CN117199349A - 一种电化学装置及电子装置 - Google Patents

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CN117199349A CN202311281827.XA CN202311281827A CN117199349A CN 117199349 A CN117199349 A CN 117199349A CN 202311281827 A CN202311281827 A CN 202311281827A CN 117199349 A CN117199349 A CN 117199349A
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周邵云
刘俊飞
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Abstract

本申请提供了一种电化学装置及电子装置。电化学装置包括正极极片，正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体至少一个表面上的正极材料层，正极材料层包括正极活性材料和磷酸盐，正极活性材料的平均粒径为Dμm；基于正极材料层的质量，磷酸盐的质量百分含量为A％，0.05≤A≤5；电解液包括式(I)所示的化合物，基于电解液的质量，式(I)所示的化合物的质量百分含量为B％，0.01≤B≤3，0.003≤(A+B)/D≤60。本申请的电化学装置具有良好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗。

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，如锂离子电池，其具有储能密度大、开路电压高、自放电率低、循环寿命长、安全性好等优点，现已作为电源广泛应用于各类电子产品。
随着电动汽车和可移动电子设备的高速发展，人们对锂离子电池的性能需求日益多元，而正极材料和电解液作为锂离子电池的重要组成部分，迫切需要加以改进，以获得同时具有良好的高温性能、低温性能和低阻抗的锂离子电池。
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，以获得同时具有良好的高温存储性能、低温放电性能以及低阻抗的电化学装置。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、负极极片和电解液，正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体至少一个表面上的正极材料层，正极材料层包括正极活性材料、磷酸盐和第一粘结剂，正极活性材料包含Ni元素、Co元素或Mn元素中的至少一种，正极活性材料的平均粒径为Dμm；基于正极材料层的质量，磷酸盐的质量百分含量为A％，0.05≤A≤5。电解液包括式(I)所示的化合物：
其中，R1至R5各自独立地选自氢、氰基、卤素原子、未经取代或经Ra取代的C1-5烷基、未经取代或经Ra取代的C2-5烯基、未经取代或经Ra取代的C2-5炔基、未经取代或经Ra取代的C6-10芳基、未经取代或经Ra取代的C3-6杂环烷基、未经取代或经Ra取代的C3-6杂芳基、-R6-(C＝O)-R7-、-R6-(C＝O)-O-R7-或-R6-(C＝O)-NH-R7-；R6和R7各自独立地选自单键、未经取代或经Ra取代的C1-10烷基、未经取代或经Ra取代的C2-10烯基、未经取代或经Ra取代的C2-10炔基、未经取代或经Ra取代的C3-6杂环基、未经取代或经Ra取代的C6-10芳基或C5-6杂芳基；Ra选自氨基、氰基、卤素原子、C1-3烷基、C3-6杂环烷基、C3-6杂环烯基、C3-6杂环炔基、或C5-6杂芳基中的至少一者；R1至R5中任意相邻的两者能够连接形成C5-8的环烷基、C6-10的环芳基、C3-6的杂环烷基或C3-6的杂环芳基；杂环烷基、杂芳基中的杂原子选自N或O中的至少一者。基于电解液的质量，式(I)所示的化合物的质量百分含量为B％，0.01≤B≤3，A、B、D之间满足：0.003≤(A+B)/D≤60。正极材料层包括磷酸盐，电解液包括式(I)所示的化合物，并调控A、B、(A+B)/D的值在上述范围内，正极材料层包括磷酸盐，可以优化正极固态电解质界面膜(CEI膜)的成分，减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，但是在高温或低温环境下CEI膜的稳定性较差，此时，电解液包括式(I)所示的化合物，能够发挥磷酸盐和式(I)所示的化合物的协同作用，不仅有利于进一步减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，同时还可以改善CEI膜在高温或低温环境下的稳定性，从而改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能，并且还可以降低电化学装置的阻抗。
在本申请的一些实施方案中，0.1≤D≤20。通过调控D的值在上述范围内，有利于发挥磷酸盐对正极活性材料的保护作用，减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，提高离子(例如锂离子)的界面传输能力，从而进一步改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能以及降低电化学装置的阻抗。
在本申请的一些实施方案中，电化学装置满足以下特征中的至少一者：(1)0.004≤(A+B)/D≤2；(2)0.01≤B≤1。电化学装具有上述特征，可以更好地发挥磷酸盐和式(I)所示的化合物的协同作用，从而进一步改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能以及降低电化学装置的阻抗。
在本申请的一些实施方案中，式(I)所示的化合物包括吡啶、2-甲基吡啶、2-乙烯基吡啶、2-乙炔基吡啶、2-氟吡啶、2-氰基吡啶、3-乙烯基吡啶，3-氟吡啶、2,6-二氟吡啶、五氟吡啶、吡啶-3,4-二羧酸酐、2,2'-联吡啶、三联吡啶、1,8-萘啶、5,6,7,8-四氢喹啉、喹啉或喹啉酸酐中的至少一种。选择上述范围内的式(I)所示的化合物，可以更好地发挥式(I)所示的化合物和磷酸盐的协同作用，减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，提高CEI膜在高温或低温环境下的稳定性，从而进一步改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能以及降低电化学装置的阻抗。
在本申请的一些实施方案中，磷酸盐位于正极活性材料颗粒的至少部分表面，磷酸盐和正极活性材料的质量比为X，0.0005≤X≤0.06。磷酸盐位于正极活性材料颗粒的至少部分表面并调控X的值在上述范围内，磷酸盐在正极活性材料颗粒表面发挥对正极活性材料的保护作用，从而改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能以及降低电化学装置的阻抗。
在本申请的一些实施方案中，正极材料层包括第一层和第二层，第一层设置于正极集流体和第二层之间，第一层包括正极活性材料，第二层包括磷酸盐和第一粘结剂，第二层的厚度为Hμm，0.1≤H≤10，0.01≤D/H≤200。正极材料层具有上述特征并调控H、D/H的值在上述范围内，可以使得第二层的厚度与正极活性材料的颗粒粒径相匹配，更好的利用第二层对正极活性材料的保护作用，发挥磷酸盐和式(I)所示的化合物的协同作用，从而改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能以及降低电化学装置的阻抗。
