CN116031411B

CN116031411B - 一种电化学装置及电子装置

Info

Publication number: CN116031411B
Application number: CN202310323533.2A
Authority: CN
Inventors: 崔辉; 罗世康; 韩军强; 唐超
Original assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Current assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Priority date: 2023-03-30
Filing date: 2023-03-30
Publication date: 2023-06-20
Anticipated expiration: 2043-03-30
Also published as: CN116031411A

Abstract

本申请提供了一种电化学装置及电子装置，其中电化学装置包括正极极片和电解液；正极极片包括正极活性材料层，正极活性材料层包括正极活性材料和正极添加剂，正极添加剂包括磷酸钛铝锂、钛酸镧锂、钽酸镧锂、磷酸锗铝锂、锂镧锆氧、铌掺杂锂镧锆氧或钽掺杂锂镧锆氧中的至少一种，电解液包含式（I）化合物；基于正极活性材料层的质量，正极添加剂的质量百分含量为p%，0.1≤p≤1.2，基于电解液的质量，式（I）化合物的质量百分含量为q%，0.1≤q≤12。将本申请范围内的正极添加剂和式（I）化合物应用于电化学装置，并调控p、q的值在本申请范围内，能够改善电化学装置的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

Description

一种电化学装置及电子装置

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及电子装置。

背景技术

电化学装置，例如锂离子电池，因其能量密度高、循环性能好、环保、安全且无记忆效应等优点，被广泛的应用于便携式电子产品、电动交通、国防航空、能源储备等领域。现有技术中，通过提高锂离子电池的电压，可从正极活性材料的晶体结构中脱出更多的锂离子，从而提高正极活性材料的容量，以提高锂离子电池的能量密度。

但是，随着锂离子电池的电压的进一步升高，锂离子从正极活性材料的晶体结构中脱出会导致一系列不可逆的相变，使得正极活性材料的循环性能大大降低，并且在高压下正极极片和电解液之间的界面副反应增加，电解液分解增加，过渡金属溶出严重，造成正极活性材料的容量衰减，不利于锂离子电池的循环性能。

发明内容

本申请的目的在于提供一种电化学装置及电子装置，以改善电化学装置的循环性能。具体技术方案如下：

本申请第一方面提供了一种电化学装置，其包括正极极片和电解液，正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层，其中，正极活性材料层包括正极活性材料和正极添加剂，正极添加剂包括磷酸钛铝锂、钛酸镧锂、钽酸镧锂、磷酸锗铝锂、锂镧锆氧、铌掺杂锂镧锆氧或钽掺杂锂镧锆氧中的至少一种；基于正极活性材料层的质量，正极添加剂的质量百分含量为p%，0.1≤p≤1.2；电解液包含式（I）化合物：

，其中，R₁选自/>

或/>

，a、b、c、d、e、f、g、h、i、m、n各自独立地为0至10的整数，且c和d不同时为0；基于电解液的质量，式（I）化合物的质量百分含量为q%，0.1≤q≤12。正极极片包括上述正极添加剂、电解液包括上述式（I）化合物并调控p、q的值在本申请范围内，正极添加剂可在正极活性材料与电解液之间形成物理屏障，减少正极活性材料与电解液之间的界面反应；同时，当正极活性材料高度脱锂时，正极添加剂可作为锂源进行补锂，缓解正极活性材料由于脱锂导致的结构相变。但是在电化学装置的循环过程中，正极活性材料持续脱锂，逐渐产生应力应变，所述应力应变会导致正极添加剂与正极活性材料之间的接触有变弱的趋势。当正极添加剂与正极活性材料之间的接触变弱时，正极添加剂对正极活性材料与电解液间界面反应的抑制能力将会变差。此时，通过式（I）化合物可减少上述界面反应，稳定正极活性材料及正极添加剂，维持正极添加剂所提供的上述物理屏障及补锂的作用，从而改善高压下电化学装置的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

在本申请的一些实施方案中，式（I）化合物包括以下化合物：

。

将包括上述范围内的式（I）化合物的电解液应用于电化学装置中，有利于降低过渡金属（例如钴）溶出以及其在负极极片表面沉积的可能性，从而改善电化学装置的循环性能和高温间歇循环性能。

在本申请的一些实施方案中，0.5≤q≤12。通过调控式（I）化合物的质量百分含量在上述范围内，有利于降低过渡金属溶出以及其在负极极片表面沉积的可能性，从而改善电化学装置的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

在本申请的一些实施方案中，0.025≤p/q≤1。通过调控p/q的值在上述范围内，有利于进一步减少正极活性材料与电解液之间的界面反应，降低过渡金属溶出以及其在负极极片表面沉积的可能性，从而改善电化学装置的循环性能和高温间歇循环性能。

在本申请的一些实施方案中，正极添加剂的粒径为D nm，D满足：300≤D≤500。通过调控D在上述范围内，有利于进一步减少正极活性材料与电解液之间的界面反应，可以进一步缓解正极活性材料由于脱锂导致的结构相变，从而改善电化学装置的循环性能和高温间歇循环性能。

在本申请的一些实施方案中，正极极片横切面的正极活性材料颗粒间位置处的元素摩尔百分比满足以下特征中的至少一者：（a）0.5≤Ti/Al≤5；（b）1≤Ti/La≤7；（c）1≤La/Zr≤3；（d）1≤La/Ta≤12；（e）0.5≤Ge/Al≤3。具有上述特征的正极极片应用于电化学装置，可以使得电化学装置具有良好的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

