CN115347241A

CN115347241A - 电化学装置及电子装置

Info

Publication number: CN115347241A
Application number: CN202211256698.4A
Authority: CN
Inventors: 张珊; 闫宁; 郑湘岭
Original assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Current assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Priority date: 2022-10-14
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2022-11-15
Anticipated expiration: 2042-10-14
Also published as: CN115347241B

Abstract

本申请提供了一种电化学装置及电子装置，电化学装置包括负极极片和电解液。负极极片包括负极集流体以和负极活性材料层，负极活性材料层包括负极活性材料。电解液包括碳酸丙烯酯和氟代碳酸乙烯酯。其中，碳酸丙烯酯在电解液中的重量分数a与负极活性材料层在负极集流体的单面涂布重量X满足如下关系：0＜a/X≤1.2，其中，X单位为g/1540mm²。在本申请提供的电化学装置中，可使电化学装置具有良好的高温存储性能和高温循环性能。

Description

电化学装置及电子装置

技术领域

本申请涉及电化学装置技术领域，具体涉及一种电化学及电子装置。

背景技术

电化学装置由于具有能量密度高、重量轻、循环性能好等优点，在电子产品中得到了广泛的应用。随着电子类产品向轻薄化和便携化的发展，消费者对电化学装置的需求也不断增加，因此，亟需提高电化学装置的高温存储性能和高温循环性能，以满足消费者的需求。

发明内容

本申请提供了一种电化学装置及电子装置，该电化学装置具有良好的高温存储性能和高温循环性能。

第一方面，本申请实施例提供了一种电化学装置，包括负极极片和电解液。负极极片包括负极集流体和负极活性材料层，负极活性材料层包括负极活性材料。电解液包括碳酸丙烯酯和氟代碳酸乙烯酯。其中，基于电解液的重量，碳酸丙烯酯的重量分数为a，负极活性材料层在负极集流体的单面涂布重量为X g/1540mm²，满足：0＜a/X≤1.2，优选地，0.5≤a/X≤1。

在本申请提供的电化学装置中，电解液包括碳酸丙烯酯和氟代碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯和氟代碳酸乙烯酯能够发挥协同作用，有利于在负极极片表面形成稳定的SEI膜，并且碳酸丙烯酯在电解液中的重量分数a与负极活性材料层在负极集流体的单面涂布重量X满足0＜a/X≤1.2的关系，可有助于电解液浸润负极极片，以增强离子在负极活性材料层中的传输，进而使电化学装置的高温存储性能和高温循环性能得到提高，从而使电化学装置具有良好的高温存储性能和高温循环性能。

根据本申请第一方面前述任一实施例，碳酸丙烯酯的重量分数a满足：0%＜a≤20%；优选地，8%≤a≤15%。

根据本申请第一方面前述任一实施例，基于电解液的重量，氟代碳酸乙烯酯的重量分数为b，满足：2%≤b≤12%；优选地，4%≤b≤8%，0.8≤a/b≤1.7。

根据本申请第一方面前述任一实施例，电解液还包括羧酸酯，其中，基于电解液的重量，羧酸酯的重量分数m为5%至60%。

根据本申请第一方面前述任一实施例，羧酸酯包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯或丁酸丁酯中的至少一种。

根据本申请第一方面前述任一实施例，电解液还包括第一化合物，第一化合物包括碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯或碳酸丁烯酯中的至少一种。

根据本申请第一方面前述任一实施例，基于电解液的重量，第一化合物的重量分数为n；其中，羧酸酯的重量分数m、碳酸丙烯酯的重量分数a、氟代碳酸乙烯酯的重量分数b和第一化合物的重量分数n之间满足：0.2≤m/(n+a+b)≤2.5；优选地，1.5≤m/(n+a+b)≤2.2。

根据本申请第一方面前述任一实施例，电解液还包括二腈类化合物和/或三腈类化合物。

根据本申请第一方面前述任一实施例，基于电解液的重量，二腈类化合物的重量分数为d，三腈类化合物的重量分数为e，二腈类化合物的重量分数d满足：0%≤d≤10%，三腈类化合物的重量分数e满足：2%≤e≤5%。

