电池）由于具有环境友好、能量密度高以及循环寿命长等优点而被广泛应用于穿戴设备、智能手机、无人机、电动汽车等领域。随着锂离子电池更轻更小的趋势，需要进一步开发具有高容量密度的锂电池。目前，将钴酸锂电池的充电截止电压从4.45V提高到4.55V，其有效发挥容量显著提高，但随之而来的是，电池的性能明显降低，尤其是电池的循环性能，存储性能和安全性能。
电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对电池的循环、存储以及安全性能有着重大的影响，因此，确有必要提供一种改进的电解液以及使用其的电化学装置和电子装置，从而提升电池性能。
发明内容
本申请旨在提供一种电解液，用于改善高电压锂离子电池的循环性能、安全性能和高温存储性能。
因此，本申请的第一方面提供了一种电解液，包括式I化合物和式II所示的多腈化合物，
Figure 315563DEST_PATH_IMAGE001
式I
式I中，R1和R3各自独立地选自含或不含取代基的C1-C8烷基、经取代或未经取代的C3-C8烯基，R2选自氢、含或不含取代基的C1-C8烷基、含或不含取代基的C3-C8烯基中的任意一种，取代基选自氟原子、腈基或磺酰基；M-选自双草酸硼酸根或二氟草酸硼酸根；
Figure 498283DEST_PATH_IMAGE002
式II中，A1、A2和A3各自独立地选自式II-A1或式II-A2所示的基团，n为2-8的正整数，其中，当存在多个A3时，多个A3可以相同或不同，所述A1、A2、A3中至少两个选自II-A2所示的基团；
式II-A1和式II-A2中，
Figure 186010DEST_PATH_IMAGE003
表示与相邻原子的结合位点；R4、R5和R6各自独立地选自 共价单键、含或不含取代基的C1-C10的亚烷基、含或不含取代基的C2-C10的烯基、含或不含 取代基的C2-C10的炔基、含或不含取代基的C6-C10的芳基、含或不含取代基的C3-C10的脂 环烃基、含或不含取代基的C1-C10的杂环基或含或不含取代基的含杂原子的官能团，所述 取代基选自卤素。
本申请中，发明人发现，电解液中包含式I化合物和式II所示的多腈化合物时，式I化合物与具有4至8个氰基的多腈化合物可以在正极表面形成稳定的复合电解质膜，稳定高电压下正极材料界面的高价钴，减少钴溶出所导致的正极材料相变；同时式I化合物在负极表面还原成膜，抑制多腈化合物在负极还原形成副产物沉积，提升负极稳定性，通过两者协同作用，更充分的保护正极和负极界面，能够在显著改善电化学装置的循环性能的同时，提升其安全性能和高温存储性能。
根据本申请的一些实施方式，基于电解液的质量，式I化合物的质量百分含量为A%，满足0.1≤A≤1。根据本申请的一些实施方式，A为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1或这些数值之间的任意值。
根据本申请的一些实施方式，式I化合物包括以下化合物中的至少一种：
Figure 846798DEST_PATH_IMAGE004
Figure 926750DEST_PATH_IMAGE005
式I-g
Figure 890158DEST_PATH_IMAGE006
式I-h。
根据本申请的一些实施方式，式I化合物包括以下化合物中的至少一种：
Figure 422770DEST_PATH_IMAGE007
Figure 887249DEST_PATH_IMAGE008
Figure 821707DEST_PATH_IMAGE009
式I-7
Figure 956017DEST_PATH_IMAGE010
式I-8。
根据本申请的一些实施方式，“R4、R5和R6各自独立地选自共价单键”指的是不存在R4、R5或R6。根据本申请的一些实施方式，“杂环基”包括脂肪族杂环基和芳香族杂环基。
根据本申请的一些实施方式，多腈化合物具有4至8个氰基。
根据本申请的一些实施方式，多腈化合物包括以下化合物中的至少一种：
Figure 975925DEST_PATH_IMAGE011
Figure 978516DEST_PATH_IMAGE012
Figure 767481DEST_PATH_IMAGE013
式II-7
Figure 338271DEST_PATH_IMAGE014
式II-8。
根据本申请的一些实施方式，基于电解液的质量，多腈化合物的质量百分含量为B%，满足0.1≤B≤5。根据本申请的一些实施方式，B为0.1、0.5、1.0、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0或这些数值之间的任意值。根据本申请的一些实施方式，0.1≤A/B≤1，优选地，0.1≤A/B≤0.5，更优选地，0.2≤A/B≤0.5。根据本申请的一些实施方式，A/B为0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5或这些数值之间的任意值。
