CN116053591A - 一种二次电池的电解液、二次电池及电子装置 - Google Patents

一种二次电池的电解液、二次电池及电子装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种二次电池的电解液、二次电池及电子装置。其中，电解液包括非水有机溶剂和添加剂A，添加剂A包括式（I）所示的阴离子与阳离子组成的盐；M1选自IIIA族元素，阳离子包括Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+和Zn2+中的任一者；基于电解液的质量，添加剂A的质量百分含量为x%，0.01≤x≤60。电解液包括上述添加剂A并调控其质量百分含量在本申请范围内，能够提高负极界面和正极界面的稳定性，从而改善电解液的高温产气，进而改善二次电池的高温循环性能和高温存储性能。并且，由于上述添加剂A在界面层形成的含氟化合物具有高离子电导率，还可以改善二次电池的动力学性能。

Description

一种二次电池的电解液、二次电池及电子装置
技术领域
本申请涉及电化学领域，特别是涉及一种二次电池的电解液、二次电池及电子装置。
背景技术
二次电池，例如锂离子电池，因能量密度高、可小型化和轻量化等优势，广泛应用于手机、笔记本电脑、平板电脑、无人机、电动车、电动工具、电力存储系统等。
电解液对正极和负极界面的性质有重要影响。在高温下，锂离子电池的正极和负极的活性显著增强，会与电解液发生反应，影响正极界面和负极界面的稳定性，诱发产气等问题，影响二次电池的高温循环性能。
发明内容
本申请的目的在于提供一种二次电池的电解液、二次电池及电子装置，以改善二次电池的高温循环性能。具体技术方案如下：
本申请第一方面提供了一种二次电池的电解液，其包括非水有机溶剂和添加剂A，添加剂A包括式（I）所示的阴离子与阳离子组成的盐；
，其中，M1选自IIIA族元素；R1至R4各自独立地选自至少部分氢原子被氟取代的C1-C8的烷基、至少部分氢原子被氟取代的C6-C20的芳基、至少部分氢原子被氟取代的C7-C22的芳烷基、至少部分氢原子被氟取代的C7-C20的烷芳基、至少部分氢原子被氟取代的C7-C20的含醚键烷芳基或者至少部分氢原子被氟取代的C2-C10的含醚键烷基；R1至R4中相邻的两个基团能够连接成环；阳离子包括Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+和Zn2+中的任一者；基于电解液的质量，添加剂A的质量百分含量为x%，0.01≤x≤60，例如添加剂A的质量百分含量可以为0.01、0.04、0.1、0.5、0.8、1、3、5、8、10、14、18、20、25、28、30、35、40、45、50、55、60或为其中任意两个数值组成的范围。
电解液包括上述添加剂A时，上述添加剂A具有较高的还原电位，在二次电池首次充电过程中会优先被还原，得到IIIA族元素，IIIA族元素可以与负极活性材料形成活性较低的合金相，能够提高负极界面的稳定性；另一方面，添加剂A中的阴离子在电场力作用下，迁移到正极界面处，氧化分解为惰性的含氟化合物并在正极界面处形成界面层，有利于提高正极界面的稳定性，从而改善电解液的高温产气，进而改善二次电池的高温循环性能和高温存储性能。并且，由于上述添加剂A在界面层形成的含氟化合物具有高离子电导率，还可以改善二次电池的动力学性能。当x过小时，例如小于0.01，添加剂A含量过少，IIIA族元素无法与负极活性材料形成活性较低的合金相，正极表面也无法完整的惰性的含氟化合物界面层，不利于提高正极界面和负极界面的稳定性，无法改善电解液在高温下的氧化分解产气，不利于改善二次电池的高温存储性能和高温循环性能。当x过大时，例如大于65，添加剂A中的阴阳离子因为过高的盐浓度而无法解离，不能提供足够的自由迁移的离子，不利于改善二次电池的高温循环性能，并且还会导致电解液粘度过大，不利于电解液中的离子（例如锂离子、钠离子等）的迁移，还会影响二次电池的动力学性能。电解液包括上述添加剂A并调控其质量百分含量在本申请范围内，有利于使添加剂A充分溶解在电解液中，能够提高负极界面和正极界面的稳定性，从而改善电解液的高温产气，进而改善二次电池的高温循环性能和高温存储性能。并且，由于上述添加剂A在界面层形成的含氟化合物具有高离子电导率，还可以改善二次电池的动力学性能。
本申请中，上述“R1至R4中相邻的两个基团能够连接成环”是指：R1至R4中相邻的两个基团之间通过单键连接，形成含有杂原子O和M1的五元杂环、六元杂环、七元杂环或八元杂环等；或者，R1至R4中相邻的两个基团之间通过共用化学键得到至少部分被氟取代的芳基或稠环芳基，并且芳基或稠环芳基中的部分碳原子可以与式（I）中所示的O和M1形成含有杂原子O和M1的五元杂环、六元杂环、七元杂环或八元杂环等。