在本申请的一些实施方案中，磷酸盐与第一粘结剂的质量比为Y，0.05≤Y≤100。调控Y的值在上述范围内，可以更好地利用第二层对正极活性材料的保护作用，减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，同时改善CEI膜在高温或低温环境下的稳定性，从而改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能以及降低电化学装置的阻抗。
在本申请的一些实施方案中，电化学装置满足以下特征中的至少一者：(1)2≤D/H≤100；(2)磷酸盐与第一粘结剂的质量比为Y，0.1≤Y≤30。具有上述特征的电化学装置，具有更好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗。
在本申请的一些实施方案中，电化学装置满足以下特征中的至少一者：(1)磷酸盐包括磷酸锂、磷酸钾、磷酸铝、磷酸钠、磷酸钙、焦磷酸钠、2,3-二磷酸-D-甘油酸五钠盐、植酸钠、植酸锂或植酸钾中的至少一种；(2)第一粘结剂包括聚丙烯腈、聚酰亚胺、全氟磺酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸锂或聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)中的至少一种；(3)正极活性材料包括锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸锰锂、磷酸铁锰锂、富锂锰基材料或钴酸锂中的至少一种。具有上述特征的电化学装置，具有良好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗。
本申请的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。第一方面提供的电化学装置具有良好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗，从而本申请的电子装置具有较长的使用寿命和较宽的工作温度。
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。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在正极集流体至少一个表面上的正极材料层，正极材料层包括正极活性材料、磷酸盐和第一粘结剂，正极活性材料包含Ni元素、Co元素或Mn元素中的至少一种，正极活性材料的平均粒径为Dμm；基于正极材料层的质量，磷酸盐的质量百分含量为A％，0.05≤A≤5；电解液包括式(I)所示的化合物，基于电解液的质量，式(I)所示的化合物的质量百分含量为B％，0.01≤B≤3，A、B、D之间满足：0.003≤(A+B)/D≤60。正极材料层包括磷酸盐，正极材料层包括磷酸盐，电解液包括式(I)所示的化合物，并调控A、B、(A+B)/D的值在本申请范围内，可以优化CEI膜的成分，并且发挥磷酸盐和式(I)所示的化合物的协同作用，减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，改善CEI膜在高温或低温环境下的稳定性，从而改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能，并且还可以降低电化学装置的阻抗。
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。
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为对比例1-1的正极活性材料的扫描电镜照片；
图2为实施例1-1的正极活性材料的扫描电镜照片。
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。本领域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。
本申请第一方面提供了一种电化学装置，其包括正极极片、负极极片和电解液，正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体至少一个表面上的正极材料层，正极材料层包括正极活性材料、磷酸盐和第一粘结剂，正极活性材料包含Ni元素、Co元素或Mn元素中的至少一种，正极活性材料的平均粒径为Dμm。基于正极材料层的质量，磷酸盐的质量百分含量为A％，0.05≤A≤5，例如A的值可以为0.05、0.1、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5或为其中任意两个数值组成的范围。电解液包括式(I)所示的化合物：
其中，R1至R5各自独立地选自氢、氰基、卤素原子、未经取代或经Ra取代的C1-5烷基、未经取代或经Ra取代的C2-5烯基、未经取代或经Ra取代的C2-5炔基、未经取代或经Ra取代的C6-10芳基、未经取代或经Ra取代的C3-6杂环烷基、未经取代或经Ra取代的C3-6杂芳基、-R6-(C＝O)-R7-、-R6-(C＝O)-O-R7-或-R6-(C＝O)-NH-R7-；R6和R7各自独立地选自单键、未经取代或经Ra取代的C1-10烷基、未经取代或经Ra取代的C2-10烯基、未经取代或经Ra取代的C2-10炔基、未经取代或经Ra取代的C3-6杂环基、未经取代或经Ra取代的C6-10芳基或C5-6杂芳基；Ra选自氨基、氰基、卤素原子、C1-3烷基、C3-6杂环烷基、C3-6杂环烯基、C3-6杂环炔基、或C5-6杂芳基中的至少一者；R1至R5中任意相邻的两者能够连接形成C5-8的环烷基、C6-10的环芳基、C3-6的杂环烷基或C3-6的杂环芳基；杂环烷基、杂芳基中的杂原子选自N或O中的至少一者。基于电解液的质量，式(I)所示的化合物的质量百分含量为B％，0.01≤B≤3，优选0.01≤B≤1，例如B的值可以为0.01、0.05、0.1、0.2、0.5、0.8、1、1.5、2、2.5、3或为其中任意两个数值组成的范围。A、B、D之间满足：0.003≤(A+B)/D≤60，优选0.004≤(A+B)/D≤2，例如A+B)/D的值可以为0.003、0.005、0.008、0.01、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、3、5、8、10、20、30、40、50、60或为其中任意两个数值组成的范围。