在本申请的一些实施方案中，电解液还包括式（II）化合物，式（II）化合物包括以下化合物：

。

基于电解液的质量，式（II）化合物的质量百分含量为x%，0.1≤x≤5。电解液包括上述范围内的式（II）化合物并调控其含量在上述范围内，可以使得正极固态界面膜更稳定，有利于进一步降低过渡金属溶出以及其在负极极片表面沉积的可能性，从而改善电化学装置的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

在本申请的一些实施方案中，电解液还包括电解液添加剂，电解液添加剂包括1,3-丙烷磺内酯、碳酸亚乙烯酯、1,3,2-二噁唑噻吩-2,2-二氧化物或二草酸硼酸锂中的至少一种；基于电解液的质量，电解液添加剂的质量百分含量为0.01%至7%。电解液包括上述范围内的电解液添加剂并调控其含量在上述范围内，可以使得正极固态界面膜更稳定，有利于进一步降低过渡金属溶出以及其在负极极片表面沉积的可能性，从而改善电化学装置的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

在本申请的一些实施方案中，电解液添加剂包括1,3-丙烷磺内酯和碳酸亚乙烯酯；基于电解液的总质量，1,3-丙烷磺内酯和碳酸亚乙烯酯的质量百分含量之和为y%，0.5≤q/y≤1.6。电解液包括上述范围内的电解液添加剂并调控q/y在上述范围内，能够使得正极固态界面膜更稳定，使得正极活性材料层表面的过渡金属更加稳定，降低过渡金属溶出以及其在负极极片表面沉积的可能性，从而进一步改善电化学装置的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

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具有良好的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。从而本申请的电子装置具有较长的使用寿命。

本申请的有益效果：

本申请提供了一种电化学装置及电子装置，其中电化学装置包括正极极片、负极极片和电解液；正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一个表面的正极活性材料层，正极活性材料层包括正极活性材料和正极添加剂，正极添加剂包括磷酸钛铝锂、钛酸镧锂、钽酸镧锂、磷酸锗铝锂、锂镧锆氧、铌掺杂锂镧锆氧或钽掺杂锂镧锆氧中的至少一种；基于正极活性材料层的质量，正极添加剂的质量百分含量为p%，0.1≤p≤1.2；电解液包含式（I）化合物，基于电解液的质量，式（I）化合物的质量百分含量为q%，0.1≤q≤12。正极极片包括上述正极添加剂、电解液包括上述式（I）化合物并调控p、q的值在本申请范围内，正极添加剂可在正极活性材料与电解液之间形成物理屏障，减少正极活性材料与电解液之间的界面反应；同时，当正极活性材料高度脱锂时，正极添加剂可作为锂源进行补锂，缓解正极活性材料由于脱锂导致的结构相变。但是在电化学装置的循环过程中，正极活性材料持续脱锂，逐渐产生应力应变，上述应力应变会导致正极添加剂与正极活性材料之间的接触有变弱的趋势。当正极添加剂与正极活性材料之间的接触变弱时，正极添加剂对正极活性材料与电解液间界面反应的抑制能力将会变差。此时，通过式（I）化合物可减少上述界面反应，稳定正极活性材料及正极添加剂，维持正极添加剂所提供的上述物理屏障及补锂的作用，从而改善高压下电化学装置的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本申请实施例1-3的正极活性材料层的扫描电镜照片；

图2为本申请实施例1-3的正极极片横切面的正极活性材料颗粒间位置处的Ti元素分布图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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基于本申请所获得的所有其他实施例，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。

本申请第一方面提供了一种电化学装置，其包括正极极片和电解液，正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层，其中，正极活性材料层包括正极活性材料和正极添加剂，正极添加剂包括磷酸钛铝锂、钛酸镧锂、钽酸镧锂、磷酸锗铝锂、锂镧锆氧、铌掺杂锂镧锆氧或钽掺杂锂镧锆氧中的至少一种；基于正极活性材料层的质量，正极添加剂的质量百分含量为p%，0.1≤p≤1.2，例如p可以为0.1、0.3、0.4、0.6、0.7、0.9、1.1、1.2或为其中任意两个数值组成的范围。电解液包含式（I）化合物：

，其中，R₁选自/>

或/>

，a、b、c、d、e、f、g、h、i、m、n各自独立地为0至10的整数，例如a、b、c、d、e、f、g、h、i、m、n各自独立地可以为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10，且c和d不同时为0；基于电解液的质量，式（I）化合物的质量百分含量为q%，0.1≤q≤12，优选0.5≤q≤12。例如q可以为0.1、0.4、0.9、1.5、2.5、3.5、4.5、6.5、8.5、10、12或为其中任意两个数值组成的范围。

