CN114628787B - 电解液、电化学装置及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种电解液及包含其的电化学装置，电解液包括式I所示化合物：其中，Q选自经取代或未经取代的C1‑6的亚烷基、经取代或未经取代的C2‑6的亚烯基、经取代或未经取代的C1‑6的链亚杂烷基；经取代时，各取代基独立地选自氰基或卤素原子。本申请的电解液可有效改善电化学装置的大倍率放电性能、高温存储性能及安全性能。
Description
技术领域
本申请涉及电化学领域，尤其涉及一种电解液、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作为一种新型的可移动储能装置，由于具有高能量密度、高工作电压、循环寿命长、无记忆效应、绿色环保等特点，迄今已经在手机、笔记本电脑、摄像机等便携式电子设备领域得到了广泛的应用，其使用范围也正从小型便携式电子设备向大型电动运输工具和可再生能源存储领域扩展。
电解液作为电化学装置的关键组成部分，在正负极之间起到运输活性金属离子的作用，对电化学装置的循环寿命、容量、界面性能以及安全性能等有着重要的影响。商业化的电解液常包括活性金属离子盐、有机溶剂及添加剂。其中，对于电解液性能的进一步提升，关键在于添加剂的开发。常用的电解液添加剂主要有成膜、阻燃、除水降酸、过充保护以及导电添加剂等，但在高温下，电化学装置的性能如高温存储、大倍率放电等性能降低较严重，需进一步研究改善电化学装置的高温存储、大倍率放电性能等性能的添加剂。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种电解液、电化学装置及电子装置，以提升电化学装置的高温存储性能、安全性能和大倍率放电性能。
为了达到上述目的，本申请公开一种电解液，包括式I所示化合物：
其中，Q选自经取代或未经取代的C1-6的亚烷基、经取代或未经取代的C2-6的亚烯基、经取代或未经取代的C1-6的链亚杂烷基；经取代时，各取代基独立地选自氰基或卤素原子；
所述链亚杂烷基中杂原子的个数为1至5，所述链亚杂烷基中的杂原子选自O；
M选自
R+选自以下阳离子中的任意一种：
其中，R11、R12、R13、R14和R15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C1-10的烷基、经取代或未经取代的C2-10的烯基、经取代或未经取代的C2-10的炔基、经取代或未经取代的C2-10的杂环基团中的任意一种，经取代时，取代基为卤素原子；
所述R11、R12、R13、R14和R15中的任意两个基团之间可以键合形成环结构；
所述取代或未经取代的C2-10的杂环基团包括经取代或未经取代的C6-10的芳杂环基、经取代或未经取代的C2-10的脂杂环基，其中，所述杂原子选自N或O；
R16选自取代或未取代的C1-3的亚烷基，取代基选自氰基或卤素原子；
R17、R18各自独立地选自经取代或未经取代的C1-12的烷基、经取代或未经取代的C2-12的烯基、经取代或未经取代的C1-12的烷氧基、经取代或未经取代的C1-12的酰氧基；
所述Ln+阳离子基团选自Li+、K+、Na+、Mn2+、Al3+中的至少一种。
在一些实施例中，所述电解液还包括含硫氧双键的环状化合物，所述含硫氧双键的环状化合物包括式II所示化合物：
其中，A11选自取代或未经取代的C1-4的亚烷基、取代或未经取代的C2-4的亚烯基、取代或未经取代的C1-6的链亚杂烷基，经取代时，各取代基独立地选自卤原子、C1-3的烷基、C2-4的烯基或C1-3的氟代烷基；
所述杂亚烷基中杂原子的个数为1至5，所述链亚杂烷基中的杂原子选自O、N、P或S；
基于所述电解液的质量，所述含硫氧双键的环状化合物的质量百分含量为b％，所述b的取值范围为0.01-5。
在一些实施例中，所述T-阴离子基团包括PF6 -、F-、NO3 -、PO2F2 -、BF4 -、(FSO2)2N-、
中的至少一种。
在一些实施例中，基于所述电解液的质量，所述式I化合物的质量百分含量为a％，所述a的取值范围为0.005-10。
在一些实施例中，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％，所述含硫氧双键的环状化合物的质量百分含量为b％，所述b与所述a满足关系：b＞a。
在一些实施例中，所述式I化合物包括以下化合物中的至少一种：
在一些实施例中，所述含硫氧双键的环状化合物包括以下化合物中的至少一种：
在一些实施例中，所述的电解液满足以下条件至少一者：
(1)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％，所述a的取值范围为0.005-3；
(2)基于所述电解液的质量，所述含硫氧双键的环状化合物的质量百分含量为b％，所述b的取值范围为0.05-3。
在一些实施例中，所述电解液进一步包含锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、高氯酸锂或三氟甲磺酸锂的至少一种。
在一些实施例中，基于所述电解液的质量，所述锂盐的质量百分含量为c％，5＜c＜15。
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。
本申请至少包括如下有益效果：
本申请的电解液可有效改善电化学装置的电化学装置的大倍率放电性能、高温存储性能及安全性能。