根据本申请第一方面前述任一实施例，二腈类化合物的重量分数d与三腈类化合物的重量分数e之间满足：

（i）2%≤d+e≤8%，优选地，4%≤d+e≤7%；

（ii）0.6≤d/e≤1.5，优选地，0.8≤d/e≤1.2。

根据本申请第一方面前述任一实施例，二腈类化合物包括丙二腈、丁二腈、戊二腈、己二腈、辛二腈、对苯二腈、十四烷二腈、偶氮丙二腈、亚甲基戊二腈或戊烯二腈中的至少一种；

三腈类化合物包括1,2,4-丁三腈、1,3,5-苯三腈、2,4,6-三氟苯-1,3,5-三腈、2-溴苯-1,3,5-三腈、1,3,6-己烷三腈、1，2，3-丙三甲腈、1,3,5-戊三甲腈或1,2,6-己三甲腈中的至少一种。

根据本申请第一方面前述任一实施例，负极活性材料层的单面涂布重量X满足：0.1g/1540mm²≤X≤0.25g/1540mm²，优选地，0.15g/1540mm²≤X≤0.20g/1540mm²。

根据本申请第一方面前述任一实施例，负极活性材料层包括第一负极活性材料层和第二负极活性材料层。第一负极活性材料层设置于负极集流体的至少一个表面。第二负极活性材料层设置于第一负极活性材料层的背离负极集流体的表面，在第二负极活性材料层中，负极活性材料包含无定形碳包覆的石墨。

根据本申请第一方面前述任一实施例，基于第二负极活性材料层的重量，无定形碳包覆的石墨的重量分数Y满足：10%≤Y≤50%。

第二方，本申请实施例提供了一种电子装置，包括本申请第一方面的任一实施例中的电化学装置。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

具体实施方式

以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”、“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的的描述中，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”、“一个或多个”中“多种”、“多个”的含义是两种(个)以上。

本文公开的替换性要素或实施方式的分组不应被理解为限制。每个组成员可被单独采用和被单独要求保护，或者与该组其它成员或在本文中找到的其它要素以任何组合被采用和要求保护。可以预见到，为了方便和/或可专利性的理由，组中的一个或多个成员可被包含进组中或从中删除。当任何此类包含或删除发生时，说明书在此被看作为含有经过改动的组，因此满足对权利要求书中所用的全部马库什组的书面描述。

在不脱离本申请的保护范围的情况下，在本申请中能进行各种修改和变化，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。因而，本申请意在覆盖落入所对应权利要求（要求保护的范围）及其等同范围内的本申请的修改和变化。需要说明的是，本申请实施例所提供的实施方式，在不矛盾的情况下可以相互组合。

在阐述本申请实施例所提供的保护范围之前，为了便于对本申请实施例理解，本申请首先对相关技术中存在的问题进行具体说明。

电化学装置由于具有能量密度高、重量轻、循环性能好等优点，在电子产品中得到了广泛的应用。随着电子类产品向轻薄化和便携化的发展，消费者对电化学装置的要求也不断提高，因此，高能量密度成为市场的主要需求之一。

在相关技术中，电化学装置的能量密度的提高可以通过增加活性材料的涂布重量实现，然而涂布重量的增加会使得电极极片变厚，这样电解液难以浸润电极材料，从而导致极化增大，锂离子传输受阻，循环性能下降。此外，还可以使用包含低粘度溶剂（例如醚类溶剂）的电解液来增强电解液的流动性，但低粘度溶剂的稳定性不足，还会导致电化学装置的高温存储性能和高温循环性能恶化。

鉴于此，本申请实施例提供了一种电化学装置及电子装置，该电化学装置具有良好的高温存储性能和高温循环性能。

在本申请中，电化学装置包括发生电化学反应的任何装置，它的具体实例包括所有种类的一次电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池或电容器。示例性的，电化学装置为锂二次电池，该锂二次电池可以包括锂金属二次电池、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。

电化学装置

本申请实施例提供了一种电化学装置，包括负极极片和电解液。负极极片包括负极集流体和负极活性材料层，负极活性材料层包括负极活性材料。电解液包括碳酸丙烯酯和氟代碳酸乙烯酯。其中，基于电解液的重量，碳酸丙烯酯的重量分数为a，负极活性材料层在负极集流体的单面涂布重量为X g/1540mm²，满足：0＜a/X≤1.2，优选地，0.5≤a/X≤1。

在本申请的一些实施例中，碳酸丙烯酯在电解液中的重量分数a与负极活性材料层在负极集流体的单面涂布重量X之间的比值a/X可以但不局限于为0.10、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.20、0.21、0.22、0.23、0.24、0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.30、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.40、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.50、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.60、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.66、0.67、0.68、0.69、0.70、0.71、0.72、0.73、0.74、0.75、0.76、0.77、0.78、0.79、0.80、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85、0.86、0.87、0.88、0.89、0.90、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99、1.00、1.01、1.02、1.03、1.04、1.05、1.06、1.07、1.08、1.09、1.10、1.11、1.12、1.13、1.14、1.15、1.16、1.17、1.18、1.19、1.20。

