CN116960456A - 一种电解液、电化学装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于二次电池技术领域，具体公开了一种电解液、电化学装置及电子设备，所述电解液包括以下质量百分比的组分：5％‑20％第一溶剂、25％‑40％第二溶剂、5％‑25％电解质锂盐、25％‑50％稀释剂和0.5％～10％复合添加剂；所述锂盐包括六氟磷酸锂和磺酰亚胺类锂盐，所述第一溶剂为氟代碳酸乙烯酯，所述第二溶剂为链状碳酸酯，所述复合添加剂由至少两种不同类型的电解液添加剂组成。本发明以氟代碳酸乙烯酯和链状碳酸酯混合作为溶剂，将磺酰亚胺类锂盐与六氟磷酸锂联用，再通过溶剂/锂盐用量配比优化以及辅助少量复合添加剂设计得到一种新型电解液，能够有效改善二次电池尤其是高硅高镍体系锂电池的常高温充放电性能及其他性能，使其更适用于高温和快充领域，更好地满足商业化需求。

Description

一种电解液、电化学装置及电子设备

技术领域

本发明涉及二次电池技术领域，特别是涉及一种电解液、电化学装置及电子设备。

背景技术

锂离子电池具有高能量密度、高工作电压、长循环寿命和无记忆效应等优点，被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、规模储能等领域。如今，随着新能源汽车行业的快速发展，人们对锂离子电池的能量密度有着更高的要求；同时，锂离子电池的高温充放电性能也倍受关注。目前，商用锂离子电池电解液一般是以六氟磷酸锂为锂盐，高粘度、高凝固点(＞35℃)的碳酸乙烯酯为溶剂，加上部分链状碳酸酯溶剂。其中，碳酸乙烯酯能够在充放电过程中在锂离子电池负极表面生成致密有效的固体电解质界面膜(Solid ElectrolyteInterface，SEI)，因而成为了电解液中必不可少的一部分。但是，碳酸酯类溶剂与锂金属、硅等高容量负极的兼容性差，溶剂副反应多，会造成电池的循环稳定性差，且产气问题严重。此外，六氟磷酸锂热稳定差，在高温环境下会分解为氟化锂和五氟化磷，进而与电解液溶剂发生反应生成氢氟酸，从而导致负极SEI膜的分解和电极材料的腐蚀，进而降低电池的循环性能和使用寿命；并且锂离子电池在高温下循环时，正极材料中的金属离子会溶出，然后在负极端沉积，还会催化电解液的分解，从而使电池的阻抗显著增加，最终导致会电池容量大幅度衰减及电池安全性问题出现。因此，此类电解液的存储温度一般控制在35℃以下，且高温循环性能不佳。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电解液、电化学装置及电子设备，所述电解液能取代现有的以六氟磷酸锂为锂盐，以碳酸乙烯酯和链状碳酸酯为溶剂的商用锂离子电池电解液，有效改善二次电池尤其是高硅高镍体系锂电池的常高温充放电性能，并提升电池的综合性能。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种电解液，包括以下质量百分比的组分：5％-20％第一溶剂、25％-40％第二溶剂、5％-25％电解质锂盐、25％-50％稀释剂和0.5％～10％复合添加剂；所述锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF₆)和磺酰亚胺类锂盐，所述第一溶剂为氟代碳酸乙烯酯(FEC)，所述第二溶剂为链状碳酸酯，所述复合添加剂由至少两种不同类型的电解液添加剂组成。

于本发明的一实施方式中，所述第二溶剂为碳原子数小于10的链状碳酸酯，所述碳原子数小于10的链状碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸乙丙酯和碳酸甲丙酯中的至少一种。

于本发明的一实施方式中，所述磺酰亚胺类锂盐选自双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双(五氟乙基磺酰基)亚氨基锂和双(六氟异丙氧基磺酰)亚氨基锂中的至少一种。