根据本申请的一些实施方式，电解液进一步包括氟代碳酸乙烯酯，基于电解液的质量，氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为X%，满足1≤X≤20。根据本申请的一些实施方式，X为1、2.5、5、7.5、10、12.5、15、17.5、20或这些数值之间的任意值。根据本申请的一些实施方式，0.01≤A/X≤1，优选地，0.03≤A/X≤0.8。根据本申请的一些实施方式，A/X为0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1或这些数值之间的任意值。
根据本申请的一些实施方式，电解液进一步包含二氟磷酸锂，基于电解液的质量，二氟磷酸锂的质量百分含量为Y%，满足0.01≤Y≤1。根据本申请的一些实施方式，Y为0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1或这些数值之间的任意值。
本申请的第二方面提供了一种电化学装置，其包括正极、负极和第一方面的电解液。
本申请的第三方面提供了一种电子装置，其包括第二方面的电化学装置。
本申请提供了一种包含本申请式I化合物和式II所示的多腈化合物的电解液，其中，式I化合物和多腈化合物二者协同作用，能够更充分的保护正极和负极界面，在显著改善电化学装置的循环性能的同时，提升其安全性能和高温存储性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本申请。应理解，这些具体实施方式仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
为了简明，本文仅具体地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，每个单独公开的点或单个数值自身可以作为下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
在本文的描述中，除非另有说明，“以上”、“以下”包含本数。
除非另有说明，本申请中使用的术语具有本领域技术人员通常所理解的公知含义。除非另有说明，本申请中提到的各参数的数值可以用本领域常用的各种测量方法进行测量（例如，可以按照在本申请的实施例中给出的方法进行测试）。
术语“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一者”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的至少一者”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B(排除C)；A及C(排除B)；B及C(排除A)；或A、B及C的全部。项目A可包含单个组分或多个组分。项目B可包含单个组分或多个组分。项目C可包含单个组分或多个组分。
本申请的第一方面提供了一种电解液，包括式I化合物和式II所示的多腈化合物，
Figure 845475DEST_PATH_IMAGE015
式I
式I中，R1和R3各自独立地选自含或不含取代基的C1-C8烷基、经取代或未经取代的C3-C8烯基，R2选自氢、含或不含取代基的C1-C8烷基、含或不含取代基的C3-C8烯基中的任意一种，取代基选自氟原子、腈基或磺酰基；M-选自双草酸硼酸根或二氟草酸硼酸根；
Figure 386178DEST_PATH_IMAGE016
式II
Figure 295228DEST_PATH_IMAGE017
式II-A1
Figure 630395DEST_PATH_IMAGE018
式II-A2
式II中，A1、A2和A3各自独立地选自式II-A1或式II-A2所示的基团，n为2-8的正整数，其中，当存在多个A3时，多个A3可以相同或不同，所述A1、A2、A3中至少两个选自II-A2所示的基团；
式II-A1和式II-A2中，
Figure 998797DEST_PATH_IMAGE019
表示与相邻原子的结合位点；R4、R5和R6各自独立地选自 共价单键、含或不含取代基的C1-C10的亚烷基、含或不含取代基的C2-C10的烯基、含或不含 取代基的C2-C10的炔基、含或不含取代基的C6-C10的芳基、含或不含取代基的C3-C10的脂 环烃基、含或不含取代基的C1-C10的杂环基或含或不含取代基的含杂原子的官能团，所述 取代基选自卤素。