负极极片

负极极片可以在负极集流体的一个表面设置负极活性材料层，也可以在负极集流体的两个表面设置负极活性材料层，本申请实施例对此不做特别限定。

负极集流体可以为金属箔材或多孔金属板，例如铜、镍、钛、铁等金属或它们的合金的箔材或多孔板。在本申请的一些实施例中，负极集流体为铜箔。

在本申请的一些实施例中，负极活性材料层在负极集流体的单面涂布重量X满足：0.1g/1540mm²≤X≤0.25g/1540mm²。

在上述这些实施例中，负极活性材料层在负极集流体的单面涂布重量X设置在上述合适范围内，不仅有利于提高电化学装置的能量密度，而且还可使电解液容易浸润负极极片，以增强离子在负极活性材料层中的传输，进而降低电化学装置的阻抗。

在本申请的另一些实施例中，负极活性材料层在负极集流体的单面涂布重量X满足：0.15g/1540mm²≤X≤0.20g/1540mm²。

示例性的，负极活性材料层在负极集流体的单面涂布重量X可以但不限于为0.10g/1540mm²、0.11g/1540mm²、0.12g/1540mm²、0.13g/1540mm²、0.14g/1540mm²、0.15g/1540mm²、0.16g/1540mm²、0.17g/1540mm²、0.18g/1540mm²、0.19g/1540mm²、0.20g/1540mm²、0.21g/1540mm²、0.22g/1540mm²、0.23g/1540mm²、0.24g/1540mm²、0.25g/1540mm²。

在本申请的一些实施例中，负极活性材料层包括第一负极活性材料层和第二活性材料层，第一负极活性材料层设置于负极集流体的至少一个表面，第二负极活性材料层设置于第一负极活性材料层的背离负极集流体的表面，在第二负极活性材料层中，负极活性材料包含无定形碳包覆的石墨。

在上述这些实施例中，负极活性材料层包括第一负极活性材料层和第二负极活性材料层，且第一负极活性材料层设置于负极集流体的至少一个表面，第二负极活性材料层设设置于第一负极活性材料层的背离负极集流体的表面，双层活性材料层的设置可有利于提高电化学装置的动力学性能。

在第一负极活性材料层中，其所包含的负极活性材料可以为硅、硅氧化合物（SiO_x，0＜x≤2）、硅合金、硅-碳复合物、石墨、中间相微碳球（MCMB）、硬碳、软碳、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO₂、尖晶石结构的钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂、Li-Al合金或金属锂等中的至少一种。通过选择上述范围内的材料，有利于提高电化学装置的能量密度。

在第二负极活性材料层中，其所包含的负极活性材料可以为无定形碳包覆的石墨，该无定形碳包覆的石墨可进一步有利于提高电化学装置的动力学性能。

在本申请的一些实施例中，基于第二负极活性材料层的总重量，无定形碳包覆的石墨的重量分数Y满足如下关系：10%≤Y≤50%。无定形碳包覆的石墨的重量分数Y设置在上述合适范围内，进一步有利于提高电化学装置的动力学性能的同时，还可以降低电化学装置的阻抗和电解液的消耗。

示例性的，基于第二负极活性材料层的总重量，无定形碳包覆的石墨的重量分数Y可以但不局限于为10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%。

在本申请的一些实施例中，负极活性材料层还包括粘结剂，该粘结剂可以选自丁苯橡胶（SBR）、聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酸钠（PAAS）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）、聚甲基丙烯酸（PMAA）及羧甲基壳聚糖（CMCS）中的至少一种。

在本申请的一些实施例中，负极活性材料层还包括导电剂，该导电剂可以选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。

在本申请的一些实施例中，负极活性材料层还可以包括其他助剂，例如增稠剂（如羧甲基纤维素钠（CMC-Na））等。

但本申请并不限定于上述材料，本申请的负极极片还可以使用可被用作负极活性材料、导电剂、粘结剂和增稠剂的其它公知材料。

本申请中的负极极片可以按照本领域常规方法制备。例如，将负极活性材料、导电剂、粘结剂和增稠剂分散于溶剂中，溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮（NMP）或去离子水，形成均匀的负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干、冷压后得到负极活性材料层，得到负极极片。