在本申请的一些实施方案中，M1选自Al或B，阳离子包括Li+。选择上述范围内的M1元素和阳离子，有利于使得添加剂A具有较高的还原电位，在二次电池首次充电过程中会优先发生还原分解，Al或B可以与负极活性材料形成活性较低的合金相，能够提高负极界面的稳定性；另一方面，添加剂A中的阴离子在电场力作用下，迁移到正极界面处，氧化分解为氟铝酸盐或氟硼酸盐形成界面层，有利于提高正极界面的稳定性，从而改善电解液的高温产气，进而改善二次电池的高温循环性能和高温存储性能。并且，由于上述添加剂A在界面层形成的氟铝酸盐和氟硼酸盐具有高离子电导率，从而改善二次电池的动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，0.1≤x≤25。通过调控x的值在上述范围内，可以进一步提高负极界面和正极界面的稳定性，从而改善电解液的高温产气，进而改善二次电池的高温循环性能、高温存储性能和动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，R1至R4各自独立地选自以下所示基团：
。
将包括具有上述范围内基团的添加剂A的电解液应用于二次电池中，能够提高负极界面和正极界面的稳定性，从而改善电解液的高温产气，进而改善二次电池的高温循环性能和高温存储性能。并且，由于上述添加剂A在界面层形成的含氟化合物具有高离子电导率，还可以改善二次电池的动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，R1至R4中相邻的两个基团连接成环得到的基团各自独立地选自以下基团：
。
将包括具有上述范围内的基团的添加剂A的电解液应用于二次电池中，能够提高负极界面和正极界面的稳定性，从而改善电解液的高温产气，进而改善二次电池的高温循环性能和高温存储性能。并且，由于上述添加剂A在界面层形成的含氟化合物具有高离子电导率，还可以改善二次电池的动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，式（I）所示的阴离子包括以下阴离子中的至少一者：
。
将包括具有上述范围内式（I）所示的阴离子的电解液应用于二次电池中，可以提高负极界面和正极界面的稳定性，从而改善电解液的高温产气，进而改善二次电池的高温循环性能和高温存储性能。并且，由于上述添加剂A在界面层形成的含氟化合物具有高离子电导率，还可以改善二次电池的动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，电解液还包括锂盐，锂盐包括六氟磷酸锂（LiPF6），双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、硝酸锂、六氟锑酸锂、六氟砷酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二(五氟乙基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、二氟草酸磷酸锂或四氟草酸磷酸锂中的至少一种；基于电解液的质量，锂盐的质量百分含量为y%，7.5≤y≤23，例如y的值可以为7.5、8、8.5、9、9.5、10、11.5、12.5、13、15、17、19、21、23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锂盐并调控其含量在上述范围内，锂盐在电解液中具有较高的溶解度，使电解液具有较高的电导率，从而使得二次电池具有良好的高温循环性能和高温存储性能，同时还具有良好的动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，锂盐包括六氟磷酸锂或双氟磺酰亚胺锂中的至少一种。电解液包括上述范围内的锂盐，可以使电解液具有较高的电导率，从而可以改善二次电池的动力学性能。
在一些实施方式中，二次电池为钠离子电池时，电解液还包括钠盐，例如钠盐可以包括但不限于六氟磷酸钠。在一些实施方式中，二次电池为钾离子电池时，电解液还包括钾盐，例如钾盐可以包括但不限于六氟磷酸钾。