于本发明的一实施方式中，所述电解液中，六氟磷酸锂(LiPF₆)的质量百分比为1-14％，磺酰亚胺类锂盐的质量百分比为4％-24％。

于本发明的一实施方式中，所述稀释剂为氟代芳香类化合物，所述氟代芳香类化合物选自氟苯、1，2-二氟苯、1，3-二氟苯、全氟苯、1，4-二氟苯、三氟甲基苯、1,2-二(三氟甲基)苯、1,3-二(三氟甲基)苯、1,4-二(三氟甲基)苯、1，3，5-三(三氟甲基)苯、2-氟三氟甲苯和3-氟三氟甲苯中的至少一种。

于本发明的一实施方式中，所述复合添加剂选自锂盐型硼基添加剂、酸酯类添加剂、酸酐类添加剂和硅烷类添加剂中的至少两种。

于本发明的一实施方式中，按质量百分比计，所述复合添加剂包括0.25％-5.0％锂盐型硼基添加剂、0.15％-2.0％酸酯类添加剂和0.1％-3.0％硅烷类添加剂。

于本发明的一实施方式中，所述锂盐型硼基添加剂选自二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双草酸硼酸锂(LiBOB)和四氟硼酸锂(LiBF₄)中的至少一种。

于本发明的一实施方式中，所述酸酯类添加剂选自有机磺酸酯类添加剂和/或异氰酸酯类添加剂，所述有机磺酸酯类添加剂选自1,3-丙烷磺酸内酯(PS)和1,3-丙烯磺酸内酯(PST)中的至少一种，所述异氰酸酯类添加剂选自三烯丙基异氰脲酸酯。

于本发明的一实施方式中，所述酸酐类添加剂选自宁康酸酐。

于本发明的一实施方式中，所述硅烷类添加剂选自四乙烯基硅烷(TVSi)。

本发明第二方面提供一种电化学装置，包括第一方面所述的电解液。

于本发明的一实施方式中，所述电化学装置还包括正极极片和负极极片，所述正极极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体上的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括至少一种高镍多元正极材料，所述高镍多元正极材料中的镍元素质量百分比不低于60％；所述负极极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性材料，所述负极活性材料包括硅氧化合物。

于本发明的一实施方式中，所述负极活性材料还包括碳材料和/或硅碳复合材料。

于本发明的一实施方式中，所述高镍多元正极材料包括含锂元素和镍元素的多元复合氧化物，所述含锂元素和镍元素的多元复合氧化物还含有Mn、Co、Ge、Ti、Zr、Mg、Al、Mo和Sn元素中的至少一种，例如化学式为LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂的锂锰镍钴复合氧化物，或者，化学式为LiNi_1-x-y-zCo_xAl_yMg_zO₂的锂镍钴镁铝复合氧化物，式中，0≤x≤1，0≤y≤0.1，0≤z≤0.1，0≤1-x-y-z≤1。

本发明第三方面提供一种电子设备，包括如第二方面所述的电化学装置。

如上所述，本发明的电解液、电化学装置及电子设备，具有以下有益效果：

在本发明中，采用低熔点且与负极兼容性好的氟代碳酸乙烯酯混合低粘度链状碳酸酯做溶剂，同时以高浓度高热稳定性的磺酰亚胺类锂盐为主盐，并与六氟磷酸锂联用，再通过溶剂/锂盐用量配比优化以及辅助少量复合添加剂设计得到一种新型电解液，能够有效改善二次电池尤其是高硅高镍体系锂电池的常高温循环和存储等性能，并具有良好的兼容性，能使该类电池更适合应用在高温和快充领域；另外，引入氟代芳香类稀释剂可以显著降低高浓度电解液的粘度，同时，因为高浓度电解液锂盐占比非常高，而电解液的成本中锂盐占比最大，稀释剂的加入还可以显著降低锂盐的比例，从而对成本有明显降低，更利于商业化应用。

本发明提供的电解液能取代现有的以六氟磷酸锂为锂盐，以碳酸乙烯酯和链状碳酸酯为溶剂的商用电解液，明显改善和提升锂离子电池特别是高硅高镍体系锂电池的综合性能，包括常温及高温充放电等性能，更好地满足商业化需求。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