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“式I”、“式II”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取代的或未取代的。
(电解液)
在一些实施例中，电解液包括式I所示化合物：
其中，Q选自经取代或未经取代的C1-6的亚烷基、经取代或未经取代的C2-6的亚烯基、经取代或未经取代的C1-6的链亚杂烷基；经取代时，各取代基独立地选自氰基或卤素原子；
所述链亚杂烷基中杂原子的个数为1至5，所述链亚杂烷基中的杂原子选自O；
M选自
R+选自以下阳离子中的任意一种：
其中，R11、R12、R13、R14和R15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C1-10的烷基、经取代或未经取代的C2-10的烯基、经取代或未经取代的C2-10的炔基、经取代或未经取代的C2-10的杂环基团中的任意一种，经取代时，取代基为卤素原子；
所述R11、R12、R13、R14和R15中的任意两个基团之间可以键合形成环结构；
所述取代或未经取代的C2-10的杂环基团包括经取代或未经取代的C6-10的芳杂环基、经取代或未经取代的C2-10的脂杂环基，其中，所述杂原子选自N或O；
R16选自取代或未取代的C1-3的亚烷基，取代基选自氰基或卤素原子；
R17、R18各自独立地选自经取代或未经取代的C1-12的烷基、经取代或未经取代的C2-12的烯基、经取代或未经取代的C1-12的烷氧基、经取代或未经取代的C1-12的酰氧基；
所述Ln+阳离子基团选自Li+、K+、Na+、Mn2+、Al3+中的至少一种。
上述R+化合物中的*表示该化合物中N元素与式I中Q的连接部位。
当电解液中含有式I化合物时，式I化合物能在负极表面形成稳定的固体电解质(SEI)膜，提高负极界面的稳定性，减少负极与电解液间的副反应，降低产气；当式I化合物含量过低时，改善作用不明显，当式I化合物含量过高时，其形成的SEI膜的阻抗较大，增加极化，或无法在电解液中溶解，影响电化学装置的大倍率放电性能。适量的式I化合物可同步提升负极界面的成膜稳定性及热稳定性，提升电化学装置的大倍率放电性能、高温存储性能及安全性能，其中，以电化学装置在大倍率放电下的容量保持率的提高来说明其大倍率放电性能性能的提升，以电化学装置的热箱测试通过率的提高来说明其安全性能的提升，以电化学装置高温存储后的容量恢复率的提高来说明其高温存储性能的提升。
在一些实施例中，所述电解液还包括含硫氧双键的环状化合物，所述含硫氧双键的环状化合物包括式II所示化合物：
其中，A11选自取代或未经取代的C1-4的亚烷基、取代或未经取代的C2-4的亚烯基、取代或未经取代的C1-6的链亚杂烷基，经取代时，各取代基独立地选自卤原子、C1-3的烷基、C2-4的烯基或C1-3的氟代烷基；
所述杂亚烷基中杂原子的个数为1至5，所述链亚杂烷基中的杂原子选自O、N、P或S；
基于所述电解液的质量，所述含硫氧双键的环状化合物的质量百分含量为b％，所述b的取值范围为0.01-5。
在电解液中添加含硫氧双键的环状化合物可以进一步改善电化学装置的高温存储性能，是由于含硫氧双键的环状化合物能在正负极界面形成保护膜，形成的保护膜具有紧密结构但阻抗较低，该保护膜不仅能够有效抑制过渡金属溶出还能对电极界面进行较好的保护作用，减少电极与电解液之间的副反应，显著提高电化学装置的高温存储容量恢复率，提升电化学装置的高温存储性能。
在一些实施例中，所述T-阴离子基团包括PF6 -、F-、NO3 -、PO2F2 -、BF4 -、(FSO2)2N-、
中的至少一种。
在一些实施例中，基于所述电解液的质量，所述式I化合物的质量百分含量为a％，所述a的取值范围为0.005-10。
在一些实施例中，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％，所述含硫氧双键的环状化合物含量为b％，所述b与所述a满足关系：b＞a。含硫氧双键的环状化合物可以在正负极界面均能形成保护膜，并且形成的保护膜阻抗较小，而式I化合物在负极界面形成的SEI膜阻抗较大，当式I所示的化合物含量a％与含硫氧双键的环状化合物含量b％，满足：b＞a时，较多的含硫氧双键的环状化合物可在正负极界面形成低阻抗的保护膜，且界面保护膜的阻抗较低，共同提升电化学装置的大倍率放电性能、高温存储性能和安全性能。
在一些实施例中，所述式I化合物包括以下化合物中的至少一种：
在一些实施例中，所述含硫氧双键的环状化合物包括以下化合物中的至少一种：
在一些实施例中，所述电解液满足以下条件至少一者：
(1)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％，所述a的取值范围为0.005-3；
(2)基于所述电解液的质量，所述含硫氧双键的环状化合物的质量百分含量为b％，所述b的取值范围为0.05-3。
在一些实施例中，所述电解液进一步包含锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、高氯酸锂或三氟甲磺酸锂中的至少一种；基于所述电解液的质量，所述锂盐的质量百分含量为c％，5＜c＜15。
对于本申请的上述添加剂，当电解液中含有式I所示化合物时，电解液中还可加入含硫氧双键的环状化合物和锂盐化合物。式I所示化合物、锂盐和含硫氧双键的环状化合物在电解液中的组合使用，可降低锂离子的传输阻抗，可以进一步改善电化学装置的高温存储性能、大倍率放电性能和安全性能。