本申请中，发明人发现，电解液中包含式I化合物和式II所示的多腈化合物时，式I化合物与多腈化合物可以在正极表面形成稳定的复合电解质膜，稳定高电压下正极材料界面的高价钴，减少钴溶出所导致的正极材料相变；同时式I化合物在负极表面还原成膜，抑制多腈化合物在负极还原形成副产物沉积，提升负极稳定性，通过两者协同作用，更充分的保护正极和负极界面，能够在显著改善电化学装置的循环性能的同时，提升其安全性能和高温存储性能。
根据本申请的一些实施方式，基于电解液的质量，式I化合物的质量百分含量为A%，满足0.1≤A≤1。根据本申请的一些实施方式，A为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1或这些数值之间的任意值。
根据本申请的一些实施方式，式I化合物包括以下化合物中的至少一种：
Figure 343190DEST_PATH_IMAGE020
Figure 106747DEST_PATH_IMAGE021
Figure 143973DEST_PATH_IMAGE022
式I-g 式I-h。
根据本申请的一些实施方式，式I化合物包括以下化合物中的至少一种：
Figure 235557DEST_PATH_IMAGE023
Figure 383642DEST_PATH_IMAGE024
Figure 1705DEST_PATH_IMAGE025
式I-7
Figure 209832DEST_PATH_IMAGE026
式I-8。
根据本申请的一些实施方式，“R4、R5和R6各自独立地选自共价单键”指的是不存在R4、R5或R6。根据本申请的一些实施方式，“杂环基”包括脂肪族杂环基和芳香族杂环基。
根据本申请的一些实施方式，多腈化合物具有4至8个氰基。
根据本申请的一些实施方式，多腈化合物包括以下化合物中的至少一种：
Figure 788712DEST_PATH_IMAGE027
Figure 474909DEST_PATH_IMAGE029
Figure 213057DEST_PATH_IMAGE030
式II-7
Figure 592086DEST_PATH_IMAGE031
式II-8。
根据本申请的一些实施方式，基于电解液的质量，多腈化合物的质量百分含量为B%，满足0.1≤B≤5。根据本申请的一些实施方式，B为0.1、0.5、1.0、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0或这些数值之间的任意值。根据本申请的一些实施方式，0.1≤A/B≤1，优选地，0.1≤A/B≤0.5，更优选地，0.2≤A/B≤0.5。根据本申请的一些实施方式，A/B为0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5或这些数值之间的任意值。
根据本申请的一些实施方式，电解液进一步包括氟代碳酸乙烯酯，基于电解液的质量，氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为X%，满足1≤X≤20。根据本申请的一些实施方式，X为1、2.5、5、7.5、10、12.5、15、17.5、20或这些数值之间的任意值。根据本申请的一些实施方式，0.01≤A/X≤1，优选地，0.03≤A/X≤0.8。根据本申请的一些实施方式，A/X为0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1或这些数值之间的任意值。
根据本申请的一些实施方式，电解液进一步包含二氟磷酸锂，基于电解液的质量，二氟磷酸锂的质量百分含量为Y%，满足0.01≤Y≤1。根据本申请的一些实施方式，Y为0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1或这些数值之间的任意值。
根据本申请的一些实施方式，本申请的电解液进一步包括锂盐和非水有机溶剂。
根据本申请的一些实施方式，锂盐包括或选自有机锂盐和无机锂盐中的至少一种。
根据本申请的一些实施方式，锂盐包括或选自六氟磷酸锂（LiPF6）、双草酸硼酸锂（LiB(C2O4)2，LiBOB）、二氟草酸硼酸锂（LiBF2(C2O4)，LiDFOB）、四氟硼酸锂（LiBF4）、六氟锑酸锂（LiSbF6）、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(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)，其中x和y是自然数）、氯化锂（LiCl）或氟化锂（LiF）中的至少一种。
根据本申请的一些实施方式，锂盐的浓度为0.5mol/L至3mol/L、0.5mol/L至2mol/L或0.8mol/L至1.5mol/L。