为解决现有的以六氟磷酸锂为锂盐，以碳酸乙烯酯和链状碳酸酯为溶剂的商用锂离子电池电解液存在的缺陷，本发明一实施方式提供了一种电解液，包括以下质量百分比的组分：5％-20％第一溶剂、25％-40％第二溶剂、5％-25％电解质锂盐、25％-50％稀释剂和0.5％～10％复合添加剂；锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF₆)和磺酰亚胺类锂盐，第一溶剂为氟代碳酸乙烯酯(FEC)，第二溶剂为链状碳酸酯，复合添加剂由至少两种不同类型的电解液添加剂组成。

上述实施方式中，以氟代碳酸乙烯酯和链状碳酸酯混合作为溶剂，将磺酰亚胺类锂盐与六氟磷酸锂联用，再通过溶剂/锂盐用量配比优化以及辅助少量复合添加剂设计得到一种新型电解液。其中，氟代碳酸乙烯酯熔点低且与负极兼容性好，链状碳酸酯类溶剂粘度低且还原稳定性高，二者混合能够形成以无机LiF为主的钝化膜，有效降低溶剂在负极界面的副反应，提升循环稳定性能；高浓度高热稳定性的磺酰亚胺类锂盐与六氟磷酸锂联用，六氟磷酸锂可以有效抑制磺酰亚胺类锂盐对正极集流体的腐蚀；复合添加剂的运用，能进一步优化SEI膜组成，有利于电解液的常高温循环和存储性能的提升，以及产气抑制等。总体来说，本发明实施例提供的电解液与二次电池尤其是高硅高镍体系锂电池具有良好的兼容性，能够有效改善常高温充放电性能及其他性能，使其更适用于高温和快充领域，更好地满足商业化需求。

在一些实施例中，电解液中，第一溶剂的质量百分比为以下数值中的任意一个：5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％，所述第二溶剂的质量百分比为以下数值中的任意一个：25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％。

在一些实施例中，第二溶剂为碳原子数小于10的链状碳酸酯，碳原子数小于10的链状碳酸酯包括但不局限于碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸乙丙酯和碳酸甲丙酯等。

在一些实施例中，磺酰亚胺类锂盐包括但不局限于双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双(五氟乙基磺酰基)亚氨基锂和双(六氟异丙氧基磺酰)亚氨基锂等。

在一些实施例中，电解液中，六氟磷酸锂(LiPF₆)的质量百分比为1-14％，优选为4％-10％，例如4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％；磺酰亚胺类锂盐的质量百分比为4％-24％，优选为4％-10％，例如4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％。

在一些实施例中，电解液中，六氟磷酸锂(LiPF₆)的质量百分比为30％-50％，例如30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％。

在一些实施例中，稀释剂选自氟代芳香类化合物，氟代芳香类化合物包括但不局限于氟苯、1，2-二氟苯、1，3-二氟苯、全氟苯、1，4-二氟苯、三氟甲基苯、1,2-二(三氟甲基)苯、1,3-二(三氟甲基)苯、1,4-二(三氟甲基)苯、1，3，5-三(三氟甲基)苯、2-氟三氟甲苯和3-氟三氟甲苯等。采用氟代芳香类稀释剂可以显著降低电解液的粘度和成本，更利于商业化应用。