在一些实施例中，所述电解液还包括有机溶剂，所述有机溶剂可以包括碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物、砜类化合物中的至少一种。作为示例，所述有机溶剂包括但不限于碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、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)、碳酸亚丁酯(BC)、甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(PA)、丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、丁酸甲酯(MB)、丁酸乙酯(EB)、1，4-丁内酯(GBL)、环丁砜(SF)、二甲砜(MSM)、甲乙砜(EMS)、二乙砜(ESE)、1，3-二氧环戊烷(DOL)、二甲醚(DME)中的至少一种。上述有机溶剂可以单独使用一种，也可以同时使用两种或三种以上。可选地，上述有机溶剂同时使用两种或三种以上。
(电化学装置)
其次说明本申请的电化学装置。
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。在一些实施例中，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。
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。
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：将正极片、隔离膜和负极片按顺序堆叠，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，将正极片、隔离膜和负极片按顺序堆叠，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。
[正极片]
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。在一些实施例中，正极片包含正极集流体以及设置于正极集流体表面且含有正极活性材料的正极活性材料层。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。正极活性材料可选用本领域技术人员公知的可被用作电化学装置的正极活性物质的且能够可逆地嵌入、脱嵌活性离子的传统公知的物质。
在一些实施例中，在本申请中，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。
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导电剂可以包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、Super P、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、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚六氟丙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。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。
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，通常将正极活性材料及可选的粘结剂和导电剂溶解分散于溶剂中，制成均匀的正极浆料，将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序得到正极极片。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)。
[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。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、铝箔、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。
负极活性物质层包含负极活性物质。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可逆地嵌入、脱嵌活性离子的传统公知的物质或能够可逆地掺杂、脱掺杂活性离子的传统公知的物质。在一些实施例中，可逆地嵌入/脱嵌锂离子的材料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。在一些实施例中，碳材料包括人造石墨。
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、Super P、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。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。
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。
[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，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。