正极材料层包括磷酸盐，电解液包括式(I)所示的化合物，并调控A、B、(A+B)/D的值在上述范围内，正极材料层包括磷酸盐，可以优化CEI膜的成分，在正极极片表形成P-O-M(M＝Co，Mn)络合作用，稳定正极活性材料的结构，减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，但是在高温或低温环境下CEI膜的稳定性较差，此时，电解液包括式(I)所示的化合物，能够发挥磷酸盐和式(I)所示的化合物的协同作用，不仅有利于进一步减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，同时还可以改善CEI膜在高温或低温环境下的稳定性，从而改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能，并且还可以降低电化学装置的阻抗。发明人发现，当A的值过小时，无法优化正极CEI膜的成分，不利于减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，从而无法改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能。当A的值过大时，过多的磷酸盐会使得正极材料层与电解液之间的界面阻抗变大，影响电化学装置的低温放电性能，并增大电化学装置的阻抗。当B的值过小时，无法发挥式(I)所示的化合物的作用，高温或低温环境下CEI膜的稳定性较差，影响电化学装置的低温放电性能和高温存储性能。当B的值过大时，会使得正极材料层表面的CEI膜厚度过大，增大电化学装置的阻抗，并影响电化学装置的低温放电性能。当(A+B)/D的值过小时，无法发挥磷酸盐和式(I)所示的化合物的协同作用，不利于减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，CEI膜在高温或低温环境下的稳定性较差，从而无法改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能。当(A+B)/D的值过大时，正极材料层与电解液之间的界面副反应过多，不利于改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能，并使得电化学装置的阻抗过大。从而调控A、B、(A+B)/D的值在本申请范围内，可以优化CEI膜的成分，并且发挥磷酸盐和式(I)所示的化合物的协同作用，减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，改善CEI膜在高温或低温环境下的稳定性，从而改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能，并且还可以降低电化学装置的阻抗。在本申请中，“低温”是指小于或等于-10℃，“高温”是指大于或等于45℃。
在本申请的一些实施方案中，0.1≤D≤20，例如D的值可以为0.1、0.5、1、2、3、5、8、10、12、15、18、20或为其中任意两个数值组成的范围。通过调控D的值在上述范围内，有利于发挥磷酸盐对正极活性材料的保护作用，并得到高温或低温环境下的稳定性良好的CEI膜，减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，提高离子(例如锂离子)的界面传输能力，从而进一步改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能以及降低电化学装置的阻抗。
在本申请的一些实施方案中，式(I)所示的化合物包括吡啶、2-甲基吡啶、2-乙烯基吡啶、2-乙炔基吡啶、2-氟吡啶、2-氰基吡啶、3-乙烯基吡啶，3-氟吡啶、2,6-二氟吡啶、五氟吡啶、吡啶-3,4-二羧酸酐、2,2'-联吡啶、三联吡啶、1,8-萘啶、5,6,7,8-四氢喹啉、喹啉或喹啉酸酐中的至少一种。选择上述范围内的式(I)所示的化合物，可以更好地发挥式(I)所示的化合物和磷酸盐的协同作用，减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，提高CEI膜在高温或低温环境下的稳定性，从而进一步改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能以及降低电化学装置的阻抗。
在本申请的一些实施方案中，磷酸盐位于正极活性材料颗粒的至少部分表面，磷酸盐和正极活性材料的质量比为X，0.0005≤X≤0.06，例如X的值可以为0.0005、0.001、0.005、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06或为其中任意两个数值组成的范围。磷酸盐位于正极活性材料颗粒的至少部分表面并调控X的值在上述范围内，磷酸盐在正极活性材料颗粒表面发挥对正极活性材料的保护作用，并且有利于发挥磷酸盐和式(I)所示的化合物的协同作用，减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，同时改善CEI膜在高温或低温环境下的稳定性，从而改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能以及降低电化学装置的阻抗。
在本申请的一些实施方案中，正极材料层包括第一层和第二层，第一层设置于正极集流体和第二层之间，第一层包括正极活性材料，第二层包括磷酸盐和第一粘结剂，第二层的厚度为Hμm，0.1≤H≤10，0.01≤D/H≤200，优选2≤D/H≤100。例如H的值可以为0.1、0.3、0.5、0.7、1、2、3、5、6、8、10或为其中任意两个数值组成的范围，D/H的值可以为0.01、0.05、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、8、10、25、50、75、100、120、150、180、200或为其中任意两个数值组成的范围。正极材料层具有上述特征并调控H、D/H的值在上述范围内，可以使得第二层的厚度与正极活性材料的颗粒粒径相匹配，更好的利用第二层对正极活性材料的保护作用，发挥磷酸盐和式(I)所示的化合物的协同作用，减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，同时改善CEI膜在高温或低温环境下的稳定性，从而改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能以及降低电化学装置的阻抗。
在本申请的一些实施方案中，磷酸盐与第一粘结剂的质量比为Y，0.05≤Y≤100，优选0.1≤Y≤30，例如Y的值可以为0.05、0.1、0.5、1、3、5、8、10、20、30、50、70、80、100或为其中任意两个数值组成的范围。调控Y的值在上述范围内，可以更好地利用第二层对正极活性材料的保护作用，有利于发挥磷酸盐和式(I)所示的化合物的协同作用，减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，同时改善CEI膜在高温或低温环境下的稳定性，从而改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能，以及降低电化学装置的阻抗。
在本申请的一些实施方案中，磷酸盐包括磷酸锂、磷酸钾、磷酸铝、磷酸钠、磷酸钙、焦磷酸钠、2,3-二磷酸-D-甘油酸五钠盐、植酸钠、植酸锂或植酸钾中的至少一种。选择上述范围内的磷酸盐，可以更好地发挥磷酸盐和式(I)所示的化合物的协同作用，可以进一步减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，提高CEI膜在高温或低温环境下的稳定性，从而进一步改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能以及降低电化学装置的阻抗。
在本申请的一些实施方案中，第一粘结剂包括聚丙烯腈、聚酰亚胺(PI)、全氟磺酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸锂(PAALi)或聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)中的至少一种。选择上述范围内的第一粘结剂，有利于使得磷酸盐分散均匀，更好地发挥磷酸盐和式(I)所示的化合物的协同作用，提高正极极片的结构稳定性，从而改善电化学装置的高温存储性能。