电解液添加剂(electrolyte additive agent)是指为改善电解液的电化学性能和提高阴极沉积质量而加入电解液中的少量添加物。电解液添加剂用量一般很小，但却是电解质体系不可缺少的部分。本发明中提及的“不同类型的电解液添加剂”是指从功能上进行划分的不同类型的电解液添加剂。按照电解液添加剂功能的不同，通常可分为SEI成膜添加剂、阻燃添加剂、过充保护添加剂、高低温添加剂等等。从其化学组成上，常见的电解液添加剂有硼基添加剂、磷基添加剂、硫基添加剂、腈类添加剂、氟代类添加剂和碳酸酯类添加剂等。添加剂可以单独使用，也可以配合使用。为了辅助本发明实施例电解液中采用的溶剂和锂盐的类型和配比，以更好地提升电池的综合性能，本申请实施例采用了复合添加剂。在一些实施例中，复合添加剂包括但不局限于锂盐型硼基添加剂、酸酯类添加剂、酸酐类添加剂和硅烷类添加剂中的至少两种。其中，锂盐型硼基添加剂包括但不局限于二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双草酸硼酸锂(LiBOB)和四氟硼酸锂(LiBF₄)等；酸酯类添加剂包括但不局限于有机磺酸酯类添加剂和/或异氰酸酯类添加剂，有机磺酸酯类添加剂包括但不局限于1,3-丙烷磺酸内酯(PS)和1,3-丙烯磺酸内酯(PST)等，异氰酸酯类添加剂包括但不局限于三烯丙基异氰脲酸酯；酸酐类添加剂包括但不局限于宁康酸酐；硅烷类添加剂包括但不局限于四乙烯基硅烷(TVSi)。

在一些实施例中，按质量百分比计，复合添加剂包括0.25％-5.0％锂盐型硼基添加剂、0.15％-2.0％酸酯类添加剂和0.1％-3.0％硅烷类添加剂；优选地，复合添加剂包括0.25％-1.0％锂盐型硼基添加剂、0.15％-1.0％酸酯类添加剂和0.1％-1.0％硅烷类添加剂；更优选地，复合添加剂包括0.3％-0.7％锂盐型硼基添加剂、0.2％-0.5％酸酯类添加剂和0.1％-0.3％硅烷类添加剂。

本发明一实施方式提供了一种电化学装置，包括如上述实施例所述的电解液，还包括正极极片、负极极片和隔膜。

本发明实施方式中的电化学装置是任何电化学装置，例如但不限于锂离子电池、钠离子电池。

在一些实施例中，正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体上的正极活性物质层，正极活性物质层包括正极活性材料，正极活性材料包括至少一种高镍多元正极材料，高镍多元正极材料中的镍元素质量百分比不低于60％，优选为不低于80％；负极极片包括负极集流体和设置在负极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材料，负极活性材料包括硅氧化合物。

在一些实施例中，高镍多元正极材料包括含锂元素和镍元素的多元复合氧化物，含锂元素和镍元素的多元复合氧化物还含有Mn、Co、Ge、Ti、Zr、Mg、Al、Mo和Sn元素等，例如化学式为LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂的锂锰镍钴复合氧化物，或者，化学式为LiNi_1-x-y-zCo_xAl_yMg_zO₂的锂镍钴镁铝复合氧化物，式中，0≤x≤1，0≤y≤0.1，0≤z≤0.1，0≤1-x-y-z≤1。上述高镍多元正极材料在正极极片中作为正极活性物质，既可单独使用1种，也可2种以上并用。例如，通过同时使用层状结构的含锂复合氧化物与尖晶石结构的含锂复合氧化物，可以谋求兼顾大容量化及安全性的提高。

在一些实施例中，负极活性材料还包括碳材料和/或硅碳复合材料。通常锂二次电池使用的负极活性物质都可以在本发明中使用。负极涉及的负极活性物质可以使用能够嵌入-脱嵌锂金属、锂的化合物。例如铝、硅、锡等的合金或氧化物，碳材料，硅碳复合材料等各种材料等可以用作负极活性物质。氧化物可以举出二氧化硅等，碳材料可以举出石墨、热解碳类、焦炭类、玻璃状碳类、有机高分子化合物的烧成体、中间相碳微珠等。

除此之外，在上述正极/负极活性材料中通常还会添加导电助剂和粘合剂等物质，添加量依照不同需求，可以在正极活性材料质量总量的1-50％中调整，在负极活性材料质量总量的55-76％中调整。

导电助剂是用于保证电极具有良好的充放电性能的试剂。可以例举天然石墨、人造石墨等石墨类材料，导电炭黑(Super P)、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑、热裂法炭黑等炭黑类材料，碳纤维、金属纤维等导电纤维，金属粉末如氟化碳粉末、铝粉末、镍粉末等金属粉末、氧化锌、钛酸钾等导电晶须，以及二氧化钛等导电金属氧化物或聚亚苯基衍生物。