根据本申请的一些实施方式，非水有机溶剂可以包括碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂、醚类溶剂、砜类溶剂、其他非质子溶剂或它们的组合。碳酸酯溶剂的示例包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等。羧酸酯类的溶剂包含γ-丁内酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、甲酸丙酯、戊内酯等。醚类溶剂的示例包括四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、1.4-二氧六环、1，3-二氧六环等。砜类溶剂的示例包括环丁砜、二甲亚砜、甲基环丁砜等。其它有机溶剂的实例为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。
本申请的第二方面提供了一种电化学装置，其包括正极、负极、隔离膜和第一方面的电解液。
1、电解液
本申请的锂离子电池中使用的电解液为本申请的上述任何电解液。此外，本申请的锂离子电池中使用的电解液还可包含不脱离本申请的主旨的范围内的其它电解液。
2、负极
根据本申请的电化学装置的负极包括集流体上的负极活性物质层，负极活性物质层包括负极活性物质，负极活性物质包括可逆地嵌入/脱嵌锂离子的材料。在一些实施例中，可逆地嵌入/脱嵌锂离子的材料包括锂金属，碳材料或硅基材料中的至少一种。在一些实施例中，碳材料包括结晶碳，非晶碳和它们的组合。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。
根据本申请的一些实施方式，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。
根据本申请的一些实施方式，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。
3、正极
根据本申请的电化学装置的正极包括集流体和设置在集流体上的正极活性物质层。
根据本申请的一些实施方式，正极活性物质层包括正极活性物质，正极活性物质包括可逆地嵌入和脱嵌锂离子的化合物。在一些实施例中，正极活性物质层包括相对于金属锂为4.5V以上的工作电位的正极活性材料。即，本申请的正极活性材料可以在高压下工作。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，用于包覆层的包覆元素可以包括K、Na、Ca、Mg、B、Al、Co、Si、V、Ga、Sn、Zr或它们的混合物。
根据本申请的一些实施方式，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粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰胺、羧甲基纤维素钠、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
4、隔离膜
根据本申请的一些实施方式，本申请的电化学装置在正极与负极之间设有隔离膜以防短路。
根据本申请的一些实施方式，隔离膜包括基材层和表面处理层。基材层的材料选自聚乙烯、聚丙烯、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。
根据本申请的一些实施方式，隔离膜表面还可以设置有表面处理层。表面处理层设置在隔离膜的基材的至少一个表面上，表面处理层包括无机物层或聚合物层中的至少一种。
根据本申请的一些实施方式，无机物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。
根据本申请的一些实施方式，聚合物层中的聚合物材料选自聚丙烯腈、聚丙烯酸盐、聚酰胺、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
本申请的电化学装置可应用的电子设备或装置没有特别限定。在一些实施例中，电子设备包括但不限于，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。
本申请的第三方面进一步提供了一种电子装置，其包括本申请第二方面的电化学装置。
根据本申请实施例的电解液，能够改善电化学装置的高温循环性能、高温存储性能，降低阻抗，具有更高的使用价值，使得由此制造的电化学装置适用于各种领域的电子设备。
本申请的电化学装置的用途没有特别限定，可以用于公知的各种用途。例如：笔记本电脑、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、液晶电视、便携CD机、手提式清洁器、头戴式立体声耳机、移动电脑、计算器、存储卡、电机、汽车、摩托车、游戏机、电动工具、照相机等。