在本申请的一些实施方案中，正极活性材料包括锰酸锂(LiMn2O4)、镍锰酸锂(LiNiMnO4)、镍钴锰酸锂(NCM)、磷酸锰锂(LiMnPO4)、磷酸铁锰锂(LiMn0.6Fe0.4PO4)、富锂锰基材料(γLi2MnO3·(1-γ)LiGO2，0<γ<1，G为过渡金属镍、钴或铁等)或钴酸锂(LiCoO2)中的至少一种。其中，NCM可以包括但不限于LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(NCM613)、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM333)或LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2(NCM955)中的至少一种。选择上述范围内的正极活性材料，有利于优化CEI膜成分，提高离子的传输能力，减少正极材料层和电解液之间的界面副反应，以及更有利于发挥式(I)所示的化合物提高CEI膜在高温或低温环境下的稳定性的作用，从而进一步改善电化学装置的低温放电性能和高温存储性能以及降低电化学装置的阻抗。
在本申请中，上述实施方案中的特征：磷酸盐的种类、粘结剂的种类、正极活性材料的种类等之间可以任意组合，电化学装置满足上述特征中的至少一者。
本申请的电解液还可以包括锂盐和有机溶剂。本申请对锂盐的种类没有特别限制，只只要能实现本申请的目的即可，例如锂盐可以包括但不限于六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、双草酸硼酸锂(LiBOB)或二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)中的至少一种。基于电解液的质量，锂盐的质量百分含量可以为6％至15％，例如锂盐的质量百分含量可以为8％、9％、10％、11％、12.5％、13％、15％或为其中任意两个数值组成的范围。本申请对上述有机溶剂的种类没有特别限制，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或环状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、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯或碳酸甲乙酯中的至少一种。上述环状碳酸酯化合物可以包括但不限于碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚丁酯或碳酸乙烯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乙二醇二甲醚、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，上述有机溶剂的质量百分含量可以为82％至93％，例如可以82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％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。本申请的正极材料层还可以包括第二粘结剂，第二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。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。本申请的正极材料层还可以包括导电剂，本申请对导电剂的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，导电剂可以包括乙炔黑、科琴黑、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。在本申请中，对正极集流体和正极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。单面正极材料层的厚度为30μm至120μm。在本申请中，正极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。
本申请对正极极片的制备过程没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可。例如，可以包括但不限于以下步骤：
方法1：将磷酸盐和第一粘结剂混合，加入溶剂搅拌均匀，得到第一浆料。将正极活性材料、第二粘结剂以及导电剂等进行混合，加入溶剂搅拌均匀，得到第二浆料。将第一浆料和第二浆料混合均匀，得到正极浆料，将正极浆料涂覆在正极集流体的至少一个表面上，经烘干、冷压、分切等处理得到至少一个表面上涂布正极材料层的正极极片。
方法2：将磷酸盐和第一粘结剂混合，加入溶剂搅拌均匀，得到第一浆料。将正极活性材料和第一浆料混合均匀，烘干、粉碎后得到具有磷酸盐包覆的正极活性材料。将所述具有磷酸盐包覆的正极活性材料、第二粘结剂以及导电剂等进行混合，加入溶剂搅拌均匀，得到正极浆料，将正极浆料涂覆在正极集流体的至少一个表面上，经烘干、冷压、分切等处理得到至少一个表面上涂布正极材料层的正极极片。
方法3：将磷酸盐和第一粘结剂混合，加入溶剂搅拌均匀，得到第一浆料。再将正极活性材料、第二粘结剂以及导电剂等进行混合，加入溶剂搅拌均匀，得到第二浆料。将上述第二浆料涂覆在正极集流体的至少一个表面上，得到设置于正极集流体至少一个表面的第一层；然后将上述第一浆料涂覆在第一层的表面形成第二层，经烘干、冷压、分切等处理得到至少一个表面上涂布正极材料层的正极极片。其中，正极材料层包括第一层和第二层。
此外，本申请也可以根据需要在正极材料层和正极集流体之间设置导电层。本申请对导电层的组成没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如导电层可以包括上述导电剂和上述第一粘结剂。
通常，可以通过改变磷酸盐与正极活性材料的质量比X来改变磷酸盐的质量百分含量A％，增大X，A增大；减小X，A减小。或者，通过改变磷酸盐与粘结剂的质量比Y、第二层的厚度H来改变磷酸盐的质量百分含量A％，增大Y，A增大；减小Y，A减小。增大H，A增大；减小H，A减小。可以通过改变电解液中式(I)所示的化合物的占比改变式(I)所示的化合物的质量百分含量B％，改变式(I)所示的化合物的质量百分含量，上述锂盐的质量百分含量保持不变，有机溶剂的质量百分含量随之改变。
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、SiOn(0<n≤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15μm，单面负极材料层的厚度为30μm至130μm。在本申请中，负极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。