正极极片

正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面且包括正极活性材料的正极活性材料层。

可以理解的是，正极极片可以在正极集流体的一个表面设置正极活性材料层，也可以在正极集流体的两个表面设置正极活性材料层，本申请实施例对此不做特别限定。

正极集流体可以为金属箔材或多孔金属板，例如铝、铜、镍、钛、铁等金属或它们的合金的箔材或多孔板。在本申请的一些实施例中，正极集流体为铝箔。

在本申请的一些实施例中，正极活性材料可以选自磷酸锰铁锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂等橄榄石结构材料，NCM811、NCM622、NCM523、NCM333等三元结构材料，钴酸锂材料，锰酸锂材料，其它能够脱嵌锂的金属氧化物等中的至少一种。

在本申请的一些实施例中，正极活性材料层还包括粘合剂，该粘合剂提高正极活性材料颗粒彼此间的结合，并且还提高正极活性材料与集流体的结合。示例性的，粘合剂可以选自聚乙烯醇、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1，1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸（酯）化的丁苯橡胶、环氧树脂或尼龙等中的至少一种。

在本申请的一些实施例中，正极活性材料层还包括导电剂，该导电剂选自基于碳的材料、基于金属的材料、导电聚合物和它们的混合物中至少一种。示例性的，基于碳的材料选自碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、碳纳米管或其任意组合。基于金属的材料选自金属粉、金属纤维、铜、镍、铝或银。导电聚合物为聚亚苯基衍生物。

本申请中的正极极片可以按照本领域常规方法制备。例如，将活性材料、导电材料和粘合剂分散于N-甲基吡咯烷酮（NMP）中混合，形成均匀的正极浆料，将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压、裁片、分切和再干燥后，得到正极极片。

隔离膜

隔离膜可以为聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯或它们的多层复合膜。

在本申请的一些实施例中，隔离膜为单层隔离膜或多层隔离膜。

本申请实施例对隔离膜的形态和厚度没有特别限制。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。

电解液

在电化学装置中，电解液是离子传输的载体，能够在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用，是电化学装置获得良好循环性能等优点的保证。

在本申请的实施例中，电解液包括碳酸丙烯酯（简称PC）和氟代碳酸乙烯酯（简称FEC），碳酸丙烯酯和氟代碳酸乙烯酯能够协同作用，有利于在负极极片表面形成稳定的SEI膜，并且碳酸丙烯酯在电解液中的重量分数a与负极活性材料层在负极集流体的单面涂布重量X满足0＜a/X≤1.2的关系时，适量的碳酸丙烯酯能够在不影响负极活性材料结构的前提下，改善电解液对负极极片的浸润性，减少电解液在负极活性材料层内部的副反应，进而使电化学装置的高温存储性能和高温循环性能得到提高，从而使电化学装置具有良好的高温存储性能和高温循环性能。

在本申请的一些实施例中，碳酸丙烯酯在电解液中的重量分数a满足：0%＜a≤20%。碳酸丙烯酯在电解液中的重量分数a设置在上述合适范围内，可有助于在负极极片的表面形成稳定的SEI膜，并且还对该SEI膜起到保护作用。

在本申请的另一些实施例中，碳酸丙烯酯在电解液中的重量分数a满足：8%a≤15%。

示例性的，碳酸丙烯酯在电解液中的重量分数a可以但不局限于为1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%。

在本申请的一些实施例中，基于电解液的重量，氟代碳酸乙烯酯的重量分数为b，氟代碳酸乙烯酯的重量分数b满足：2%≤b≤12%。氟代碳酸乙烯酯在电解液中的重量分数b设置在上述合适范围内，能够与碳酸丙烯酯协同作用，不仅可以在负极极片的表面形成稳定的SEI膜，而且还可以提高电化学装置的高温存储性能和高温循环性能，并减少电化学装置中所产生的气体。

在本申请的另一些实施例中，氟代碳酸乙烯酯的重量分数b满足：4%≤b≤8%，0.8≤a/b≤1.7。当氟代碳酸乙烯和碳酸丙烯酯的含量满足上述范围时，电化学装置的高温循环性能和存储性能得到进一步改善，这可能是由于氟代碳酸乙烯和碳酸丙烯酯在上述含量范围内，能够抑制极片副反应的发生，减少产气。

示例性的，氟代碳酸乙烯酯在电解液中的重量分数b可以但不局限于为2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%。

在本申请的一些实施例中，电解液还包括羧酸酯，该羧酸酯能够有助于提高电解液的稳定性。

在本申请的一些实施例中，羧酸酯包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯（n-Propyl propionate，简称PP）、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸丁酯中的至少一种。