在一些实施例中，所述隔离膜包括基材层和表面处理层。所述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。在一些实施例中，所述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。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。
在一些实施例中，隔离膜表面还可以设置有表面处理层。所述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。在一些实施例中，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。在一些实施例中，所述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。所述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。在一些实施例中，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。
本申请中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。
[壳体]
壳体用于封装电极组件。在一些实施例中，壳体可以为硬壳壳体或柔性壳体。硬壳的材质诸如为金属。柔性壳体诸如为金属塑膜，例如铝塑膜、钢塑膜等。
在一些实施例中，所述正极极片、所述隔离膜和所述负极极片可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件，将电极组件置于壳体内，注入电解液，经过真空封装、静置、化成、整形、分容等工序后可以得到电化学装置。
在一些实施例中，电化学装置配合电路保护板一起使用。
(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。
下面以电化学装置为锂离子电池为例并结合具体实施例，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。
实施例1-31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
在氩气气氛手套箱中，EC、PC和DEC按照质量比为EC∶PC∶DEC＝1∶1∶1配成基础溶剂，溶解锂盐于所述基础溶剂中，获得电解液，锂盐为六氟磷酸锂，占电解液的质量百分含量为12.5％。向电解液中加入按照下述表格1中实施例与对比例中所示的物质和含量。
(2)正极片的制备
将正极活性材料LiMn2O4、导电剂Super P以及粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按照约96∶2∶2的重量比混合在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，搅拌均匀得到浆料。将此浆料涂覆于正极集流体铝箔上，烘干、冷压得到正极活性物质层，然后再经过裁片、分切及焊接极耳得到正极。
(3)隔离膜的制备
以聚乙烯(PE)多孔薄膜作为隔离膜。
(4)负极片的制备
将人造石墨、导电剂Super P、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按照重量比95∶2∶2∶1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。将此浆料涂覆在负极集流体铜箔上，烘干、冷压得到负极活性物质层，然后再经过裁片、分切及焊接极耳得到负极。
(5)锂离子电池的制备
将正极、隔离膜、负极按顺序叠好，使隔离膜处于正极和负极之间起到隔离的作用，然后卷绕得到电芯；将电芯置于铝塑膜中，将上述制备好的电解液注入到干燥后的电芯中，经过真空封装、静置、化成、整形、容量测试等工序，即完成锂离子电池的制备。
随后对以下实施例及对比例的锂离子电池进行性能测试。
接下来对锂离子电池性能进行测试。
(1)大倍率放电容量保持率
将实施例及对比例的锂离子电池成品置于45℃恒温箱中，静置30分钟，使锂离子电池达到恒温。将达到恒温的锂离子电池以0.5C恒流充电至电压为4.2V，然后以4.2V恒压充电至电流0.05C，静置10分钟，接着以0.2C恒流放电至电压为2.8V，记录放电容量为D0，再以0.5C恒流充电至电压为4.2V，然后以4.2V恒压充电至电流0.05C，静置10分钟，然后以3C的电流放电至2.8V，记录放电容量为D1。
放电容量保持率＝D1/D0×100％
(2)高温存储性能测试
60℃0％SOC容量恢复率测试：将锂离子电池置于25℃的恒温箱中搁置5分钟，以1C的倍率恒流充电至4.2V，再恒压充电至电流0.05C，之后搁置5分钟，以1C倍率恒流放电至2.8V，记录此时的放电容量，随后将锂离子电池置入60℃的烘箱中存储30天，之后，将锂离子电池取出并置于25℃的恒温箱中搁置3小时。并按以下流程测试容量恢复：以1C倍率恒流放电至2.8V，再以1C的倍率恒流充电至4.2V，恒压充电至电流0.05C，接着以1C恒流放电至电压为2.8V，记录此时的放电容量：
容量恢复率＝高温存储后放电容量/高温存储前放电容量×100％。
(3)热箱测试
