CN117254108A - 电解液和使用其的电化学装置和电子装置 - Google Patents

电解液和使用其的电化学装置和电子装置 Download PDF

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Abstract

本申请涉及电解液和使用其的电化学装置和电子装置。具体地，本申请提供一种电解液，其包含式I化合物和式II化合物其中R1为C1‑C10烷基，R2为经卤素取代的C1‑C10烷基；并且R21、R22、R23和R24各自独立地为氟或未取代或经卤素取代的C1‑C3烷基，并且R21、R22、R23和R24中的至少一者包含氟。采用本申请的电解液可显著改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。

Description

电解液和使用其的电化学装置和电子装置
技术领域
本申请涉及储能领域，具体涉及一种电解液以及使用该电解液的电化学装置和电子装置。
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、安全、环保且无记忆效应等优点，被广泛应用于便携式电子产品、电动交通工具、航空航天、能源储备等领域。随着锂离子电池应用的拓展，对锂离子电池能量密度提出了更高要求，通过提高锂离子电池的工作电压可提高能量密度。但随着正极电位的提高，电解液在正极界面不稳定性加剧，电池的间隔循环性能不足，制约了锂离子电池的应用。
有鉴于此，确有必要提供一种可在高温下改善电化学装置的间隔循环性能的电解液。
发明内容
本申请通过提供一种电解液和使用该电解液的电化学装置和电子装置以试图在至少某种程度上解决至少一种存在于相关领域中的问题。
根据本申请的一个方面，本申请提供了一种电解液，其包含式I化合物和式II化合物：
其中R1为C1-C10烷基，R2为经卤素取代的C1-C10烷基；
其中R21、R22、R23和R24各自独立地为氟、未取代或经卤素取代的C1-C3烷基，并且R21、R22、R23和R24中的至少一者包含氟。
根据本申请的实施例，R1为C1-C5烷基，R2为经卤素取代的C1-C6烷基并且含有至少一个氟，通过选择满足上述范围的R1、R2，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，R1为C1-C3烷基，R2为经卤素取代的C1-C4烷基并且含有至少一个氟，通过选择满足上述范围的R1、R2，可更进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，式I化合物如下结构中的至少一种：
通过选择上述式I化合物中的至少一者，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，基于电解液的质量，式I化合物的含量为10％-80％。通过调节式I化合物的含量在上述范围内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，基于电解液的质量，式I化合物的含量为30％-73％。通过调节式I化合物的含量在上述范围内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，基于电解液的质量，式I化合物的含量为45％-73％。通过调节式I化合物的含量在上述范围内，有利于提高电极保护膜的成膜均匀性及电解液的动力学性能，进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，式II化合物包含如下化合物中的至少一种：
通过选择上述式II化合物中的至少一者，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，基于电解液的质量，式II化合物的含量为5％-25％。通过调节式II化合物的含量在上述范围内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，基于电解液的质量，式II化合物的含量为8％-15％。通过调节式II化合物的含量在上述范围内，可更进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，基于电解液的质量，式I化合物的含量与式II化合物的含量的比值在1.25至16的范围内。通过控制式I化合物的含量与式II化合物的含量的比值在上述范围内，可充分发挥式I化合物与式II化合物的协同作用，形成厚度合适且均匀的电极保护膜，从而进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，基于电解液的质量，式I化合物的含量与式II化合物的含量的比值在5.5至13的范围内。通过控制式I化合物的含量与式II化合物的含量的比值在上述范围内，可充分发挥式I化合物与式II化合物的协同作用，从而进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，基于电解液的质量，式I化合物的含量与式II化合物的含量之和在18％至87.5％的范围内。通过式I化合物的含量与式II化合物的含量之和在上述范围内，可充分发挥式I化合物与式II化合物的协同作用，改善从而进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，基于电解液的质量，式I化合物的含量与式II化合物的含量之和在48％至81％的范围内。有利于提高电极保护膜的成膜强度，通过式I化合物的含量与式II化合物的含量之和在上述范围内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，电解液还包含第一锂盐，第一锂盐包含六氟磷酸锂LiPF6或双氟磺酰亚胺锂LiFSI中的至少一种。通过选择上述化合物作为第一锂盐，可一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，基于电解液的质量，式I化合物的含量与第一锂盐的含量的比值在0.8至8的范围内。通过调节式I化合物的含量与第一锂盐的含量之和在上述范围内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，基于电解液的质量，式I化合物的质量百分比与第一锂盐的质量百分比的比值在4至6.3的范围内。