正极极片包括上述正极添加剂、电解液包括上述式（I）化合物并调控p、q的值在本申请范围内，正极添加剂可在正极活性材料与电解液之间形成物理屏障，减少正极活性材料与电解液之间的界面反应；同时，当正极活性材料高度脱锂时，正极添加剂可作为锂源进行补锂，缓解正极活性材料由于脱锂导致的结构相变。但是在电化学装置的循环过程中，正极活性材料持续脱锂，逐渐产生应力应变，所述应力应变会导致正极添加剂与正极活性材料之间的接触有变弱的趋势。当正极添加剂与正极活性材料之间的接触变弱时，正极添加剂对正极活性材料与电解液间界面反应的抑制能力将会变差。此时，通过式（I）化合物可减少上述界面反应，稳定正极活性材料及正极添加剂，维持正极添加剂所提供的上述物理屏障及补锂的作用，从而改善高压下电化学装置的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。当p过小时，正极添加剂的改善作用不明显，无法提供正极活性材料层与电解液之间的物理屏障，导致减少正极活性材料和电解液之间的副反应以及缓解正极活性材料由于脱锂导致的结构相变的作用不明显，不利于改善电化学装置的循环性能和高温间歇循环性能。当p过大时，正极添加剂含量过高，不利于锂离子在正极活性材料层中的传输，不利于改善电化学装置的循环性能。当q过小时，式（I）化合物的改善作用不明显，无法发挥减少正极活性材料与电解液之间的界面反应、稳定正极活性材料层及正极添加剂、维持正极添加剂所提供的上述物理屏障及补锂的作用，不利于改善电化学装置的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。当q过大时，式（I）化合物含量过高，会导致锂离子在电解液中传输的空间位阻过大，正极活性材料与电解液之间的界面阻抗过大，不利于锂离子的传输，不利于改善电化学装置的循环性能。因此，通过将本申请范围内的正极添加剂和式（I）化合物应用于锂离子电池，并调控p、q的值在本申请范围内，能够改善电化学装置的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。在本申请中，“高温”是指温度大于或等于45℃。

。

将包括上述范围内的式（I）化合物的电解液应用于电化学装置中，利用式（I）化合物中的氰基进一步络合正极活性材料层表面的过渡金属，使得正极活性材料层表面的过渡金属更加稳定，降低过渡金属溶出以及其在负极极片表面沉积的可能性，减少正极活性性材料和电解液之间的界面反应，稳定正极活性材料层及正极添加剂，维持正极添加剂所提供的物理屏障及补充锂源的作用，从而改善电化学装置的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

在本申请的一些实施方案中，0.025≤p/q≤1，例如p/q可以为0.025、0.03、0.05、0.1、0.3、0.4、0.5、0.75、0.9、1或为其中任意两个数值组成的范围。通过调控p/q的值在上述范围内，有利于发挥正极添加剂和式（I）化合物之间的协同作用，进一步减少正极活性材料与电解液之间的界面反应，缓解正极活性材料由于脱锂导致的结构相变，降低过渡金属溶出以及其在负极极片表面沉积的可能性，从而进一步改善电化学装置的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

在本申请的一些实施方案中，正极添加剂的粒径为D nm，D满足：300≤D≤500，例如D可以为300、340、380、400、420、460、500或为其中任意两个数值组成的范围。通过调控D在上述范围内，有利于进一步减少正极活性材料与电解液之间的界面反应，可以进一步缓解正极活性材料由于脱锂导致的结构相变，从而改善电化学装置的循环性能和高温间歇循环性能。本申请中，正极添加剂的粒径D为正极添加剂的平均粒径。

在本申请的一些实施方案中，正极极片横切面的正极活性材料颗粒间位置处的元素摩尔百分比满足以下特征中的至少一者：（a）0.5≤Ti/Al≤5；（b）1≤Ti/La≤7；（c）1≤La/Zr≤3；（d）1≤La/Ta≤12；（e）0.5≤Ge/Al≤3。例如Ti/Al的元素摩尔百分比可以为0.5、1、2、3、4、5或为其中任意两个数值组成的范围，Ti/La的元素摩尔百分比可以为1、2、3、3.5、4、5、6、7或为其中任意两个数值组成的范围，La/Zr的元素摩尔百分比可以为1、1.2、1.5、1.8、2.2、2.5、2.8、3或为其中任意两个数值组成的范围，La/Ta的元素摩尔百分比可以为1、1.5、3.5、4.5、6.5、8.5、10、12或为其中任意两个数值组成的范围，Ge/Al的元素摩尔百分比可以为0.5、0.8、1.2、1.5、1.8、2.2、2.6、3或为其中任意两个数值组成的范围。具有上述特征的正极极片应用于电化学装置，有利于减少正极活性材料与电解液之间的界面反应；可以进一步缓解正极活性材料由于脱锂导致的结构相变，降低过渡金属溶出以及其在负极极片表面沉积的可能性，从而进一步改善电化学装置的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

本申请中，正极极片的横切面是指在垂直于正极极片厚度方向对正极活性材料层进行切割，本申请对切割的深度范围和切割的方法没有特别限定，只要能够使得切割面平整且可以通过扫描电镜观察到正极活性材料颗粒界面及正极活性材料颗粒间位置处的正极添加剂即可，例如，可以包括但不限于通过离子束抛光法进行切割。本申请对离子束抛光法的工艺参数没有特别限定，只要能实现本申请的目的即可。