将锂离子电池置于25℃恒温箱中，静置30分钟，使锂离子电池达到恒温。以0.5C恒流充电至4.2V，恒压充电至电流为0.05C。之后将锂离子电池转移至热箱中，以2℃/min的速率升温至140℃，并保持30min。通过的标准为锂离子电池不燃烧、不爆炸，每个实施例或对比例制得的锂离子电池各测试10个，记录通过测试的个数。
电解液中各物质的含量均是基于电解液的质量计算得到。
具体测试结果如下：
表1实施例1-32和对比例1-2的参数
表1中实施例1-16与对比例1相比，可以看出，在电解液中添加式I化合物，可以显著改善锂离子电池的大倍率放电性能、高温存储性能及热箱性能，这是由于式I化合物能在负极表面可以形成稳定的SEI膜，抑制锂离子电池循环过程和存储过程中电解液与负极之间的副反应，减少电解液中溶剂和其他成膜添加剂的消耗，适量的式I化合物可同步提升负极的界面成膜稳定性及热稳定性，提升锂离子电池的大倍率放电、高温存储及安全性能。
通过实施例17-32以及对比例1、2相比可知，在电解液中添加式II所示的含硫氧双键的环状化合物可以进一步改善电池的高温存储性能，这是由于含硫氧双键的环状化合物能在正负极界面形成结构致密但低阻抗的保护膜，保护膜能够有效抑制过渡金属的溶出和保护电极界面，减少电极与电解液间的副反应，随着添加含量的增加，对高温存储性能的改善较显著，但是当添加含量过高时，会增加形成的保护膜的阻抗，影响电化学装置的大倍率放电性能。
上述公开特征并非用来限制本公开的实施范围，因此，以本公开权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本公开的权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种电解液，包括式I所示化合物：
其中，Q选自经取代或未经取代的C1-6的亚烷基、经取代或未经取代的C2-6的亚烯基、经取代或未经取代的C1-6的链亚杂烷基；经取代时，各取代基独立地选自氰基或卤素原子；
所述链亚杂烷基中杂原子的个数为1至5，所述链亚杂烷基中的杂原子选自O；
M选自
R+选自以下阳离子中的任意一种：
其中，R11、R12、R13、R14和R15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C1-10的烷基、经取代或未经取代的C2-10的烯基、经取代或未经取代的C2-10的炔基、经取代或未经取代的C2-10的杂环基团中的任意一种，经取代时，取代基为卤素原子；
所述R11、R12、R13、R14和R15中的任意两个基团之间可以键合形成环结构；
所述取代或未经取代的C2-10的杂环基团包括经取代或未经取代的C6-10的芳杂环基、经取代或未经取代的C2-10的脂杂环基，其中，所述杂原子选自N或O；
R16选自取代或未取代的C1-3的亚烷基，取代基选自氰基或卤素原子；
R17、R18各自独立地选自经取代或未经取代的C1-12的烷基、经取代或未经取代的C2-12的烯基、经取代或未经取代的C1-12的烷氧基、经取代或未经取代的C1-12的酰氧基；
所述Ln+阳离子基团选自Li+、K+、Na+、Mn2+、Al3+中的至少一种；
所述Tˉ阴离子基团包括PF6ˉ、Fˉ、NO3ˉ、PO2F2ˉ、BF4ˉ、(FSO2)2Nˉ、
中的至少一种；
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％，所述a的取值范围为0.005-10。
2.根据权利要求1所述的电解液，其中，
所述电解液还包括含硫氧双键的环状化合物，所述含硫氧双键的环状化合物包括式II所示化合物：
其中，A11选自取代或未经取代的C1-4的亚烷基、取代或未经取代的C2-4的亚烯基、取代或未经取代的C1-6的链亚杂烷基，经取代时，各取代基独立地选自卤原子、C1-3的烷基、C2-4的烯基或C1-3的氟代烷基；
所述链亚杂烷基中杂原子的个数为1至5，所述链亚杂烷基中的杂原子选自O、N、P或S；
基于所述电解液的质量，所述含硫氧双键的环状化合物的质量百分含量为b％，所述b的取值范围为0.01-5；
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％，
所述b与所述a满足关系：b＞a。
3.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述式I化合物包括以下化合物中的至少一种：
4.根据权利要求2所述的电解液，其中，所述含硫氧双键的环状化合物包括以下化合物中的至少一种：
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电解液，其中，
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％，所述a的取值范围为0.005-3。
6.根据权利要求2或4所述的电解液，其中，
基于所述电解液的质量，所述含硫氧双键的环状化合物的质量百分含量为b％，所述b的取值范围为0.05-3。
7.根据权利要求2或4所述的电解液，满足：
(1)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％，所述a的取值范围为0.005-3；
(2)基于所述电解液的质量，所述含硫氧双键的环状化合物的质量百分含量为b％，所述b的取值范围为0.05-3。
8.一种电化学装置，包括正极、负极、隔离膜、以及权利要求1-7中任一项所述的电解液。
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