粘合剂是有助于活性材料与导电剂之间的结合并有助于活性材料与集流体结合的组分。通常可以选自聚偏氟乙烯、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚丙烯酸(PAA)、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-双烯三元共聚物(EPDM)、磺化的EPDM、丁苯橡胶、苯丙橡胶、氟橡胶和各种共聚物。

集流体作为承托电极活性材料的基材，通常为具有3-500微米厚度的金属箔片。对于材质没有特别限制，只要是具有高电导率且在二次电池的体系中不会产生化学反应即可。例如可以为镍、钛、铝、镍、银、不锈钢、碳等进行表面处理后形成的箔材即可。集流体通常为光滑表面，但也可在其表面形成细小的纹路等从而提高正极活性材料与集流体之间的粘附力。除了箔材以外，集流体还可以采用膜状、网状、多孔状、泡沫或无纺布等多种形式中的任意一种或多种组合使用。

隔膜设置在正极极片与负极极片之间，通常使用具有高离子渗透率和高机械强度的绝缘薄膜。隔膜典型地厚度为9-18μm；孔径为5-300μm；透气率为180-380s/100mL；孔隙率为30％至50％。作为隔膜，使用由如下物质制成的片或无纺布：烯烃聚合物如聚丙烯；玻璃纤维或聚乙烯，其具有耐化学性和疏水性。

本发明一实施方式提供了一种电子设备，包括如上述实施例所述的电化学装置。

本发明实施例中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。

需要注意的是，本发明上述实施例对正极极片和负极极片的制作方法，以及锂离子电池的组装方法及步骤并未进行详细说明，本领域技术人员可以根据本领域的常规或惯用技术手段及公知常识制作正极极片、负极极片，并与电解液和隔膜组装形成锂离子电池。

下面具体的例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行具体的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

实施例1

本实施例提供了一种电解液，以电解液的总质量为100％计，由以下质量百分含量的成分组成：

5％氟代碳酸乙烯酯(FEC)、40％碳酸二甲酯(DMC)、4％六氟磷酸锂(LiPF₆)、10％双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、40％氟苯、0.5％二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、0.3％1,3-丙烷磺酸内酯(PS)和0.2％四乙烯基硅烷(TVSi)。

本实施例中电解液的制备方法如下：

电解液配制在充满惰性Ar气体的手套箱中进行，手套箱中的水氧含量均小于0.01ppm。首先按相应质量比称取一定质量的FEC和DMC混合作为溶剂，然后将锂盐LiPF₆和LiFSI按相应质量比称取一定质量后溶解上述混合溶剂中；接着按相应质量比称取并加入稀释剂氟苯，混合均匀；最后按相应质量比依次加入添加剂LiDFOB、PS和TVSi，混合均匀，从而得到电解液。

实施例2-7、对比例1-5

根据表1所示实施例2-7及对比例1-5的电解液配方，参照实施例1的制备方法，配制得到相应的电解液。

表1实施例1-7及对比例1-5的电解液配方

实施例8

本实施例按照以下方法制备正极极片、负极极片和隔膜，并分别采用实施例1-7及对比例1-5中的电解液，组装形成锂离子电池，具体步骤如下：

1、正极极片的制备

将正极活性物质LiNi_0.8Co_0.1Mn0.1O₂、导电剂碳纳米管(50-80μm)、粘合剂聚偏二氟乙烯按质量比95∶3∶2在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于铝箔上，烘干、冷压，得到正极极片，其压实密度为3.25g/cm³。

2、负极极片的制备

将负极活性物质石墨、硅氧化合物、导电剂科琴黑、粘合剂丁苯橡胶、增稠剂碳甲基纤维素钠按照质量比87∶9∶2∶1∶1在去离子水溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于铜箔上，烘干、冷压，得到负极极片，其压实密度为1.5g/cm³。