以下通过具体实施例对本申请的技术方案做示例性描述：
如本文中所使用，各组分的含量均为基于电解液的质量的百分含量。
实施例及对比例
1. 锂离子电池的制备
（1）负极的制备
将负极活性材料石墨、粘结剂丁苯橡胶（SBR）、增稠剂羧甲基纤维素钠（CMC）、导电剂导电炭黑按质量比85：2：2：11的比例溶于去离子水中，形成负极浆料。采用10微米厚度铜箔作为负极集流体，将负极浆料涂覆于负极集流体上，干燥、冷压、裁切后得到负极。
（2）正极的制备
将正极活性材料钴酸锂、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯按质量比96：2：2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，经过干燥、冷压、裁切后得到正极。
（3）电解液的制备
在含水量小于10 ppm的环境下，将碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二乙酯（DEC）按照1:1:1的质量比混合均匀，再将充分干燥的锂盐LiPF6（基于电解液的质量，最终含量为18%）溶解于上述非水溶剂，得到基础电解液。最后加入一定质量的添加剂，配成实施例和对比例中的电解液，具体如下表1-3中所示。
（4）隔离膜的制备
隔离膜采用5微米厚的聚乙烯基材（PE），在聚乙烯基材的对正极侧表面涂覆2微米氧化铝陶瓷层，最后在陶瓷层表面及聚乙烯基材对负极侧分别涂覆2.5mg/cm2的聚偏氟乙烯（PVDF），烘干。
（5）锂离子电池的制备
将正极、隔离膜、负极层叠，使隔离膜处于正极和负极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。
2. 锂离子电池的性能测试
（1）循环测试
将锂离子电池分别置于45℃或25℃恒温箱中，静置至锂离子电池达到恒温；0.5C恒流充电至4.55V，恒压充电至电流为0.025C；1C放电至3.0V，以此步容量为初始容量C0；重复此步骤循环70次或200次并记录70次或200次循环的容量为C1；计算容量保持率。
容量保持率= C1/C0×100%
（2）60℃存储测试
将锂离子电池在25℃下以0.5C放电至3.0V，再以0.2C 恒流充电至4.55V，4.55V下恒压充电至电流为0.025C，用千分尺测试并记录锂离子电池的厚度记为H1；60℃满充存储4天，静置至室温，用千分尺测试并记录锂离子电池的厚度，记为H2。
厚度膨胀率=（H2-H1）/H1×100%。
（3）热箱性能测试
在室温下，将锂离子电池样品以0.5C恒流充电至4.55V，静置60分钟，检查外观并拍照。然后以3℃/min±2℃/min的速率升温至132℃±2℃并保持60分钟。观察样品，不漏液、不冒烟、不着火且不爆炸则记为通过测试。每个实施例或对比例测试10个样品，计算通过热箱性能测试的样品数量。通过下式计算锂离子电池的热箱测试通过率；
热箱通过率= （通过测试的样品数量/测试样品总数）×100%
按照上述方法制备实施例和对比例的电解液以及锂离子电池，并进行测试。
对比例1-5及实施例1-11的参数以及评估结果如表1所示。
表1
Figure 658262DEST_PATH_IMAGE032
通过实施例1至实施例11和对比例1至对比例6可以看出，相比于单独添加式I化合物、单独添加式II所示的多腈化合物，以及同时添加式I化合物和式II所示的多腈化合物的情形，电解液中添加特定量的式I化合物和多腈化合物，可以在显著提高锂离子电池循环性能的同时，改善存储性能和热箱性能。其原因为式I化合物与特定的多腈化合物可以在正极表面形成稳定的复合电解质膜，稳定高电压下正极材料界面的高价钴，减少钴溶出所导致的正极材料相变；同时式I化合物在负极表面还原成膜，抑制多腈化合物在负极还原形成副产物沉积，提升负极稳定性，通过两者协同作用，更充分的保护正极和负极界面，显著改善循环性能的同时，提升锂离子电池的安全性能和高温存储性能。
通过实施例1至实施例3与实施例4可以看出，电解液中添加的式I化合物与多腈类化合物质量比小于0.1时，循环性能受到影响，因为相对过量的氰基在负极活性位点处容易被还原，并生成不稳定的SEI层，当电解液中式I化合物不足以修复SEI时，循环性能受到影响，因此A/B的含量控制在0.1至1的范围内，能够实现更优的锂离子电池综合性能。
实施例5及实施例12-23的参数以及评估结果如下表2所示。
表2
Figure 882570DEST_PATH_IMAGE033