本申请的负极材料层还可以包含负极导电剂和负极粘结剂。上述负极导电剂和负极粘结剂没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，负极导电剂可以包括乙炔黑、科琴黑、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。负极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，用以分隔正极极片和负极极片，防止电化学装置内部短路，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，例如隔离膜的材料可以包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯为主的聚烯烃类隔离膜、聚酯膜(例如聚对苯二甲酸二乙酯(PET)膜)、纤维素膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜、氨纶或芳纶膜等中的至少一种。隔离膜的类型可以包括但不限于织造膜、非织造膜(无纺布)、微孔膜、复合膜、碾压膜或纺丝膜等中的至少一种。本申请的隔离膜可以具有多孔结构，多孔层设置在隔离膜的至少一个表面上，多孔层包括无机颗粒和粘结剂，无机颗粒可以包括氧化铝、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、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素纳、聚乙烯吡咯烷酮、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。本申请对多孔结构的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，例如隔离膜的厚度可以为3μm至30μm。
本申请的电化学装置还包括包装袋，用于容纳正极极片、隔离膜、负极极片和电解液，以及电化学装置中本领域已知的其它部件，本申请对上述其它部件没有特别限制。本申请对包装袋没有特别限制，可以为本领域公知的包装袋，只要能够实现本申请目的即可。例如，可采用铝塑膜包装袋。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：锂离子电池、钠离子电池、锂聚合物电化学装置或锂离子聚合物电化学装置等。
本申请的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。
本申请的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。第一方面提供的电化学装置具有良好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗，从而本申请的电子装置具有较长的使用寿命和较宽的工作温度。本申请的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、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
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。
测试方法和设备：
电解液中各成分含量的测试：
将锂离子电池以0.5C恒定电流放电至2.8V后拆解，收集电解液，并将拆出的正极极片、负极极片、隔离膜进行离心，将离心后得到的液体和上述电解液混合均匀，然后采用气相色谱-质谱联用仪(仪器型号为Agilent 8890)和离子色谱(仪器型号为AQUION离子色谱)进行测试，得到电解液中的各个组分并测试其含量。
扫描电镜测试：
通过扫描电镜(型号：蔡司sigma 300)观察正极活性材料的形貌并拍摄扫描电镜照片。
正极活性材料的平均粒径测试：
将锂离子电池以0.5C恒定电流放电至2.8V后拆解，取出正极极片，用碳酸二甲酯(DMC)浸泡20分钟后，再依次用DMC、丙酮各淋洗一遍。之后将正极极片置于烘箱内，85℃烘烤12小时，得到拆解出的正极极片样品。
将上述正极极片样品裁切为1cm×1cm的尺寸，采用离子抛光仪(IB-09010CP)对垂直于正极极片厚度方向上的表面进行抛光处理，得到抛光的正极极片横切面，从而制得用于扫描电镜测试的样品。然后通过扫描电镜(型号：蔡司sigma 300)、参考标准JY/T010-1996《分析型扫描电子显微镜方法通则》对正极极片样品进行扫描电镜测试，在放大300倍下，通过扫描电镜分别统计100个正极活性材料的颗粒粒径，计算平均值得到正极活性材料的平均粒径D。
正极材料层的组成测试：
按照上述正极活性材料的平均粒径的测试中的方法得到拆解出的正极极片样品将拆解得到的正极极片样品称重并计质量为m2，选取双面涂覆正极活性材料的区域冲成直径为18mm的小圆片并称重计为m3，取10片该小圆片用王水溶解，然后真空抽滤，用20mL纯净水清洗，重复该步骤2次，得到滤液，然后转移到容量瓶中定容至100mL，用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)采用标准曲线法测试得到磷元素浓度为C0(mg/L)。根据所用正极极片的厚度和长度，计算得到该正极极片中正极集流体的质量为m4，直径为18mm的小圆片对应的正极集流体的质量为m5。则磷元素的质量为C0×100×(m2-m4)/(m3-m5)；再根据磷元素的质量计算磷酸盐的质量，从而得到基于正极材料层的质量，磷酸盐的质量百分含量A％。
通过电感耦合等离子体发射光谱仪、采用标准曲线法测试得到正极活性材料中的特征元素(例如Ni元素、Co元素或Mn元素)的质量，计算得到正极活性材料的质量百分含量，从而得到磷酸盐和正极活性材料的质量比X。
第二层的厚度测试：
按照上述正极活性材料的平均粒径测试中的过程得到拆解出的正极极片，采用离子抛光仪(IB-09010CP)对沿正极极片厚度方向上的一个表面进行抛光处理，得到抛光的正极极片横切面。然后通过扫描电镜(型号：蔡司sigma 300)、参考标准JY/T 010-1996《分析型扫描电子显微镜方法通则》对正极极片样品进行扫描电镜测试，在测试样品中随机选取10个不同的位置进行测试，计算平均值得到第二层的厚度H。
低温放电性能测试：
通过锂离子电池的低温容量保持率评价锂离子电池的低温放电性能，低温容量保持率越大，则其低温放电性能越好，低温容量保持率越小，则其低温放电性能越差。将锂离子电池置于25℃恒温箱中，静置30分钟。将锂离子电池以0.5C恒流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电至电流为0.05C。随后，再以0.5C恒流放电至2.8V，得到锂离子电池的0.5C常温放电容量C1。将锂离子电池置于25℃恒温箱中，静置30分钟。将锂离子电池以0.5C恒流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电至电流为0.05C。然后将锂离子电池置于-20℃的恒温箱中静置4h，以0.5C恒流放电至2.8V，得出锂离子电池的0.5C低温放电容量C2。
-20℃低温容量保持率＝C2/C1×100％。
高温存储性能测试：
通过锂离子电池在60℃下存储的厚度增长率和容量恢复率来评价锂离子电池的高温存储性能。厚度增长率越小、容量恢复率越大，说明锂离子电池的高温存储性能越好，厚度增长率越大、容量恢复率越小，说明锂离子电池的高温存储性能越差。
容量恢复率测试：将锂离子电池置于25℃的恒温箱中静置5分钟，以1C的倍率恒流充电至4.2V，再以4.2V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C3，之后将锂离子电池置入60℃的烘箱中存储30天，在存储30天后，将锂离子电池取出并置于25℃的恒温箱中3小时。然后按以下流程测试：以1C的倍率恒流充电至4.2V，以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C4。