3、隔膜的制备

以厚度9μm的聚乙烯为基膜，并在基膜上涂覆纳米氧化铝涂层3μm，得到隔膜。

4、锂离子电池的制备方法如下：

将正极极片、隔膜、负极极片按顺序叠好，使隔膜处于正极极片和负极极片中间起到隔离的作用，并叠片得到裸电芯。

将裸电芯装入铝塑膜，在80℃下烘烤除水后，注入相应的电解液并封口，之后经过静置、热冷压、化成、夹具、分容等工序，获得成品软包装锂离子二次电池。

性能测试

根据以下测试方法，对制备得到的锂离子电池分别进行常温循环、高温循环和高温存储性能测试，测试方法具体如下：

(1)常温循环寿命测试

将分容后满电态的电池25℃下以1C放电到2.8V，初次放电容量记为DC(1-R)。然后25℃下以1C恒流恒压充到4.2V，截止电流0.05C，静置5min，再以1C放电到2.8V，记录放电容量DC(2-R)。如此循环直到DC(N-R)＜80％DC(1-R)。记录放电次数N，N即为常温循环寿命，测得结果如表2所示。

(2)高温循环寿命测试

将分容后满电态的电池放入45℃的温箱中，以1C放电到2.8V，初次放电容量记为DC(1-H)。再以1C恒流恒压充到4.2V，截止电流0.05C，静置5min，再以1C放电到2.8V，记录放电容量DC(2-H)。如此循环直到DC(N-H)<80％DC(1-H)。记录放电次数N，N即为高温循环寿命，测得结果如表2所示。

(3)高温存储产气与DCR增长

将常温分容后满电态的电池静置30min后，以4C放电30s，至2.8V，记录初始满电态放电DCR(0-S)，同时测定初始电芯体积Vol(0-S)，放入60℃的温箱中存储N天，将电池取出室温下以1C恒流恒压充到4.2V，截止电流0.05C，静置30min后，以4C放电30s，记录N天存储后满电态放电DCR(N-S)，按照以下公式计算得到DCR增长率，同时测定电芯体积Vol(N-S)，并按照以下公式计算得到存储产气率，结果如表2所示。

DCR增长率＝100％*[DCR(N-S)-DCR(0-S)]/DCR(0-S)，

存储产气率＝100％*[Vol(N-S)-Vol(0-S)]/Vol(0-S)。

表2不同电解液组装的锂离子电池的性能测试结果

由表1的数据可以看出，采用实施例1-7的电解液组装成的锂离子电池的常温循环寿命均≥842次，45℃高温循环寿命均≥481次，60天高温存储DCR增长率均≤12.5％，60天高温存储产气率均≤10.7％，均表现出了优异的常高温循环和存储性能常温循环性能、高温循环和存储性能，其中实施例6表现最优，且无论是常温循环性能，还是高温循环和存储性能均优于采用对比例1-5的电解液组装成的锂离子电池。上述结果表明，将本发明提供的电解液应用于电化学装置中，有利于常高温循环和存储性能的改善和提升。

比较实施例1和对比例1可见，氟代碳酸乙烯酯(FEC)的加入可以大幅度提升电池的常高温循环和存储性能，这表明以氟代碳酸乙烯酯和链状碳酸酯混合作为溶剂配制电解液有利于二次电池尤其是高硅高镍体系锂电池提升电池的综合性能。这是因为链状碳酸酯类溶剂粘度低且还原稳定性高，与氟代碳酸乙烯酯混合能够形成以无机LiF为主的钝化膜有效降低溶剂在负极界面的副反应，提升循环稳定循环性；

比较实施例2和实施例4-5可见，随着氟代碳酸乙烯酯(FEC)用量的增加(5％至10％至20％)，链状碳酸酯类溶剂(EMC)用量的降低(40％至25％)，电池的常温循环次数略有减少，但高温循环次数略有增加，且高温存储DCR增长率和产气率略有降低。比较实施例2和对比例4可见，即便加入了氟代碳酸乙烯酯(FEC)，但若链状碳酸酯类溶剂(EMC)用量过高，电池的常高温循环和存储性能会受到严重的影响。上述结果表明：一、为提升电池的综合性能，电解液中两种溶剂氟代碳酸乙烯酯(FEC)和链状碳酸酯类溶剂质量百分含量分别控制在5％-20％、25％-40％范围之间较佳；二、稀释剂的加入有利于降低电解液的粘度，提升电池的常高温充放电性能。