通过表2的实施例可以看出，在含有式I化合物和式II所示的多腈化合物的电解液中进一步加入氟代碳酸乙烯酯，由于FEC可在负极不断还原修复SEI膜，减少循环过程SEI破裂造成的电解液在负极反应生成的副产物，大大降低了循环过程中锂离子电池电解液的消耗，从而进一步改善循环性能。其中，控制A/X在0.01至1的范围内，能够获得更好的循环性能。这可能是由于，A/X在0.01至1的范围内能够有效减少副反应造成的容量衰减。
表3为实施例5及实施例24-29的参数以及评估结果。
表3
Figure 209646DEST_PATH_IMAGE034
通过表3的实施例可以看出，在含有式I化合物和式II所示的多腈化合物的电解液中或同时含有FEC的电解液中进一步加入二氟磷酸锂，由于二氟磷酸锂对所形成的固体电解质膜做进一步的修饰，增加了负极石墨SEI膜的离子导电性和稳定性，抑制电极与电解液之间的副反应，进一步改善电池的循环性能。
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 (10)

1.一种电解液，包括式I化合物和式II所示的多腈化合物，
Figure 581478DEST_PATH_IMAGE001
式I
式I中，R1和R3各自独立地选自含或不含取代基的C1-C8烷基、经取代或未经取代的C3-C8烯基，R2选自氢、含或不含取代基的C1-C8烷基、含或不含取代基的C3-C8烯基中的任意一种，所述取代基选自氟原子、腈基或磺酰基；M-选自双草酸硼酸根或二氟草酸硼酸根；
Figure 92094DEST_PATH_IMAGE002
式II
Figure 606252DEST_PATH_IMAGE003
式II-A1
Figure 735882DEST_PATH_IMAGE004
式II-A2
式II中，A1、A2和A3各自独立地选自式II-A1或式II-A2所示的基团，n为2-8的正整数，其中，当存在多个A3时，多个A3可以相同或不同，所述A1、A2、A3中至少两个选自II-A2所示的基团；
式II-A1和式II-A2中，
Figure 284675DEST_PATH_IMAGE005
表示与相邻原子的结合位点；R4、R5和R6各自独立地选自共价 单键、含或不含取代基的C1-C10的亚烷基、含或不含取代基的C2-C10的烯基、含或不含取代 基的C2-C10的炔基、含或不含取代基的C6-C10的芳基、含或不含取代基的C3-C10的脂环烃 基、含或不含取代基的C1-C10的杂环基或含或不含取代基的含杂原子的官能团，所述取代 基选自卤素。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的质量，所述式I化合物的质量百分含量为A%，满足0.1≤A≤1。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述式I化合物包括以下化合物中的至少一种：
Figure 215460DEST_PATH_IMAGE006
Figure 216914DEST_PATH_IMAGE007
式I-7
Figure 150235DEST_PATH_IMAGE008
式I-8。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述多腈化合物具有4至8个氰基。
5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述多腈化合物包括以下化合物中的至少一种：
Figure 553534DEST_PATH_IMAGE010
Figure 405953DEST_PATH_IMAGE012
Figure 894703DEST_PATH_IMAGE013
式II-7
Figure 366135DEST_PATH_IMAGE014
式II-8。
6.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，基于所述电解液的质量，所述多腈化合物的质量百分含量为B%，满足0.1≤B≤5，且0.1≤A/B≤1。
7.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述电解液进一步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X%，满足1≤X≤20，且0.01≤A/X≤1。
8.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液进一步包含二氟磷酸锂，基于所述电解液的质量，所述二氟磷酸锂的质量百分含量为Y%，满足0.01≤Y≤1。
9.一种电化学装置，包括正极、负极、隔离膜和权利要求1-8中任一项所述的电解液。
10.一种电子装置，包括权利要求9所述的电化学装置。
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