本申请中，磷酸钛铝锂（LATP）的通式为Li_1+uAl_uTi_2-u(PO₄)₃，0<u≤0.5，例如Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃、Li_1.5Al_0.5Ti_1.5(PO₄)₃等。钛酸镧锂（LLTO）的通式为Li_3vLa_2/3-vTiO₃，0<v≤0.2。例如Li_0.5La_0.5TiO₃、Li_0.33La_0.56TiO₃、Li_0.35La_0.55TiO₃等。钽酸镧锂的化学式为Li_0.33La_0.56Ta_0.8O₃。磷酸锗铝锂的通式为Li_1+wAl_wGe_2-w(PO₄)₃，0<w≤0.5，例如Li_1.5A1_0.5Ge_1.5(PO₄)₃。锂镧锆氧（LLZO）的化学式为Li₇La₃Zr₂O₁₂。铌掺杂锂镧锆氧Li_7-zLa₃Zr_2-zNb_zO₁₂，0<z≤0.25，例如Li_6.75La₃Zr_1.75Nb_0.25O₁₂，Li_6.8La₃Zr_1.8Nb_0.2O₁₂等。钽掺杂锂镧锆氧的通式为Li_7- _rLa₃Zr_2-rTa_rO₁₂，0≤r≤0.5，例如Li_6.5La₃Zr_1.5Ta_0.5O₁₂、Li_6.75La₃Zr_1.75Ta_0.25O₁₂等。

通常情况下，可以通过选择具有不同粒径的正极添加剂来改变正极添加剂的粒径。可以通过调控两种Ti/Al元素比不同的磷酸钛铝锂的比例使得正极极片横切面的正极活性材料颗粒间位置处Ti/Al的元素摩尔百分比满足0.5≤Ti/Al≤5。正极添加剂包括Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃和Li_1.5Al_0.5Ti_1.5(PO₄)₃，调控二者中一者的质量百分含量可以调控二者的比例，从而调控Ti/Al的元素摩尔百分比。例如，增大Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃的质量百分含量，Ti/Al的元素摩尔百分比会增大，减小Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃的质量百分含量，Ti/Al的元素摩尔百分比会减小。还可以加入钛酸镧锂、磷酸锗铝锂等，通过调控磷酸钛铝锂与上述物质的比例，能够使正极极片横切面的正极活性材料颗粒间位置处Ti/Al的元素摩尔百分比满足0.5≤Ti/Al≤5。正极添加剂包括钛酸镧锂（LLTO）时，可以通过调控两种Ti/La元素比不同的钛酸镧锂的比例使得正极极片横切面的正极活性材料颗粒间位置处Ti/La的元素摩尔百分比满足0.5≤Ti/La≤2。例如，正极添加剂包括Li_0.5La_0.5TiO₃和Li_0.33La_0.56TiO₃，增大Li_0.5La_0.5TiO₃的质量百分含量，Ti/La的元素摩尔百分比会增大，减小Li_0.5La_0.5TiO₃的质量百分含量，Ti/La的元素摩尔百分比会减小。还可以加入磷酸钛铝锂、钛酸镧锂、钽酸镧锂、锂镧锆氧、铌掺杂锂镧锆氧或钽掺杂锂镧锆氧等物质，通过调控钛酸镧锂与上述物质的比例，能够使正极极片横切面的正极活性材料颗粒间位置处Ti/Al的元素摩尔百分比满足0.5≤Ti/Al≤5。同样地，La/Zr、La/Ta、Ge/Al的元素摩尔百分比均可以参考上述方法进行调控，不再一一赘述。

。

基于电解液的质量，式（II）化合物的质量百分含量为x%，0.1≤x≤5，例如x可以为0.1、0.5、0.9、1.5、2、2.6、3、3.5、4、4.5、5或为其中任意两个数值组成的范围。电解液包括上述范围内的式（II）化合物并调控其含量在上述范围内，能够使得正极固态界面膜更稳定，使得正极活性材料层表面的过渡金属更加稳定，降低过渡金属溶出以及其在负极极片表面沉积的可能性，从而进一步改善电化学装置的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

在本申请的一些实施方案中，电解液还包括电解液添加剂，电解液添加剂包括1,3-丙烷磺内酯（PS）、碳酸亚乙烯酯（EC）、1,3,2-二噁唑噻吩-2,2-二氧化物（DTD）或二草酸硼酸锂（LiBOB）中的至少一种；基于电解液的质量，电解液添加剂的质量百分含量为0.01%至7%，例如电解液添加剂的质量百分含量可以为0.01%、0.05%、0.1%、0.5%、0.9%、1.5%、2.5%、3.5%、4.5%、5.5%、6.5%、7%或为其中任意两个数值组成的范围。电解液包括上述范围内的电解液添加剂并调控其含量在上述范围内，能够使得正极固态界面膜更稳定，使得正极活性材料层表面的过渡金属更加稳定，降低过渡金属溶出以及其在负极极片表面沉积的可能性，从而进一步改善电化学装置的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

在本申请的一些实施方案中，电解液添加剂包括1,3-丙烷磺内酯和碳酸亚乙烯酯；基于电解液的总质量，1,3-丙烷磺内酯和碳酸亚乙烯酯的质量百分含量之和为y%，0.5≤q/y≤1.6，例如q/y可以为0.5、0.75、0.9、1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6或为其中任意两个数值组成的范围。电解液包括上述范围内的电解液添加剂并调控q/y在上述范围内，能够使得正极固态界面膜更稳定，使得正极活性材料层表面的过渡金属更加稳定，降低过渡金属溶出以及其在负极极片表面沉积的可能性，从而进一步改善电化学装置的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