在本申请的一些实施方案中，10≤x+y≤75，例如x+y的值可以为10、15、20、25、30、35、37.5、40、45、50、60、70、75或为其中任意两个数值组成的范围。通过调控x+y的值在上述范围内，可以使得电解液具有良好的电导率，并且不会因为盐浓度过高而无法解离，可以提供足够的自由迁移的离子，也不会造成电解液粘度过高而影响电解液中的离子迁移，从而使得二次电池具有良好的高温循环性能和高温存储性能，同时还具有良好的动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，0.0008≤x/y≤6，优选0.0008≤x/y≤4。例如x/y的值可以为0.0008、0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6或为其中任意两个数值组成的范围。通过调控x/y的值在上述范围内，有利于使得二次电池具有良好的高温循环性能和高温存储性能，同时还具有良好的动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，非水有机溶剂包括环状碳酸酯化合物、线性碳酸酯化合物、羧酸环内酯化合物、线性羧酸酯化合物、氟代环状碳酸酯化合物、氟代线性碳酸酯化合物或氟代线性羧酸酯化合物中的至少一种；基于电解液的质量，非水有机溶剂的质量百分含量为25%至90%。在一些实施方式中，非水有机溶剂包括上述环状碳酸酯化合物、线性碳酸酯化合物、羧酸环内酯化合物、线性羧酸酯化合物、氟代环状碳酸酯化合物、氟代线性碳酸酯化合物或氟代线性羧酸酯化合物中的两种或两种以上，本申请对其各组分之间的比例没有特别限定，可以根据实际需要进行调整，只要能实现本申请的目的即可。上述环状碳酸酯类化合物可以包括碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸丁烯酯（BuC）或碳酸己烯酯（HeC）中的至少一种；上述氟代环状碳酸酯化合物可以包括氟代碳酸乙烯酯（FEC）、双氟代碳酸乙烯酯（DFEC）或3,3,3-三氟丙烯碳酸酯中的至少一种；上述线性碳酸酯类化合物可以包括碳酸二甲酯（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（EMC）中的至少一种；氟代线性碳酸酯化合物可以包括甲基二氟乙基碳酸酯、甲基三氟乙基碳酸酯、乙基三氟乙基碳酸酯、甲基六氟异丙基碳酸酯或二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯中的至少一种。上述羧酸环内酯化合物可以包括β-丙内酯、γ-丁内酯或δ-戊内酯中的至少一种；上述线性羧酸酯类化合物可以为乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、叔丁酸甲酯或叔丁酸乙酯中的至少一种；上述氟代线性羧酸酯化合物可以包括乙酸2,2-二氟乙酯、乙酸2,2,2-三氟乙酯、乙酸六氟异丙酯、丙酸2,2-二氟乙酯、丙酸2,2,2-三氟乙酯或丙酸六氟异丙酯中的至少一种。非水有机溶剂的质量百分含量可以为25%、30%、35%、40%、50%、60%、70%、80%、85%、90%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非水有机溶剂并调控其含量在上述范围内，有利于提高添加剂A和锂盐的溶解度，使得电解液具有较低的粘度和较高的电导率，从而有利于电解液中的离子迁移，使得二次电池具有稳定的正极界面和负极界面，进而使得二次电池具有良好的高温循环性能和高温存储性能，同时还具有良好的动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，非水有机溶剂包括环状碳酸酯化合物和线性碳酸酯化合物，环状碳酸酯化合物和线性碳酸酯化合物的质量比为1:9至9:1；基于电解液的质量，非水有机溶剂的质量百分含量为25%至90%。例如环状碳酸酯化合物和线性碳酸酯化合物的质量比可以为1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1或为其中任意两个比值组成的范围，非水有机溶剂的质量百分含量可以为25%、30%、35%、40%、50%、60%、70%、80%、85%、90%或为其中任意两个数值组成的范围。通过调控环状碳酸酯化合物和线性碳酸酯化合物的质量比在上述范围内，有利于提高添加剂A和锂盐的溶解度，使得电解液具有较低的粘度和较高的电导率，从而有利于电解液中的离子迁移，使得二次电池具有稳定的正极界面和负极界面，进而使得二次电池具有良好的高温循环性能和高温存储性能，同时还具有良好的动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，非水有机溶剂包括环状碳酸酯化合物和线性羧酸酯化合物，环状碳酸酯化合物和线性羧酸酯化合物的质量比为1:9至9:1；基于电解液的质量，非水有机溶剂的质量百分含量为25%至90%。例如环状碳酸酯化合物和线性羧酸酯化合物的质量比可以为1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1或为其中任意两个比值组成的范围，非水有机溶剂的质量百分含量可以为25%、30%、35%、40%、50%、60%、70%、80%、85%、90%或为其中任意两个数值组成的范围。通过调控环状碳酸酯化合物和线性羧酸酯化合物的质量比在上述范围内，有利于提高添加剂A和锂盐的溶解度，使得电解液具有较低的粘度和较高的电导率，从而有利于电解液中的离子迁移，使得二次电池具有稳定的正极界面和负极界面，进而使得二次电池具有良好的高温循环性能和高温存储性能，同时还具有良好的动力学性能。