60℃容量恢复率＝C4/C3×100％。
厚度增长率测试：将锂离子电池于25℃的恒温箱中静置5分钟，以1C的倍率恒流充电至4.2V，再以4.2V恒压充电至电流为0.05C，之后静置5分钟，再以1C倍率恒流放电至2.8V，测试锂离子电池存储之前的厚度H1，随后将锂离子电池置于60℃的恒温箱中存储90天，在存储90天后，将锂离子电池取出观察及记录存储后的厚度H2。
60℃厚度增长率＝(H2-H1)/H1×100％。
直流阻抗(DCR)测试：
将锂离子电池置于25℃的恒温箱中静置5分钟，将锂离子电池按照以下步骤进行充放电：以1C的倍率恒流充电至4.2V，再恒压充电至电流0.05C，静置30分钟，以0.1C的电流放电10秒(在0.1秒取点一次，记录对应电压值U1)，以1C的电流放电360秒(在0.1秒取点一次，记录对应电压值U2)，重复上述放电步骤5次。“1C”是在1小时内将锂离子电池容量完全放完的电流值。上述“锂离子电池容量完全放完”是指1C恒流放电的截止条件是电压≤2.8V。
直流阻抗DCR＝(U1-U2)/(1C-0.1C)。取上述第5次放电的直流阻抗，该直流阻抗也可以称为锂离子电池在50％荷电状态下测得的直流阻抗，即50％SOC DCR。
实施例1-1
<正极极片的制备>
将磷酸盐磷酸锂、第一粘结剂PAALi按照质量比20:1混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)搅拌均匀，得到第一浆料。将正极活性材料LiMn2O4和第一浆料混合均匀，烘干、粉碎后得到磷酸盐包覆的正极活性材料(指磷酸盐位于正极活性材料颗粒的至少部分表面)。将磷酸盐包覆的正极活性材料、导电剂乙炔黑、第二粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按照质量比96:2:2进行混合，得到正极浆料，用溶剂NMP调配成固含量为75wt％的正极浆料，将正极浆料涂覆于厚度为12μm的正极集流体铝箔的一个表面上，然后在85℃下烘干，在正极集流体的另一个表面上重复以上步骤，冷压后得单面正极材料层厚度为100μm的双面涂布的正极极片，然后将正极极片裁切成74mm×867mm规格的正极极片，并焊接正极极耳后待用。正极材料层中，磷酸盐和正极活性材料的质量比X如表1所示。
<负极极片的制备>
将负极活性材料人造石墨、负极粘结剂丁苯橡胶、增稠剂羧甲基纤维素钠按照质量比为97.4:1.2:1.4进行混合，加入去离子水搅拌均匀，获得固含量为70wt％的负极浆料。将负极浆料均匀涂覆于厚度为8μm的负极集流体铜箔的一个表面上，然后在110℃下烘干，在负极集流体的另一个表面上重复以上步骤，冷压后得到单面负极材料层厚度为150μm的双面涂布的负极极片，然后将负极极片分切为78mm×875mm规格的负极极片，并焊接负极极耳后待用。
<隔离膜>
采用厚度为15μm的多孔聚乙烯薄膜(Celgard公司提供)作为隔离膜。
<电解液的制备>
在含水量＜10ppm的氩气气氛手套箱中，将有机溶剂碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)及碳酸二乙酯(DEC)按质量比1:1:3混合，然后加入锂盐LiPF6，然后加入式(I)所示的化合物吡啶，混合均匀得到电解液。其中，基于电解液的质量，锂盐的质量百分含量为12.5％，式(I)化合物的质量百分含量为0.5％。
<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。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(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、二次封装等工序，得到锂离子电池。
实施例1-2至实施例1-7
除了按照表1调整参数以外，其余与实施例1-1相同。
实施例1-8至实施例1-14
除了按照表1调整正极活性材料的种类、A的值以及式(I)化合物的质量百分含量、锂盐的质量百分含量保持不变，有机溶剂的质量百分含量随之改变以外，其余与实施例1-1相同。
实施例1-15至实施例1-16
除了按照表1调整参数以外，其余与实施例1-1相同。
实施例1-17
除了按照以下<正极极片的制备>制得正极极片以外，其余与实施例1-1相同。
<正极极片的制备>
将磷酸盐磷酸锂、第一粘结剂PAALi按照质量比20:1混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)搅拌均匀，得到第一浆料。将正极活性材料LiMn2O4、导电剂乙炔黑、第二粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按照质量比96:2:2进行混合，加入NMP搅拌均匀，得到第二浆料。
将上述第一浆料和第二浆料混合，搅拌均匀得到正极浆料，用溶剂NMP调配成固含量为75wt％的正极浆料，将正极浆料涂覆于厚度为12μm的正极集流体铝箔的一个表面上，然后在85℃下烘干，在正极集流体的另一个表面上重复以上步骤，冷压后得单面正极材料层厚度为100μm的双面涂布的正极极片，然后将正极极片裁切成74mm×867mm规格的正极极片，并焊接正极极耳后待用。正极材料层中，磷酸盐和正极活性材料的质量比X如表1所示。
实施例2-1
除了按照以下<正极极片的制备>制得正极极片以外，其余与实施例1-1相同。
<正极极片的制备>
将磷酸盐磷酸锂、第一粘结剂PAALi按照质量比20:1混合，加入NMP搅拌均匀，得到固含量为75wt％的第一浆料。将正极活性材料LiMn2O4、导电剂乙炔黑、第二粘结剂PVDF按照质量比96:2:2进行混合，加入NMP搅拌均匀，得到固含量为75wt％的第二浆料。
将第二浆料均匀涂覆于厚度为12μm的正极集流体铝箔的一个表面上，得到表面涂覆第一层的正极极片。再将第一浆料用喷雾装置喷涂在第一层表面上形成第二层，在85℃下烘干，在正极集流体的另一个表面上重复以上步骤，冷压后得单面正极材料层厚度为100μm的双面涂布的正极极片，然后将正极极片裁切成74mm×867mm规格的正极极片，并焊接正极极耳后待用。其中，正极材料层包括第一层和第二层，第一层的厚度为99.9μm，第二层的厚度为0.1μm。
实施例2-2至实施例2-6
除了按照表2调整参数以外，其余与实施例2-1相同。
实施例3-1至实施例3-10
除了按照表3调整参数以外，其余与实施例1-1相同。
对比例1-1
除了在<正极极片的制备>中不加入第一浆料，在<电解液的制备>中不加入式(I)化合物、锂盐的质量百分含量保持不变，有机溶剂的质量百分含量随之改变以外，其余与实施例1-1相同。
对比例1-2
除了在<正极极片的制备>中不加入第一浆料以外，其余与实施例1-1相同。
对比例1-3
除了在<电解液的制备>中不加入式(I)化合物、锂盐的质量百分含量保持不变，有机溶剂的质量百分含量随之改变以外，其余与实施例1-1相同。
对比例1-4至对比例1-9
除了按照表1调整参数，以及按照表1调整式(I)化合物的质量百分含量、锂盐的质量百分含量保持不变，有机溶剂的质量百分含量随之改变以外，其余与实施例1-1相同。
对比例2-1
除了在<电解液的制备>中不加入式(I)化合物、锂盐的质量百分含量保持不变，有机溶剂的质量百分含量随之改变以外，其余与实施例2-1相同。
各实施例和各对比例的相关参数及性能测试结果如表1至表3所示。
表1
注：表1中“/”表示不存在相关物质或参数。