在本申请中，电解液还包括锂盐和非水溶剂。锂盐可以包括LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiB(C₆H₅)₄、LiCH₃SO₃、LiCF₃SO₃、LiN(SO₂CF₃)₂、LiC(SO₂CF₃)₃、Li₂SiF₆、双草酸硼酸锂（LiBOB）或二氟硼酸锂中的至少一种。本申请对电解液中锂盐的质量百分含量没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可。例如，基于电解液的质量，锂盐的质量百分含量为8%至15%，示例性地，锂盐的质量百分含量可以为8%、9%、10%、11%、13%、15%或为其中任意两个数值组成的范围。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、环状碳酸酯化合物或氟代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（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二丙酯（DPC）、碳酸甲丙酯（MPC）、碳酸乙丙酯（EPC）或碳酸甲乙酯（MEC）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（EC）、碳酸亚丙酯（PC）、碳酸亚丁酯（BC）或碳酸乙烯基亚乙酯（VEC）中的至少一种。氟代碳酸酯化合物可以包括但不限于氟代碳酸乙烯酯（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-甲基亚乙酯或碳酸三氟甲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、甲基环丁砜、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可以为65%至90%，例如可以65%、70%、75%、80%、86%、88%、90%或为其中任意两个数值组成的范围。

本申请对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，正极集流体可以包含铝箔或铝合金箔等。本申请的正极活性材料层包含正极活性材料。本申请对正极活性材料的种类没有特别限制，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镍钴锰酸锂（NCM811、NCM622、NCM523、NCM111）、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、富锂锰基材料、钴酸锂（LiCoO₂）、锰酸锂、磷酸锰铁锂或钛酸锂等中的至少一种。在本申请中，正极活性材料还可以包含非金属元素，例如非金属元素包括氟、磷、硼、氯、硅、硫等中的至少一种，这些元素能进一步提高正极活性材料的稳定性。在本申请中，对正极集流体和正极活性材料层的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，正极集流体的厚度为5μm至20μm，优选为6μm至18μm。单面正极活性材料层的厚度为30μm至120μm。在本申请中，正极活性材料层可以设置于正极集流体厚度方向上的一个表面上，也可以设置于正极集流体厚度方向上的两个表面上。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。本申请的正极活性材料层还可以包含导电剂和粘结剂。

本申请的电化学装置还包括负极极片，本申请对负极极片没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，负极极片包含负极集流体和设置在负极集流体至少一个表面上的负极活性材料层。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，负极集流体可以包含铜箔、铜合金箔、镍箔、钛箔、泡沫镍或泡沫铜等。本申请的负极活性材料层包含负极活性材料。本申请对负极活性材料的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，负极活性材料可以包含天然石墨、人造石墨、中间相微碳球（MCMB）、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、SiO_k（0<k≤2）或金属锂等中的至少一种。在本申请中，对负极集流体和负极活性材料层的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，负极集流体的厚度为4μm至12μm，单面负极活性材料层的厚度为30μm至130μm。在本申请中，负极活性材料层可以设置于负极集流体厚度方向上的一个表面上，也可以设置于负极集流体厚度方向上的两个表面上。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。本申请的负极活性材料层还可以包含导电剂和粘结剂。

上述导电剂和粘结剂没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，导电剂可以包括导电炭黑（Super P）、碳纳米管（CNTs）、碳纳米纤维、鳞片石墨、碳点或石墨烯等中的至少一种。粘结剂可以包括聚丙烯醇、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸锂、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、丁苯橡胶（SBR）、聚乙烯醇（PVA）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯醇缩丁醛（PVB）、水性丙烯酸树脂、羧甲基纤维素（CMC）或羧甲基纤维素钠（CMC-Na）等中的至少一种。

本申请的电化学装置还包括隔离膜，隔离膜设置于正极极片和负极极片之间，用以分隔正极极片和负极极片，以防止二次电池内部短路，其允许电解质离子自由通过，且不影响电化学充放电过程的进行。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。基材层可以为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜，基材层的材料可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺等中的至少一种。任选地，可以使用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多孔复合膜。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。例如，无机物层包括无机颗粒和粘结剂，无机颗粒没有特别限制，例如可以选自氧化铝、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、氢氧化钙或硫酸钡等中的至少一种。粘结剂没有特别限制，例如可以选自聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸锂、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醚或聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。聚合物层中包含聚合物，聚合物的材料包括聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸锂、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醚、聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-六氟丙烯等中的至少一种。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，例如隔离膜的厚度可以为5μm至500μm。

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。在本申请的一种实施方案中，电化学装置可以包括但不限于：锂离子二次电池（锂离子电池）、锂金属二次电池、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，并根据需要将其进行卷绕、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。本申请对包装袋没有限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，只要能实现本申请的目的即可。例如，可采用铝塑膜包装袋。

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具有良好的循环性能和高温间歇循环性能。从而本申请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。

测试方法与设备

循环性能测试

在45℃环境温度下，将实施例和对比例制备得到的锂离子电池（电池容量为2000mAh）以1C的恒流充电至电压为4.45V，然后4.45V恒压充电至电流为0.05C，此时的充电容量记为锂离子电池的首圈充电容量，之后静置5min，再以0.5C恒流放电至电压为3.0V，静置5min，此为一个循环充放电过程，此次的放电容量记为锂离子电池的首圈放电容量，也即为锂离子电池的初始容量。将锂离子电池按照上述方法进行500圈循环充放电测试，记录第500圈循环的放电容量。45℃循环500圈容量保持率(%)＝第500圈循环的放电容量/首圈放电容量×100%。