本申请第二方面提供了一种二次电池，其包括正极极片、负极极片和本申请第一方面提供的电解液。本申请第二方面提供的二次电池具有良好的高温循环性能、高温存储性能和动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，负极极片包括负极集流体和设置在负极集流体至少一个表面的负极活性材料层，负极活性材料层包括负极活性材料，负极活性材料包括硅基材料。选择上述范围内的负极活性材料，硅基材料具有较高的比容量，有利于使得二次电池具有良好的高温循环性能、高温存储性能和动力学性能的同时，还具有高能量密度。
本申请对上述硅基材料没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如硅基材料可以包括但不限于含有LiF、AlF3、Li2CO3、无定形碳、石墨化碳或有机聚合物等包覆层的硅纳米颗粒、硅纳米线、微米硅、硅氧材料（SiOw，0＜w≤2）、硅-碳复合材料（SiC）或硅基合金材料，硅基合金材料可以包括但不限于硅锡合金、硅镁合金、硅铝合金、硅铁合金等。本申请的负极活性材料还可以包括天然石墨、人造石墨、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。
本申请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。任选地，本申请的负极极片还可以包括导电层，导电层可以设置于负极集流体和负极活性材料层之间，导电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。本申请对导电层的组成没有特别限制，可以包括导电剂和粘结剂。
本申请对正极极片没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，正极极片包含正极集流体和设置在正极集流体至少一个表上的正极活性材料层。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，在一些实施方式中，二次电池为锂离子电池，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。在另一些实施方式中，二次电池为钠离子电池，正极活性材料可以包含Na[Ni1/3Fe1/3Mn1/3]O2。当二次电池为钾离子电池时，正极活性材料可以包含KmMnFe(CN)6，0≤m≤2，例如K1.89MnFe(CN)6。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。任选地，正极极片还可以包含导电层，导电层位于正极集流体和正极活性材料层之间。
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。
本申请的二次电池还包括隔离膜，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。
本申请的二次电池没有特别限制，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，二次电池可以包括但不限于：锂离子二次电池（锂离子电池）、锂金属二次电池、钠离子二次电池（钠离子电池）、钠金属二次电池、钾离子二次电池（钾离子电池）、钾金属二次电池、镁离子二次电池（镁离子电池）、镁金属二次电池、钙离子二次电池（钙离子电池）、钙金属二次电池、锌离子二次电池（锌离子电池）、锌金属二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池等。
二次电池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，得到二次电池；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，得到二次电池。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，从而防止二次电池内部的压力上升、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。