在本申请的一些实施例中，电解液还包括第一化合物，第一化合物包括碳酸乙烯酯（简称EC）、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯和碳酸丁烯酯中的至少一种。

在本申请的一些实施例中，基于电解液的重量，第一化合物的重量分数为n；其中，羧酸酯的重量分数m、碳酸丙烯酯的重量分数a、氟代碳酸乙烯酯的重量分数b和第一化合物的重量分数n之间满足：0.2≤m/(n+a+b)≤2.5。m/(n+a+b)的比值设置在上述合适范围内，不仅有利于提高电化学装置的高温循环性能，还有助于提高电化学装置的动力学性能以及降低其阻抗。

在本申请的另一些实施例中，羧酸酯的重量分数m、碳酸丙烯酯的重量分数a、氟代碳酸乙烯酯的重量分数b和第一化合物的重量分数n之间满足：1.5≤m/(n+a+b)≤2.2。

示例性的，m/(n+a+b)的比值可以但不局限于为0.2-0.3、0.31-0.40、0.41-0.50、0.51-0.60、0.61-0.70、0.71-0.80、0.81-0.90、0.91-1.00、1.01-1.1、1.11-1.20、1.21-1.30、1.31-1.40、1.41-1.50、1.51-1.60、1.61-1.70、1.71-1.80、1.81-1.90、1.91-2.0、2.01-2.1、2.11-2.2、2.21-2.3、2.31-2.4、2.41-2.5。

在本申请的一些实施例中，电解液还包括二腈类化合物和/或三腈类化合物。二腈类化合物和三腈类化合物可以抑制碳酸丙烯酯和氟代碳酸乙烯酯在负极极片表面SEI膜的分解和再生，提高电化学装置的高温循环性能。

在本申请的一些实施例中，基于电解液的重量，二腈类化合物的重量分数为d，二腈类化合物的重量分数d满足如下关系：0%≤d≤10%。二腈类化合物的重量分数d设置在上述范围内，可进一步有助于在负极极片表面形成稳定的SEI膜，提高电化学装置的高温循环性能。

示例性的，二腈类化合物的重量分数但不局限于为0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%。

在本申请的一些实施例中，基于电解液的重量，三腈类化合物的重量分数为e，三腈类化合物的重量分数e满足如下关系：2%≤e≤5%。三腈类化合物的重量分数e设置在上述范围内，可进一步有助于在负极极片表面形成稳定的SEI膜，提高电化学装置的高温循环性能。

示例性的，三腈类化合物的重量分数e但不局限于为2%、3%、4%、5%。

在本申请的一些实施例中，二腈类化合物的重量分数d与三腈类化合物的重量分数e之间满足满足：

（i）2%≤d+e≤8%，优选地，4%≤d+e≤7%；

（ii）0.6≤d/e≤1.5，优选地，0.8≤d/e≤1.2。

在上述这些实施例中，二腈类化合物的重量分数d与三腈类化合物的重量分数e满足上述关系，在提高电化学装置的高温循环性能的同时，还可降低析腈的发生。

示例性的，二腈类化合物包括丙二腈、丁二腈、戊二腈、己二腈、辛二腈、对苯二腈、十四烷二腈、偶氮丙二腈、亚甲基戊二腈和戊烯二腈中的至少一种。三腈类化合物包括1,2,4-丁三腈、1,3,5-苯三腈、2,4,6-三氟苯-1,3,5-三腈、2-溴苯-1,3,5-三腈、1,3,6-己烷三腈、1，2，3-丙三甲腈、1,3,5-戊三甲腈和1,2,6-己三甲腈中的至少一种。

在本申请的实施例中，在保证电化学装置的高温循环性能的前提下，还需要提高电化学装置的充放电性能，因此，电解液还包括锂盐，本申请实施例对锂盐的具体材料不做特别限定，可以为本领域常用的锂盐，示例性的，锂盐可以选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中的至少一种。

电解液可以按照本领域常规方法制备。例如，可以将有机溶剂、锂盐、可选的添加剂混合均匀，得到电解液，其中，各物料的添加顺序并没有特别的限制。

壳体

正极极片、隔离膜和负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正极极片和负极极片之间，然后经绕卷可得到电极组件，将电极组件置于壳体内，再注入电解液，经过真空封装、静置、化成，抽气成型等工序后可以得到电化学装置。