比较实施例2-3和对比例5可见，实施例2和3分别采用氟苯、三氟甲基苯这类氟代芳香类化合物作为稀释剂，对比例5采用多氟代醚类有机化合物(如1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚)作为稀释剂，而前者比后者表现出了更为优异的常高温循环和存储性能。这是因为氟代芳香类稀释剂比多氟代醚类稀释剂粘度更低，更能有效降低高浓度电解液的粘度，且氟代芳香类化合物相对于多氟代醚类化合物电导率更高，加入电解液中更有利于改善高浓度电解液的动力学性能，从而提升了电池的综合性能。上述结果表明，稀释剂种类的选择尤为重要，在本发明的电解液中引入氟代芳香类稀释剂有利于显著降低高浓度电解液的粘度，并改善其动力学性能，从而提升电池的综合性能。

比较实施例2和实施例6-7可见，随着六氟磷酸锂(LiPF₆)用量的增加(4％至7％至10％)，磺酰亚胺类锂盐(如LiFSI)用量的减少(10％至7％至4％)，电池的常温循环次数和高温循环次数都是先增加后减少，而高温存储DCR增长率和产气率均是先降低后升高。再结合对比例2-3分析可见，单独使用六氟磷酸锂(LiPF₆)或磺酰亚胺类锂盐(如LiFSI)，电池的常高温充放电性能远低于两种锂盐的混合使用时。上述结果表明，磺酰亚胺类锂盐与六氟磷酸锂的联用能够有效提升电池的综合性能，且二者在电解液中质量百分含量控制在4％-10％范围之间较佳，当二者用量相同时最佳。

综上所述，本发明实施例提供的电解液不管是常温还是高温性能都十分优异，且明显优于对比例，这说明本发明将氟代碳酸乙烯酯和链状碳酸酯混合做溶剂，六氟磷酸锂和磺酰亚胺类锂盐联用作为电解质，并配合氟代芳香类化合物稀释剂以及复合添加剂确实有利于提升电池尤其是高硅高镍体系锂电池的综合性能。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种电解液，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：5％-20％第一溶剂、25％-40％第二溶剂、5％-25％电解质锂盐、25％-50％稀释剂和0.5％～10％复合添加剂；

所述锂盐包括六氟磷酸锂和磺酰亚胺类锂盐，

所述第一溶剂为氟代碳酸乙烯酯，

所述第二溶剂为链状碳酸酯，

所述复合添加剂由至少两种不同类型的电解液添加剂组成。

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述第二溶剂为碳原子数小于10的链状碳酸酯。

3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述磺酰亚胺类锂盐选自双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双(五氟乙基磺酰基)亚氨基锂和双(六氟异丙氧基磺酰)亚氨基锂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述电解液中，六氟磷酸锂的质量百分比为1-14％，磺酰亚胺类锂盐的质量百分比为4％-24％。

5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述稀释剂为氟代芳香类化合物。

6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述复合添加剂选自锂盐型硼基添加剂、酸酯类添加剂、酸酐类添加剂和硅烷类添加剂中的至少两种。

7.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于：按质量百分比计，所述复合添加剂包括0.25％-5.0％锂盐型硼基添加剂、0.15％-2.0％酸酯类添加剂和0.1％-3.0％硅烷类添加剂。

8.一种电化学装置，其特征在于：包括如权利要求1-8任一项所述的电解液。

9.根据权利要求8所述的电化学装置，其特征在于：还包括正极极片和负极极片，所述正极极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体上的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括至少一种高镍多元正极材料，所述高镍多元正极材料中的镍元素质量百分比不低于60％；

所述负极极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性材料，所述负极活性材料包括硅氧化合物。

10.一种电子设备，其特征在于：包括如权利要求8或9所述的电化学装置。