本申请第三方面提供了一种电子装置，其包括本申请第二方面提供的二次电池。本申请第二方面提供的二次电池具有良好的高温存储性能、高温循环性能和动力学性能。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。
本申请提供了一种二次电池的电解液、二次电池及电子装置。其中，电解液包括非水有机溶剂和添加剂A，添加剂A包括式（I）所示的阴离子与阳离子组成的盐；M1选自IIIA族元素，阳离子包括Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+和Zn2+中的任一者；基于电解液的质量，添加剂A的质量百分含量为x%，0.01≤x≤60。电解液包括上述添加剂A并调控其质量百分含量在本申请范围内，上述添加剂A具有较高的还原电位，在二次电池首次充电过程中会优先被还原，得到IIIA族元素，IIIA族元素可以与负极活性材料形成活性较低的合金相，能够提高负极界面的稳定性；另一方面，添加剂A中的阴离子在电场力作用下，迁移到正极界面处，氧化分解为惰性的含氟化合物形成界面层，有利于提高正极界面的稳定性，从而改善电解液的高温产气，进而改善二次电池的高温循环性能和高温存储性能。并且，由于上述添加剂A在界面层形成的含氟化合物具有高离子电导率，还可以改善二次电池的动力学性能。
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所述的所有优点。
具体实施方式
下面将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、钠离子电池等作为二次电池的例子来解释本申请，但是本申请的二次电池并不仅限于锂离子电池、钠离子电池等。
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：
将二次电池（包括锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池等）置于45℃恒温测试箱中，静置30分钟，使二次电池达到恒温。以0.5C恒流充电至4.5V，恒压充电至电流为0.025C，静置5分钟，以0.5C恒流放电至3.0V，记录为初始放电容量C0。以此步骤循环100圈，记录循环100圈后的放电容量C1，计算二次电池循环容量保持率。循环容量保持率=C1/C0×100%。
高温存储性能测试：
将二次电池置于25℃恒温环境中，静置30min，使二次电池达到恒温。以0.5C恒流充电至4.5V，再恒压充电至电流为0.025C，记录二次电池的厚度，记为初始厚度。将二次电池转至60℃恒温箱中存储30天，期间每隔6天测试并记录二次电池厚度一次，记录30天后的测试厚度记为存储厚度。计算二次电池的厚度膨胀率，并作为评价二次电池高温存储性能的指标。高温存储膨胀率=(存储厚度-初始厚度)/初始厚度×100%。
倍率放电测试：
将二次电池置于25℃恒温箱中，放置120min后，以0.5C恒流充电至4.5V后，再恒压充电到0.025C，静置5min后，以0.2C放电至3V，记录0.5C放电容量C2，静置5min。再次以0.5C恒流充电至4.5V后，再恒压充电到0.025C，静置5min后，以2C放电至3V，记录2C放电容量C3。2C放电容量保持率=C3/C2×100%。
实施例1-1
<电解液的制备>
在含水量＜10ppm的氩气气氛手套箱中，将非水有机溶剂碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）按照质量比为3:7混合，然后向非水有机溶剂中加入锂盐LiPF6，溶解并混合均匀，再加入添加剂A，搅拌均匀得到电解液。其中，基于电解液的质量，锂盐LiPF6的质量百分含量为12.5%，添加剂A的质量百分含量为0.5%，余量为基础溶剂。添加剂A中式（I）所示的阴离子为式（I-1），阳离子为Li+。
<正极极片的制备>
将正极活性材料钴酸锂（LiCoO2）、导电剂导电炭黑（Super P）、粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF）按照质量比97:1.4:1.6进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮（NMP）作为溶剂，调配成为固含量为75wt%的浆料，并在真空搅拌机作用下搅拌至体系成均匀的正极浆料。将正极浆料均匀涂覆在厚度为10μm的正极集流体铝箔的一个表面上，85℃条件下烘干，得到正极活性材料层厚度为110mm的单面涂布正极活性材料的正极极片。之后，在正极集流体铝箔的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面涂布正极活性材料的正极极片。涂布完成后，将正极冷压、裁切成74mm×867mm的规格待用。