壳体可以为硬壳壳体或柔性壳体。示例性的，硬壳壳体的材质可以为金属。柔性壳体的材质可以为金属塑膜，例如铝塑膜、钢塑膜等。

电子装置

本申请第二方面提供了一种电子装置，其包括本申请第一方面提供的电化学装置。本申请提供的电化学装置不仅具有良好的高温存储性能和高温循环性能以及较高的能量密度，从而本申请提供的电子装置具有良好的高温存储性能和高温循环性能以及较高的能量密度。

本申请实施例对电子装置没有特别限制，其可以是用于现有技术中已知的任何电子装置。在本申请的一些实施例中，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。

下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。

以下实施例为了方便说明，以电化学装置为锂离子二次电池为例，对电化学装置及其制造方法进行详细说明。

实施例1-1

（1）电解液制备

在充满氩气的手套箱中（水含量＜10ppm，氧气含量＜1ppm），将碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）按重量比1:3均匀混合，在加入LiPF₆搅拌均匀，形成基础电解液，其中LiPF₆的含量为15wt%。

在向基础电解液中添加PC和FEC，得到电解液。

（2）正极极片制备

将正极活性材料钴酸锂（LiCoO₂）、导电剂碳纳米管（CNT）、粘结剂聚偏二氟乙烯按照重量比95:2:3加入N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶剂中，在真空搅拌机的作用下搅拌，形成均匀的正极浆料，然后将正极浆料均匀涂覆于正极集流体铝箔上；在85℃下烘干后经过冷压、裁片、分切后，在85℃的真空条件下干燥4h，得到正极极片。

（3）负极极片制备

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）按照重量比95:2:3在适量的去离子水溶剂中充分搅拌混合，形成均匀的负极浆料，将该负极浆料涂覆于负极集流体铜箔上，经烘干、冷压后，在负极集流体的表面形成第一负极活性材料层；

将负极活性材料无定形碳包覆的石墨、粘结剂丁苯橡胶（SBR）、增稠剂羧甲基纤维素钠（CMC）按照重量比95:2:3在适量的去离子水溶剂中充分搅拌混合，形成均匀的负极浆料，将该负极浆料涂覆于第一负极活性材料层的背离负极集流体铜箔的表面，经烘干、冷压后，得到负极极片。

（4）隔离膜制备

隔离膜采用聚乙烯隔离膜。

（5）锂离子二次电池的制备

将正极极片、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之间起到隔离的作用，然后卷绕形成电极组件，将电极组件置于壳体中，再将上述制备好的电解液注入壳体中，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，即完成锂离子二次电池的制备。

实施例1-2至1-15以及对比例1-1至1-3

制备方法与实施例1-1的制备方法相似，不同的是：PC和FEC的含量，如表1所示。

实施例2-1至2-5

制备方法与实施例1-4的制备方法相似，不同的是：负极活性材料层包括第一负极活性材料层和第二负极活性材料层，其中，再第二负极活性材料层中，负极活性材料包括无定形碳包覆的石墨，且无定形碳包覆的石墨的含量Y如表2所示。

负极极片制备

将无定形碳材料预先分散在溶剂中，再加入石墨进行液相包覆，得到第二负极活性材料层中的负极活性材料。

第一活性材料层中的负极活性材料采用未包覆处理的石墨。

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）按照重量比95:2:3在适量的去离子水溶剂中充分搅拌混合，形成均匀的负极浆料，将该负极浆料涂覆于负极集流体铜箔上，经烘干后，在负极集流体的表面形成第一负极活性材料层；

实施例3-1至3-7

制备方法与实施例1-4的制备方法相似，不同的是：丙酸丙酯（PP）的含量，如表3所示。

实施例4-1至4-6

实施例4-1至4-4制备方法与实施例2-2的制备方法相似，不同的是：二腈化合物和三腈化合物的含量，如表4所示；实施例4-5至4-6制备方法与实施例3-5的制备方法相似，不同的是：二腈化合物和三腈化合物的含量，如表4所示。

实施例5-1至5-6

制备方法与实施例3-5的制备方法相似，不同的是：二腈化合物和三腈化合物的含量，如表5所示；实施例5-5至5-6制备方法与实施例2-2的制备方法相似，不同的是：二腈化合物和三腈化合物的含量，如表5所示。

测试部分

（1）电池阻抗测试

将锂离子二次电池以0.7C恒流充电至4.5V，然后恒压充电至电流为0.05C。静置10min后，以0.1C恒流放电8h，记录电压V1；静置15min，再次测试电压记为V2，Rss=（V2-V1）/0.1C，作为评估电池阻抗的指标，测试结果如表1-5所示。