高温间隔循环性能

将锂离子电池放至45℃恒温箱中，以恒定电流0.5C充电至4.45V，4.45V下恒压充电至0.05C，保持19.5h，再以0.5C恒流放电至3.0V，此次为第一充放电循环过程，此次的放电容量记为锂离子电池的初始放电容量，共按上述第一充放电循环过程进行23次；而后以恒定电流0.5C充电至4.4V，4.4V下恒压充电至0.05C，保持19.5h，再以0.5C恒流放电至3.0V，此次为第二充放电循环过程，按上述第二充放电循环过程再进行113次，记录锂离子电池的剩余放电容量，并计算锂离子电池的容量保持率及厚度增长率。

容量保持率=剩余放电容量/初始放电容量×100%。

厚度增长率=（H₁-H₀）/H₀×100%，H₀为锂离子电池的初始第一圈满充厚度，H₁为锂离子电池循环至第136圈的满充厚度；通过厚度增长率评估锂离子电池的膨胀性能。

电解液中成分含量测试

将锂离子电池放电后进行拆解、离心得到液体样品，将液体样品进行离子色谱（IC）测试，测得电解液中锂盐的含量。将上述离心得到的液体样品通过气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）进行测试，测得电解液中各组分的质量比，结合上述测得的锂盐的含量进行计算得到电解液中各组分的质量百分含量。

正极极片表面形貌分析和元素测试

用剪刀将正极极片剪成6mm×6mm大小，将正极极片较平整面作为样品的待切割面。采用离子抛光仪（IB-09010 CP）对垂直于正极极片厚度方向上较平整的一面进行抛光处理，抛光处理的工艺参数为电压6kV，时间2小时（h），离子束直径500μm，研磨速度100μm/h，真空度10^-4Pa。得到的抛光面为CP切割面，即正极极片横切面，从而制得用于正极极片表面形貌分析和表面元素测试的样品。

通过扫描电镜（ZEISS SEM）观察上述制得的样品的正极活性材料层的微观形貌并统计正极添加剂的颗粒粒径，以及通过与SEM联用的能谱仪（OXFORD EDS）测试分布在正极极片横切面的正极活性材料颗粒间位置处的正极添加剂的元素摩尔百分比。首先，在扫描电镜下观察正极极片横切面，然后通过EDS测试正极活性材料颗粒间位置处物质的元素摩尔百分比确认正极添加剂颗粒，并记录正极添加剂的表面元素的摩尔百分比。在放大倍数5000倍下统计5张扫描电镜照片中的正极添加剂的颗粒粒径，每张图片中统计50个颗粒，计算其平均值为正极添加剂的颗粒粒径D，单位为nm。

实施例1-1

<正极极片的制备>

将正极活性材料LiCoO₂、导电剂导电炭黑、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)、正极添加剂磷酸钛铝锂（Li_1.5Al_0.5Ti_1.5(PO₄)₃）按照质量比为96.9:1.4:1.6:0.1进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮（NMP）搅拌均匀，得到固含量为72wt%的正极浆料。将正极浆料均匀涂覆于厚度为9μm的正极集流体铝箔的一个表面上，将铝箔在85℃下烘干处理4h，得到涂层厚度为60μm、宽度为74mm的单面涂覆正极活性材料层的正极极片。在铝箔的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面涂覆正极活性材料层的正极极片。然后在85℃的真空条件下干燥4h后，经过冷压、裁片、分切得到规格为74mm×867mm的正极极片。

<负极极片的制备>

将负极活性材料石墨、导电剂导电炭黑、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按照质量比为96.4:1.5:0.5:1.6进行混合，加入去离子水搅拌均匀，获得固含量为54wt%的负极浆料。将负极浆料均匀涂覆于厚度为10μm的负极集流体铜箔的一个表面上，将铜箔在85℃下烘干处理4h，得到涂层厚度为75μm、宽度为76.6mm的单面涂覆负极活性材料层的负极极片。在铜箔的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面涂覆负极活性材料层的负极极片。然后在85℃的真空条件下干燥4h后，经过冷压、裁片、分切得到规格为78mm×875mm的负极极片。

<隔离膜的制备>

将PVDF和氧化铝陶瓷按照质量比1:2进行混合，加入NMP作为溶剂，调配成固含量12wt%的陶瓷层浆料，并搅拌均匀，将浆料均匀的涂覆在厚度为5μm的聚乙烯基材的一个表面，烘干后得到单面涂覆2μm氧化铝陶瓷层的隔离膜。将PVDF加入NMP溶剂中搅拌均匀，调配成固含量25wt%的PVDF浆料，然后在氧化铝陶瓷层表面涂覆0.08mg/cm²的PVDF，在85℃下烘干处理4h，最后在聚乙烯基材的另一表面同样涂覆0.08mg/cm²的PVDF，在85℃下烘干处理4h，得到隔离膜。

<电解液的制备>

在含水量＜10ppm的氩气气氛手套箱中，将EC、PC和DEC按照质量比为20:20:60混合得到基础溶剂，然后向上述基础溶剂中加入锂盐LiPF₆，然后加入式（I）化合物式（I-1），搅拌均匀得到电解液。其中，基于电解液的质量，LiPF₆的质量百分含量为12.5%，式（I）化合物的质量百分含量为2%，余量为基础溶剂。