<负极极片的制备>
将负极活性材料人造石墨、硅-碳复合材料（SiC）、导电剂Super P、增稠剂羧甲基纤维素钠（CMC）、粘结剂丁苯橡胶（SBR）和聚丙烯酸锂（PAALi）按照质量比67:25:1.5:0.5:1:5进行混合，然后加入去离子水作为溶剂，调配成为固含量为54wt%的负极浆料，并在真空搅拌机作用下搅拌至体系成均匀的负极浆料。将导电剂Super P、粘结剂SBR按照质量比9:1进行混合，然后加入去离子水作为溶剂，调配成固含量为10wt%的导电层浆料。将导电层浆料和负极浆料依次均匀涂覆在厚度为8mm的负极集流体铜箔的一个表面上，85℃条件下烘干，得到导电层厚度为2mm、负极活性材料层厚度为100mm的单面涂布的负极极片。之后，在负极集流体铜箔的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面涂布的负极极片。涂布完成后，将负极冷压、裁切成76mm×851mm的规格待用。
<隔离膜的制备>
采用厚度为5μm的聚乙烯（PE）多孔膜（Celgard公司提供）。
<二次电池的制备>
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壳中，放置在85℃真空烘箱中干燥12小时脱去水分，注入上述配好的电解液，经过真空封装、静置、化成（0.02C恒流充电至3.5V，再以0.1C恒流充电至3.9V）、整形、容量测试等工序得到锂离子电池，即得二次电池。
实施例1-2至实施例1-75
除了在<电解液的制备>中按照表1调整添加剂A中式（I）所示的阴离子的种类和质量百分含量、非水有机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。
实施例1-76
除了在<电解液的制备>中按照表1调整添加剂A中阳离子的种类以及采用钠盐NaPF6替换锂盐LiPF6、在<正极极片的制备>中采用正极活性材料Na[Ni1/3Fe1/3Mn1/3]O2替换LiCoO2、<二次电池的制备>中制得钠离子电池以外，其余与实施例1-72相同。
实施例1-77
除了在<电解液的制备>中按照表1调整添加剂A中阳离子的种类以及采用钾盐KPF6替换锂盐LiPF6、在<正极极片的制备>中采用正极活性材料K1.89MnFe(CN)6替换LiCoO2、<二次电池的制备>中制得钾离子电池以外，其余与实施例1-72相同。
实施例1-78
除了在<电解液的制备>中按照表1调整添加剂A中阳离子的种类以外，其余与实施例1-72相同。
实施例1-79
除了在<电解液的制备>中按照表1调整添加剂A中阳离子的种类以外，其余与实施例1-72相同。
实施例1-80
除了在<电解液的制备>中按照表1调整添加剂A中阳离子的种类以外，其余与实施例1-72相同。
实施例2-1至实施例2-15
除了在<电解液的制备>中按照表2调整添加剂A的质量百分含量、锂盐的种类和质量百分含量，非水有机溶剂的质量百分含量随之改变以外，其余与实施例1-75相同。
实施例3-1至实施例3-20
除了在<电解液的制备>中按照表3调整非水有机溶剂的种类和非水有机溶剂中各组分的质量比、添加剂A和锂盐的质量百分含量不变以外，其余与实施例1-75相同。
对比例1-1
除了在<电解液的制备>中不加入添加剂A、非水有机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1-2至对比例1-3
除了在<电解液的制备>中按照表1调整添加剂A中式（I）所示的阴离子的种类和质量百分含量，非水有机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1-73相同。
对比例2-1
除了在<电解液的制备>中按照表2调整添加剂A和锂盐的质量百分含量，非水有机溶剂的质量百分含量随之改变以外，其余与实施例1-75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3所示。
表1
注：表1中的“/”表示无相关参数。
从实施例1-1至实施例1-75、对比例1-1至对比例1-3可以看出，将包括上述添加剂A的电解液应用于锂离子电池，锂离子电池具有更高的循环容量保持率和更低的高温存储膨胀率，说明锂离子电池具有更好的高温循环性能和高温存储性能。
从实施例1-76至实施例1-77可以看出，将包括上述添加剂A的电解液应用于钠离子电池或钾离子电池时，上述二次电池具有较高的循环容量保持率和较低的高温存储膨胀率，说明上述二次电池具有良好的高温循环性能和高温存储性能。