从实施例1-1至实施例1-17、对比例1-1至对比例1-9可以看出，正极材料层包括磷酸盐，同时电解液包括式(I)所示的化合物，并调控A、B、(A+B)/D的值在上述范围内，可以使得锂离子电池同时具有较高的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率、较低的60℃厚度增长率和直流阻抗，说明锂离子电池具有良好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗。而对比例1-1，正极材料层不包括磷酸盐，同时电解液中未添加式(I)所示的化合物，对比例1-2的正极材料层不包括磷酸盐，对比例1-3的电解液中未添加式(I)所示的化合物，对比例1-4至对比例1-9中，A、B、(A+B)/D的值中的至少一者不在本申请范围内，对比例1-1至对比例1-9的锂离子电池，无法同时具有较高的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率、较低的60℃厚度增长率和直流阻抗，说明锂离子电池的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗无法兼顾。
A的值通常会影响锂离子电池的低温放电性能和高温存储性能以及阻抗。从实施例1-1、实施例1-4至实施例1-6、对比例1-4至1-5可以看出，当A过小时，例如对比例1-4，锂离子电池的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率较低；当A过大时，例如对比例1-5，锂离子电池的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率较低，且直流阻抗较大。说明锂离子电池的低温放电性能以及较低的阻抗无法兼顾。当A满足0.05≤A≤5时，锂离子电池同时具有较高的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率、较低的60℃厚度增长率和直流阻抗，说明锂离子电池具有良好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗。
B的值通常会影响锂离子电池的低温放电性能和高温存储性能以及阻抗。从实施例1-1、实施例1-8至实施例1-13、对比例1-6至1-7可以看出，当B过小时，例如对比例1-6，锂离子电池的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率较低；当B过大时，例如对比例1-7，锂离子电池的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率较低，且直流阻抗较大。说明锂离子电池的低温放电性能以及较低的阻抗无法兼顾。当B满足0.01≤B≤3时，锂离子电池同时具有较高的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率、较低的60℃厚度增长率和直流阻抗，说明锂离子电池具有良好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗。
(A+B)/D的值通常会影响锂离子电池的低温放电性能和高温存储性能以及阻抗。从实施例1-1至实施例1-13、对比例1-8至1-9可以看出，当(A+B)/D的值过小时，例如对比例1-8，锂离子电池的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率较低，且60℃厚度增长率较大；当(A+B)/D的值过大时，例如对比例1-9，锂离子电池的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率较低，且且60℃厚度增长率和直流阻抗较大。说明锂离子电池的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗无法兼顾。当(A+B)/D满足0.003≤(A+B)/D≤60时，锂离子电池同时具有较高的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率、较低的60℃厚度增长率和直流阻抗，说明锂离子电池具有良好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗。
正极活性材料及其包含的元素种类通常会影响锂离子电池的低温放电性能和高温存储性能以及阻抗。从实施例1-1至实施例1-2、实施例1-12可以看出，正极活性材料及其包含的元素种类在本申请范围内的锂离子电池，具有较高的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率、较低的60℃厚度增长率和直流阻抗，说明锂离子电池具有良好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗。
D的值通常会影响锂离子电池的低温放电性能和高温存储性能以及阻抗。从实施例1-1、实施例1-3、实施例1-10至实施例1-12可以看出，D的值在本申请范围内的锂离子电池，具有较高的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率、较低的60℃厚度增长率和直流阻抗，说明锂离子电池具有良好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗。
磷酸盐和正极活性材料的质量比X通常会影响锂离子电池的低温放电性能和高温存储性能以及阻抗。从实施例1-1、实施例1-4至实施例1-6、实施例1-14至实施例1-16可以看出，X的值在本申请范围内的锂离子电池，具有较高的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率、较低的60℃厚度增长率和直流阻抗，说明锂离子电池具有良好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗。
表2
注：表2中“/”表示不存在相关物质或参数。
从实施例2-1至实施例2-6、对比例1-1至对比例1-2、对比例2-1可以看出，正极材料层包括第一层和第二层，第一层位于正极集流体和第二层之间，第二层包括磷酸盐，同时电解液包括式(I)所示的化合物，并调控A、B、(A+B)/D的值在上述范围内，可以使得锂离子电池同时具有较高的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率、较低的60℃厚度增长率和直流阻抗，说明锂离子电池具有良好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗。而对比例1-1，正极材料层不包括含有磷酸盐的第二层，同时电解液中未添加式(I)所示的化合物，对比例1-2的正极材料层不包括含有磷酸盐的第二层，对比例2-1的电解液中未添加式(I)所示的化合物，对比例1-1至对比例1-2、对比例2-1的锂离子电池，无法同时具有较高的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率、较低的60℃厚度增长率和直流阻抗，说明锂离子电池的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗无法兼顾。