<锂离子电池的制备>

将上述制备的正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜中涂覆氧化铝陶瓷层和PVDF的一面面向正极极片，仅涂覆PVDF的一面面向负极极片，使隔离膜处于正极极片和负极极片中间起到隔离的作用，然后卷绕得到电极组件。焊接极耳后将电极组件装入铝塑膜包装袋中，放置在85℃真空烘箱中干燥12h脱去水分，注入上述配好的电解液，经过真空封装、静置、化成、整形、容量测试、二次封装等工序，获得3.3mm×39mm×96mm的软包锂离子电池。

实施例1-2至实施例1-5

除了在<正极极片的制备>中按照表1调整正极添加剂的质量百分含量、正极活性材料LiCoO₂的质量百分含量随之改变、导电剂和粘结剂的质量百分含量之和不变以外，其余与实施例1-1相同。

实施例1-6至实施例1-12

除了在<正极极片的制备>中按照表1调整正极添加剂的种类以外，其余与实施例1-3相同。

实施例1-13至实施例1-16

除了在<电解液的制备>中按照表1调整式（I）化合物的种类以外，其余与实施例1-3相同。

实施例1-17至实施例1-39

除了在<正极极片的制备>中按照表1调整正极添加剂的种类和质量百分含量、正极活性材料LiCoO₂的质量百分含量随正极添加剂的质量百分含量改变、导电剂和粘结剂的质量百分含量之和不变，以及在<电解液的制备>中按照表1调整式（I）化合物的种类和质量百分含量、基础溶剂的质量百分含量随式（I）化合物的质量百分含量改变，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1-3相同。

实施例2-1至实施例2-2

除了在<正极极片的制备>中通过按照表2调整D以及正极添加剂的种类和质量百分含量使得元素摩尔百分比如表2所示以外，其余与实施例1-3相同。

实施例2-3

除了在<正极极片的制备>中按照表2调整D以及正极添加剂的种类和质量百分含量使得元素摩尔百分比如表2所示以外，其余与实施例1-24相同。

实施例2-4

除了在<正极极片的制备>中按照表2调整D以及正极添加剂的种类和质量百分含量使得元素摩尔百分比如表2所示以外，其余与实施例1-25相同。

实施例2-5至实施例2-8

除了在<正极极片的制备>中按照表2调整D以及正极添加剂的种类和质量百分含量使得元素摩尔百分比如表2所示以外，其余与实施例1-3相同。

实施例3-1至实施例3-16

除了在<电解液的制备>中按照表3所示还加入式（II）化合物，并按照表3调整式（II）化合物种类及其质量百分含量，基础溶剂的质量百分含量随之改变，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1-30相同。

实施例4-1至实施例4-5

除了在<电解液的制备>中按照表4所示还加入电解液添加剂，并按照表4调整式电解液添加剂种类及其质量百分含量，基础溶剂的质量百分含量随之改变，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1-30相同。

实施例4-6至实施例4-7

除了在<电解液的制备>中按照表4所示还加入电解液添加剂，并按照表4调整I化合物的种类和质量百分含量、电解液添加剂种类及其质量百分含量，基础溶剂的质量百分含量随之改变，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1-30相同。

实施例4-8

对比例1

除了在<正极极片的制备>中不加入正极添加剂、正极活性材料LiCoO₂的质量百分含量随之改变，导电剂和粘结剂的质量百分含量之和不变以外，其余与实施例1-1相同。

对比例2

除了在<电解液的制备>中不加入式（I）化合物、基础溶剂的质量百分含量随之改变，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1-1相同。

对比例3至对比例4

除了在<正极极片的制备>中按照表1调整正极添加剂的质量百分含量、正极活性材料LiCoO₂的质量百分含量随之改变，导电剂和粘结剂的质量百分含量之和不变以外，其余与实施例1-3相同。

对比例5至对比例6

除了在<电解液的制备>中按照表1调整式（I）化合物的质量百分含量、基础溶剂的质量百分含量随之改变，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1-1相同。

对比例7

除了在<正极极片的制备>中按照表1调整正极添加剂的质量百分含量、正极活性材料LiCoO₂的质量百分含量随之改变、导电剂和粘结剂的质量百分含量之和不变，以及在<电解液的制备>中按照表1调整式（I）化合物的质量百分含量、基础溶剂的质量百分含量随之改变，锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1-3相同。

各实施例和对比例的制备参数及性能参数如表1至表4所示。

表1

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注：表1中的“/”表示未添加该物质或不存在该参数。

从实施例1-1至实施例1-39、对比例1和对比例2、对比例7可以看出，将本申请范围内的正极添加剂和式（I）化合物应用于锂离子电池，并调控二者的含量在本申请范围内，能够提高锂离子电池在45℃下500圈的循环容量保持率和136圈的高温间歇循环容量保持率，并降低锂离子电池的厚度增长率，说明本申请实施例提供的锂离子电池具有更好的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

正极添加剂的质量百分含量的数值p通常会影响锂离子电池的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。从实施例1-1至实施例1-5、对比例3和对比例4可以看出，当p值过小时，即正极添加剂含量过低，锂离子电池的循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率较低，厚度增长率较高；当p值过大时，即正极添加剂含量过高时，锂离子电池的循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率较低，厚度增长率较高；当p满足0.1≤p≤1.2时，锂离子电池的循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率更高，厚度增长率更低。从而调控p在申请范围内，锂离子电池具有更好的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