从实施例1-72、实施例1-78至实施例1-80可以看出，将包括本申请范围内阳离子的添加剂A应用于锂离子电池，锂离子电池具有较好的循环容量保持率和较低的高温存储膨胀率，说明锂离子电池具有良好的高温循环性能和高温存储性能。
从实施例1-66至实施例1-75、对比例1-2可以看出，当x过大时，虽然锂离子电池的高温存储膨胀率较小，但是其循环容量保持率较小，说明x过大时锂离子电池的循环性能和高温存储性能难以兼顾。从实施例1-66至实施例1-75、对比例1-3可以看出，当x过小时，锂离子电池的循环容量保持率较小且高温存储膨胀率较大，说明x过小时无法改善锂离子电池的高温存储性能和高温循环性能。当x满足0.01≤x≤60时，锂离子电池具有更高的循环容量保持率和更低的高温存储膨胀率。其中，当x满足0.1≤x≤25时，可以使得锂离子电池具有更高的循环容量保持率和更低的高温存储膨胀率，再额外增加添加剂A对锂离子电池的性能无进一步提升。从而调控x在本申请范围内，锂离子电池具有更高的循环容量保持率和更低的高温存储膨胀率，也即锂离子电池具有更好的高温循环性能和高温存储性能。
表2
锂盐的质量百分含量y%常会影响锂离子电池的高温存储性能、高温循环性能和动力学性能。从实施例1-73、实施例2-3和实施例2-13可以看出，当y的值在本申请范围内时，锂离子电池具有较低的高温存储膨胀率、较高的循环容量保持率和2C放电容量保持率，说明锂离子电池具有良好的高温存储性能、高温循环性能和动力学性能。
锂盐的种类通常会影响锂离子电池的高温存储性能、高温循环性能和动力学性能。从实施例1-73、实施例2-14至实施例2-15可以看出，锂盐的种类在本申请范围内的锂离子电池，具有较低的高温存储膨胀率、较高的循环容量保持率和2C放电容量保持率，说明锂离子电池具有良好的高温存储性能、高温循环性能和动力学性能。
x+y的值通常会影响锂离子电池的高温存储性能、高温循环性能和动力学性能。从实施例1-67至实施例1-68、实施例1-70至实施例1-73、实施例1-75、实施例2-1至实施例2-15、对比例2-1和对比例1-2可以看出，当x+y的值在本申请范围内时，具有较低的高温存储膨胀率、更高的循环容量保持率和2C放电容量保持率，说明锂离子电池具有良好的高温存储性能的同时具有更好的高温循环性能和动力学性能。
x/y的值通常会影响锂离子电池的高温存储性能、高温循环性能和动力学性能。从实施例1-67至实施例1-68、实施例1-70至实施例1-73、实施例1-75、实施例2-1至实施例2-15、对比例2-1可以看出，当x/y满足0.008≤x/y≤6时，锂离子电池具有较低的高温存储膨胀率和更高的2C放电容量保持率。其中，当x/y满足0.008≤x/y≤4时，锂离子电池具有较低的高温存储膨胀率和更高的2C放电容量保持率。从而调控x/y的值在本申请范围内时，可以使得锂离子电池具有较低的高温存储膨胀率、更高的循环容量保持率和2C放电容量保持率，说明锂离子电池具有良好的高温存储性能的同时具有更好的高温循环性能和动力学性能。
非水有机溶剂的质量百分含量通常会影响锂离子电池的高温存储性能、高温循环性能和动力学性能。从实施例1-67至实施例1-68、实施例1-70至实施例1-73、实施例1-75、实施例2-1至实施例2-15、对比例2-1和对比例1-2可以看出，非水有机溶剂的质量百分含量在本申请范围内的锂离子电池，具有较低的高温存储膨胀率、更高的循环容量保持率和2C放电容量保持率，说明锂离子电池具有良好的高温存储性能的同时具有更好的高温循环性能和动力学性能。
表3
非水有机溶剂的种类通常会影响锂离子电池的高温存储性能和动力学性能。从实施例1-75、实施例3-1至实施例3-16可以看出，非水有机溶剂的种类在本申请范围内的锂离子电池，具有较低的高温存储膨胀率和较高的2C放电容量保持率，说明锂离子电池具有良好的高温存储性能和动力学性能。
非水有机溶剂中各组分的质量比通常会影响锂离子电池的高温存储性能和动力学性能。从实施例3-1、实施例3-17至实施例3-18可以看出环状碳酸酯化合物和线性碳酸酯化合物的质量比在本申请范围内的锂离子电池，具有较低的高温存储膨胀率和较高的2C放电容量保持率，说明锂离子电池具有良好的高温存储性能和动力学性能。从实施例3-6、实施例3-19至实施例3-20可以看出，环状碳酸酯化合物和线性羧酸酯化合物的质量比在本申请范围内的锂离子电池，具有较低的高温存储膨胀率和较高的2C放电容量保持率，说明锂离子电池具有良好的高温存储性能和动力学性能。
需要说明的是，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、方法或者物品不仅包括那些要素，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、方法或者物品所固有的要素。