（2）高温存储性能测试

在25℃下，测试半充状态下电池的厚度记作D1，之后将锂离子二次电池以0.7C恒流充电至4.5V，然后恒压充电至电流为0.05C，静置10min。将满充电池在85℃静置8h，在25℃下测试厚度记为D2，D2/D1×100%作为评估高温存储性能测试的指标，测试结果如表1所示。

（3）容量保持率测试

在45℃下，将锂离子二次电池以0.7C恒流充电至4.5V，然后恒压充电至电流为0.05C，再用1C恒流放电至3.0V，此时为首次循环。按照上述条件使锂离子二次电池进行500次循环充放电。以首次放电的容量为100%，反复进行充放电循环，至放电容量衰减至80%时，停止测试，记录循环圈数，作为评估高温循环性能测试的指标，测试结果如表1-5所示。

（4）能量密度测试

将锂离子二次电池置于25℃环境下静置60min，随后1C充电到4.25V，恒压充电到0.05C，静置30min，随后1C放电到2.8V，静置30min，记录放电容量E1。

对锂离子二次电池进行称重，得到m。锂离子二次电池的放电电压平台为P，则锂离子二次电池的重量能量密度（Wh/g）为E1*P/m，测试结果如表1所示。

表1列出了实施例1-1至1-15及对比例1-1至1-3的电化学装置所包含不同a的PC和b的FEC以及Rss、85℃存储性能和45℃循环性能。

表1

表2

根据表1，实施例1-1至1-15及对比例1-1至1-3的测试结果经比较可以看出，电解液中的碳酸丙烯酯和氟代碳酸乙烯酯能够发挥协同作用，有利于在负极极片表面形成稳定的SEI膜，并且碳酸丙烯酯在电解液中的重量分数a与负极活性材料层在负极集流体的单面涂布重量X满足0＜a/X≤1.2的关系，可有助于电解液浸润负极极片，以增强离子在负极活性材料层中的传输，进而使电化学装置的高温存储性能和高温循环性能得到提高，从而使电化学装置具有良好的高温存储性能和高温循环性能。当满足0.8≤a/b≤1.7时，电化学装置的45℃循环性能得到进一步提升。

根据表2可知，在实施例1-1至1-5中，随着单面涂布重量的增加，可提高电化学装置的重量能量密度。

表3列出了实施例2-1至2-5与实施例1-4的电化学装置所包含不同Y的无定形碳包覆的石墨以及Rss和45℃循环性能。

表3

根据表3，实施例2-1至2-5与实施例1-4的测试结果经比较可以看出，在第二负极活性材料层中，无定形碳包覆的石墨作为负极活性材料，能够降低电化学装置的电池阻抗Rss。

表4列出实施例3-1至3-7与实施例1-4的电化学装置所包含不同含量的PP以及c、Rss和45℃循环性能，其中，c=m/（n+a+b）,FEC的重量分数b为8%。

表4

根据表4，实施例3-1至3-7与实施例1-4的测试结果经比较可以看出，在电解液中加入羧酸酯溶剂，不仅能够降低电化学装置的电池阻抗Rss，而且还能够进一步提高电化学装置的高温循环性能。

表5列出了实施例4-1至4-4与实施例2-2、实施例4-5至4-6与实施例1-4的电化学装置所包含不同含量（d）的二腈化合物和不同含量（e）的三腈化合物、d+e、d/e以及Rss和45℃循环性能，其中，二腈化合物包括己二腈，三腈化合物包括1,3,6-己烷三腈。

表5

根据表5，实施例4-1至4-4与实施例2-2、实施例4-5至4-6与实施例3-5的测试结果经比较可以看出，腈类化合物能够进一步提高电化学装置的高温循环性能。

表6列出了实施例5-1至5-4与实施例3-5、实施例5-5至5-6与实施例2-2的电化学装置所包含不同含量（d）的二腈化合物和不同含量（e）的三腈化合物、d+e、d/e以及Rss和45℃循环性能，其中，二腈化合物包括己二腈，三腈化合物包括1,3,6-己烷三腈。

表6

根据表6，实施例5-1至5-4与实施例3-5、实施例5-5至5-6与实施例2-2的测试结果经比较可以看出，电解液含有羧酸酯溶剂的情况下，在电解液中加入腈类化合物，能够进一步提高电化学装置的高温循环性能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims

1.一种电化学装置，其特征在于，包括：

负极极片，所述负极极片包括负极集流体和负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性材料；

电解液，所述电解液包括碳酸丙烯酯和氟代碳酸乙烯酯；

其中，基于所述电解液的重量，所述碳酸丙烯酯的重量分数为a，所述负极活性材料层在所述负极集流体的单面涂布重量为X g/1540mm²，满足：0＜a/X≤1.2。

2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述碳酸丙烯酯的重量分数和所述负极活性材料层在所述负极集流体的单面涂布重量X满足0.5≤a/X≤1。

3.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述碳酸丙烯酯的重量分数a满足：0%＜a≤20%。

4.根据权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，所述碳酸丙烯酯的重量分数a满足：8%≤a≤15%。

5.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，基于所述电解液的重量，所述氟代碳酸乙烯酯的重量分数为b，满足：2%≤b≤12%。

6.根据权利要求5所述的电化学装置，其特征在于，所述氟代碳酸乙烯酯的重量分数b满足：4%≤b≤8%，0.8≤a/b≤1.7。

7.根据权利要求5所述的电化学装置，其特征在于，所述电解液还包括羧酸酯，其中，基于所述电解液的重量，所述羧酸酯的重量分数m为5%至60%。

8.根据权利要求7所述的电化学装置，其特征在于，所述羧酸酯包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯或丁酸丁酯中的至少一种。

9.根据权利要求7所述的电化学装置，其特征在于，所述电解液还包括第一化合物，所述第一化合物包括碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯或碳酸丁烯酯中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的电化学装置，其特征在于，基于所述电解液的重量，所述第一化合物的重量分数为n；

其中，所述羧酸酯的重量分数m、所述碳酸丙烯酯的重量分数a、所述氟代碳酸乙烯酯的重量分数b和所述第一化合物的重量分数n之间满足：0.2≤m/(n+a+b)≤2.5。

11.根据权利要求10所述的电化学装置，其特征在于，所述羧酸酯的重量分数m、所述碳酸丙烯酯的重量分数a、所述氟代碳酸乙烯酯的重量分数b和所述第一化合物的重量分数n之间满足：1.5≤m/(n+a+b)≤2.2。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的电化学装置，其特征在于，所述电解液还包括二腈类化合物和/或三腈类化合物。

13.根据权利要求12所述的电化学装置，其特征在于，所述电解液包括所述二腈类化合物和所述三腈类化合物，基于所述电解液的重量，所述二腈类化合物的重量分数为d，所述三腈类化合物的重量分数为e，所述二腈类化合物的重量分数d满足：0%<d≤10%，所述三腈类化合物的重量分数e满足：2%≤e≤5%。

14.根据权利要求13所述的电化学装置，其特征在于，所述二腈类化合物的重量分数d与所述三腈类化合物的重量分数e之间满足：

（i）2%≤d+e≤8%；

（ii）0.6≤d/e≤1.5。

15.根据权利要求14所述的电化学装置，其特征在于，所述二腈类化合物的重量分数d与所述三腈类化合物的重量分数e之间满足：

（i）4%≤d+e≤7%；

（ii）0.8≤d/e≤1.2。

16.根据权利要求12所述的电化学装置，其特征在于，所述二腈类化合物包括丙二腈、丁二腈、戊二腈、己二腈、辛二腈、对苯二腈、十四烷二腈、偶氮丙二腈、亚甲基戊二腈或戊烯二腈中的至少一种；

所述三腈类化合物包括1,2,4-丁三腈、1,3,5-苯三腈、2,4,6-三氟苯-1,3,5-三腈、2-溴苯-1,3,5-三腈、1,3,6-己烷三腈、1,2,3-丙三甲腈、1,3,5-戊三甲腈或1,2,6-己三甲腈中的至少一种。

17.根据权利要求1或2所述的电化学装置，其特征在于，所述负极活性材料层的单面涂布重量X满足：0.1g/1540mm²≤X≤0.25g/1540mm²。

18.根据权利要求17所述的电化学装置，其特征在于，所述负极活性材料层的单面涂布重量X满足：0.15g/1540mm²≤X≤0.20g/1540mm²。

19.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述负极活性材料层包括：

第一负极活性材料层，设置于所述负极集流体的至少一个表面；

第二负极活性材料层，设置于所述第一负极活性材料层的背离所述负极集流体的表面，在所述第二负极活性材料层中，所述负极活性材料包含无定形碳包覆的石墨。

20.根据权利要求19所述的电化学装置，其特征在于，基于所述第二负极活性材料层的重量，所述无定形碳包覆的石墨的重量分数Y满足：10%≤Y≤50%。

21.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求1-20中任一项所述的电化学装置。