D、D/H的值通常会影响锂离子电池的低温放电性能和高温存储性能以及阻抗。从实施例2-1至实施例2-6可以看出，D、D/H的值在本申请范围内的锂离子电池，具有较高的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率、较低的60℃厚度增长率和直流阻抗，说明锂离子电池具有良好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗。
磷酸盐和粘结剂的质量比Y通常会影响锂离子电池的低温放电性能和高温存储性能以及阻抗。从实施例2-1至实施例2-6可以看出，Y的值在本申请范围内的锂离子电池，具有较高的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率、较低的60℃厚度增长率和直流阻抗，说明锂离子电池具有良好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗。
表3
磷酸盐的种类通常会影响锂离子电池的低温放电性能和高温存储性能以及阻抗。从实施例1-1、实施例3-1可以看出，选用本申请范围内的磷酸盐的锂离子电池，具有较高的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率、较低的60℃厚度增长率和直流阻抗，说明锂离子电池具有良好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗。
式(I)所示的化合物的种类通常会影响锂离子电池的低温放电性能和高温存储性能以及阻抗。从实施例1-1、实施例3-2至实施例3-8可以看出，选用本申请范围内的式(I)所示的化合物的锂离子电池，具有较高的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率、较低的60℃厚度增长率和直流阻抗，说明锂离子电池具有良好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗。
粘结剂的种类通常会影响锂离子电池的低温放电性能和高温存储性能以及阻抗。从实施例实施例1-1、实施例3-9至实施例3-10可以看出，选用本申请范围内的粘结剂的锂离子电池，具有较高的-20℃低温容量保持率和60℃容量恢复率、较低的60℃厚度增长率和直流阻抗，说明锂离子电池具有良好的低温放电性能和高温存储性能以及较低的阻抗。
图1示出了对比例1-1的正极活性材料的扫描电镜照片，从图1可以看出，对比例1-1的正极活性材料表面较为光滑、平整，说明正极活性材料表面不存在磷酸盐，图2示出了实施例1-1的正极活性材料的扫描电镜照片，可以观察到正极活性材料表面包覆着包括磷酸盐的保护层，上述保护层也可以是非完整的一层，磷酸盐位于正极活性材料颗粒的至少部分表面。
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，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电化学装置，其包括正极极片、负极极片和电解液，所述正极极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一个表面上的正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料、磷酸盐和第一粘结剂，所述正极活性材料包含Ni元素、Co元素或Mn元素中的至少一种，所述正极活性材料的平均粒径为Dμm；基于所述正极材料层的质量，所述磷酸盐的质量百分含量为A％，0.05≤A≤5；
所述电解液包括式(I)所示的化合物：
其中，R1至R5各自独立地选自氢、氰基、卤素原子、未经取代或经Ra取代的C1-5烷基、未经取代或经Ra取代的C2-5烯基、未经取代或经Ra取代的C2-5炔基、未经取代或经Ra取代的C6-10芳基、未经取代或经Ra取代的C3-6杂环烷基、未经取代或经Ra取代的C3-6杂芳基、-R6-(C＝O)-R7-、-R6-(C＝O)-O-R7-或-R6-(C＝O)-NH-R7-；R6和R7各自独立地选自单键、未经取代或经Ra取代的C1-10烷基、未经取代或经Ra取代的C2-10烯基、未经取代或经Ra取代的C2-10炔基、未经取代或经Ra取代的C3-6杂环基、未经取代或经Ra取代的C6-10芳基或C5-6杂芳基；Ra选自氨基、氰基、卤素原子、C1-3烷基、C3-6杂环烷基、C3-6杂环烯基、C3-6杂环炔基、或C5-6杂芳基中的至少一者；R1至R5中任意相邻的两者能够连接形成C5-8的环烷基、C6-10的环芳基、C3-6的杂环烷基或C3-6的杂环芳基；所述杂环烷基、杂芳基中的杂原子选自N或O中的至少一者；
基于所述电解液的质量，所述式(I)所示的化合物的质量百分含量为B％，0.01≤B≤3，A、B、D之间满足：0.003≤(A+B)/D≤60。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，0.1≤D≤20。
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其满足以下特征中的至少一者：
(1)0.004≤(A+B)/D≤2；
(2)0.01≤B≤1。
4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，式(I)所示的化合物包括吡啶、2-甲基吡啶、2-乙烯基吡啶、2-乙炔基吡啶、2-氟吡啶、2-氰基吡啶、3-乙烯基吡啶，3-氟吡啶、2,6-二氟吡啶、五氟吡啶、吡啶-3,4-二羧酸酐、2,2'-联吡啶、三联吡啶、1,8-萘啶、5,6,7,8-四氢喹啉、喹啉或喹啉酸酐中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述磷酸盐位于所述正极活性材料颗粒的至少部分表面，所述磷酸盐和所述正极活性材料的质量比为X，0.0005≤X≤0.06。
6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述正极材料层包括第一层和第二层，所述第一层设置于所述正极集流体和所述第二层之间，所述第一层包括所述正极活性材料，所述第二层包括所述磷酸盐和所述第一粘结剂，所述第二层的厚度为Hμm，0.1≤H≤10，0.01≤D/H≤200。
7.根据权利要求6所述的电化学装置，其中，所述磷酸盐与所述第一粘结剂的质量比为Y，0.05≤Y≤100。
8.根据权利要求6所述的电化学装置，其满足以下特征中的至少一者：
(1)2≤D/H≤100；
(2)所述磷酸盐与所述第一粘结剂的质量比为Y，0.1≤Y≤30。
9.根据权利要求1所述的电化学装置，其满足以下特征中的至少一者：
(1)所述磷酸盐包括磷酸锂、磷酸钾、磷酸铝、磷酸钠、磷酸钙、焦磷酸钠、2,3-二磷酸-D-甘油酸五钠盐、植酸钠、植酸锂或植酸钾中的至少一种；
(2)所述第一粘结剂包括聚丙烯腈、聚酰亚胺、全氟磺酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸锂或聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)中的至少一种；
(3)所述正极活性材料包括锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸锰锂、磷酸铁锰锂、富锂锰基材料或钴酸锂中的至少一种。
10.一种电子装置，其包括权利要求1至9中任一项所述的电化学装置。
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