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。

Claims (17)

1.一种二次电池的电解液，其包括非水有机溶剂和添加剂A，所述添加剂A包括式（I）所示的阴离子与阳离子组成的盐；
，其中，M1选自IIIA族元素；R1至R4各自独立地选自至少部分氢原子被氟取代的C1-C8的烷基、至少部分氢原子被氟取代的C6-C20的芳基、至少部分氢原子被氟取代的C7-C22的芳烷基、至少部分氢原子被氟取代的C7-C20的烷芳基、至少部分氢原子被氟取代的C7-C20的含醚键烷芳基或者至少部分氢原子被氟取代的C2-C10的含醚键烷基；
所述R1至R4中相邻的两个基团能够连接成环；
所述阳离子包括Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+和Zn2+中的任一者；
基于所述电解液的质量，所述添加剂A的质量百分含量为x%，0.01≤x≤60。
2.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述M1选自Al或B，所述阳离子包括Li+。
3.根据权利要求1所述的电解液，其中，0.1≤x≤25。
4.根据权利要求1所述的电解液，其中，R1至R4各自独立地选自以下所示基团：
。
5.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述R1至R4中相邻的两个基团连接成环得到的基团各自独立地选自以下基团：
。
6.根据权利要求1所述的电解液，其中，式（I）所示的阴离子包括以下阴离子中的至少一者：
。
7.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述电解液还包括锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂，双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、硝酸锂、六氟锑酸锂、六氟砷酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二(五氟乙基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、二氟草酸磷酸锂或四氟草酸磷酸锂中的至少一种；
基于所述电解液的质量，所述锂盐的质量百分含量为y%，7.5≤y≤23。
8.根据权利要求7所述的电解液，其中，所述锂盐包括六氟磷酸锂或双氟磺酰亚胺锂中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的电解液，其中，10≤x+y≤75。
10.根据权利要求7所述的电解液，其中，0.0008≤x/y≤6。
11.根据权利要求7所述的电解液，其中，0.0008≤x/y≤4。
12.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述非水有机溶剂包括环状碳酸酯化合物、线性碳酸酯化合物、羧酸环内酯化合物、线性羧酸酯化合物、氟代环状碳酸酯化合物、氟代线性碳酸酯化合物或氟代线性羧酸酯化合物中的至少一种；
基于所述电解液的质量，所述非水有机溶剂的质量百分含量为25%至90%。
13.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述非水有机溶剂包括环状碳酸酯化合物和线性碳酸酯化合物，所述环状碳酸酯化合物和所述线性碳酸酯化合物的质量比为1:9至9:1；
基于所述电解液的质量，所述非水有机溶剂的质量百分含量为25%至90%。
14.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述非水有机溶剂包括环状碳酸酯化合物和线性羧酸酯化合物，所述环状碳酸酯化合物和所述线性羧酸酯化合物的质量比为1:9至9:1；
基于所述电解液的质量，所述非水有机溶剂的质量百分含量为25%至90%。
15.一种二次电池，其包括正极极片、负极极片和权利要求1至14中任一项所述的电解液。
16.根据权利要求15所述的二次电池，所述负极极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体至少一个表面的负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性材料，所述负极活性材料包括硅基材料。
17.一种电子装置，其包括权利要求15或16所述的二次电池。
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