正极添加剂的种类通常会影响锂离子电池的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。从实施例1-6至实施例1-12可以看出，正极添加剂的种类在本申请范围内的锂离子电池，其循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率高，厚度增长率低，也即锂离子电池具有良好的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

式（I）化合物的种类通常会影响锂离子电池的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。从实施例1-6、实施例1-13至实施例1-16可以看出，式（I）化合物的种类在本申请范围内的锂离子电池，其循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率高，厚度增长率低，也即锂离子电池具有良好的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

式（I）化合物的质量百分含量的数值q通常会影响锂离子电池的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。从实施例1-6、实施例1-17至实施例1-22、实施例1-29至实施例1-34、对比例5和对比例6可以看出，当q值过小时，即式（I）化合物含量过低，锂离子电池的循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率较低，厚度增长率较高；当p值过大时，即式（I）化合物含量过高时，锂离子电池的循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率较低，厚度增长率较高。当q满足0.1≤p≤12时，锂离子电池的循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率较高，厚度增长率较低；其中，当q满足0.5≤p≤12时，锂离子电池的循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率更高，厚度增长率更低。从而调控q在申请范围内，锂离子电池具有更好的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

正极添加剂的质量百分含量的数值p和式（I）化合物的质量百分含量的数值q的比值p/q通常会影响锂离子电池的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。从实施例1-1至实施例1-5、实施例1-19至实施例1-39可以看出，当p/q满足0.025≤p≤1时，锂离子电池的循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率高，厚度增长率低。从而调控p/q在申请范围内，锂离子电池具有良好的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

表2

注：表2中的上标“^a”的正极添加剂的粒径D中用“/”分隔的数据分别为两种或两种以上的正极添加剂的粒径，例如实施例1-35中的350/450是指磷酸钛铝锂的粒径D为350nm，钛酸镧锂的粒径D为450nm，其它实施例以此类推理解。

正极添加剂的粒径D的数值通常会影响锂离子电池的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。从实施例1-24至实施例1-27、实施例2-1至实施例2-8可以看出，D的数值在本申请范围内的锂离子电池，其循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率高，厚度增长率低。也即锂离子电池具有良好的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

正极极片横切面的正极活性材料颗粒间位置处的元素的摩尔百分比通常会影响锂离子电池的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。从实施例1-3、实施例1-24至实施例1-27、实施例1-35至实施例1-39、实施例2-1至实施例2-8可以看出，正极极片横切面的正极活性材料颗粒间位置处的元素的摩尔百分比在本申请范围内的锂离子电池，其循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率高，厚度增长率低，也即锂离子电池具有良好的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

图1示出了实施例1-3的正极活性材料层的扫描电镜照片。图1中粒径较大的颗粒为正极活性材料颗粒10，在正极活性材料颗粒10间位置处存在正极添加剂20。图2示出了本申请实施例1-3的正极极片横切面的正极活性材料颗粒间位置处的Ti元素分布图。在图2中虚线方框所示位置处Ti元素的分布差异显著，可以认为此处为正极添加剂，测得该位置处的Ti/Al的元素摩尔百分比如上述表2中所示。

表3

注：表3中的“/”表示未添加该物质或不存在该参数。

式（II）化合物的种类通常会影响锂离子电池的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。从实施例1-30、实施例3-1至实施例3-11可以看出，式（II）化合物的种类在本申请范围内的锂离子电池，其循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率更高，厚度增长率更低。从而说明锂离子电池的正极活性材料层包括正极添加剂以及电解液包括式（II）化合物的情况下，进一步引入式（II）化合物，使得锂离子电池具有更好的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

式（II）化合物的质量百分含量的数值x通常会影响锂离子电池的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。从实施例3-6、实施例3-12至实施例3-16可以看出，当x满足0.1≤x≤5时，锂离子电池的循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率高，厚度增长率低。从而调控x在申请范围内，锂离子电池具有良好的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

表4

注：表4中的“/”表示未添加该物质或不存在该参数。

电解液添加剂的种类通常会影响锂离子电池的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。从实施例1-30、实施例4-1至实施例4-8可以看出，电解液添加剂的种类在本申请范围内的锂离子电池，其循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率更高，厚度增长率更低。从而说明锂离子电池的正极活性材料层包括正极添加剂以及电解液包括式（I）化合物的情况下，进一步引入电解液添加剂，使得锂离子电池具有更好的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

式（I）化合物的质量百分含量的数值q与1,3-丙烷磺内酯和碳酸亚乙烯酯的质量百分含量之和y%的数值y的比值q/y通常会影响锂离子电池的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。从实施例4-5至实施例4-8可以看出，当q/y满足0.5≤q/y≤1.6时，锂离子电池的循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率更高，厚度增长率更低。从而调控q/y在申请范围内，锂离子电池具有更好的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

从实施例4-3和实施例4-4、实施例4-6和实施例4-7可以看出，电解液同时包括1,3-丙烷磺内酯和碳酸亚乙烯酯并调控q/y在本申请范围内，锂离子电池的循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率更高，厚度增长率更低，也即锂离子电池具有更好的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

从实施例1-30和实施例4-8可以看出，锂离子电池的正极活性材料层包括正极添加剂以及电解液包括式（I）化合物的情况下，进一步引入式（II）化合物和电解液添加剂，锂离子电池的循环容量保持率和高温间歇循环容量保持率更高，厚度增长率更低，也即锂离子电池具有更好的循环性能、高温间歇循环性能和膨胀性能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。