通过调节式I化合物的含量与第一锂盐的含量之和在上述范围内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，电解液还包含第二锂盐，第二锂盐包含双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiTFSI、四氟硼酸锂LiBF4、二氟草酸硼酸锂LiDFOB、二草酸硼酸锂LiBOB或二氟磷酸锂LiPO2F2中的至少一种；基于电解液的质量，第二锂盐的含量为0.2％至10％。通过选择上述锂盐作为第二锂盐，将第二锂盐的含量控制在上述范内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，第二锂盐的含量为0.2％至1％。通过选择上述锂盐作为第二锂盐，将第二锂盐的含量控制在上述范内，可更进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，电解液还包括二氟磷酸锂，并且基于电解液的质量，二氟磷酸锂的含量为0.01％至0.96％。将二氟磷酸锂的含量控制在上述范围内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，电解液还包括二氟磷酸锂，并且基于电解液的质量，二氟磷酸锂的含量为0.02％至0.48％。将二氟磷酸锂的含量控制在上述范围内，可更进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，电解液还包括二氟磷酸锂，并且基于电解液的质量，式II化合物的含量与二氟磷酸锂的含量的比值在5至75的范围内。通过调节式II化合物的含量与二氟磷酸锂的含量的比值在上述范围内，可以提高电极保护膜的韧性，进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，基于电解液的质量，式II化合物的含量与二氟磷酸锂的含量的比值在10至30的范围内。通过调节式II化合物的含量与二氟磷酸锂的含量的比值在上述范围内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，所述电解液包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和六氟磷酸锂。选用包含上述物质的电解液，可改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，所述电解液包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯和六氟磷酸锂。选用包含上述物质的电解液，可改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，所述电解液包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、六氟磷酸锂LiPF6和二氟磷酸锂LiPO2F2。选用包含上述物质的电解液，可改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，所述电解液包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、六氟磷酸锂LiPF6，及双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiTFSI、四氟硼酸锂LiBF4、二氟草酸硼酸锂LiDFOB、二草酸硼酸锂LiBOB或二氟磷酸锂LiPO2F2中的任意二者。电解液包含上述物质，可改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。根据本申请的另一个方面，本申请提供一种电化学装置，其包括正极、负极、隔膜和本申请所述的电解液。
根据本申请的实施例，正极包含正极活性物质，正极活性物质包含钴酸锂、镍钴锰酸锂或镍锰酸锂中至少一种。通过选择上述物质作为正极活性物质，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，正极活性物质包含钴酸锂，并且正极活性物质的粒径满足：Dv50为10μm-25μm且Dv10为2μm-10μm。通过调节正极活性物质的粒径在上述范围内，可形成有利于电解液充分浸润的正极活性材料的堆叠形态，从而导通电解液传输路径，形成均匀且具有韧性的电极保护膜，进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
根据本申请的实施例，正极活性物质包含钴酸锂，并且正极活性物质的粒径满足：Dv50为14.1μm-16.5μm，Dv10为3.8μm-5.8μm。通过调节正极活性物质的粒径在上述范围内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。根据本申请的另一个方面，本申请提供一种电子装置，其包括根据本申请所述的电化学装置。
本申请通过使用包含式I化合物和式II化合物的电解液，可改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
本申请的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述、显示、或是经由本申请实施例的实施而阐释。
具体实施方式
本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。
在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的至少一种”连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一种”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的至少一种”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B(排除C)；A及C(排除B)；B及C(排除A)；或A、B及C的全部。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。
如本文所用，术语“烷基”预期是具有1至20个碳原子的直链饱和烃结构。“烷基”还预期是具有3至20个碳原子的支链或环状烃结构。当指定具有具体碳数的烷基时，预期涵盖具有该碳数的所有几何异构体；因此，例如，“丁基”意思是包括正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基和环丁基；“丙基”包括正丙基、异丙基和环丙基。烷基实例包括，但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、环丁基、正戊基、异戊基、新戊基、环戊基、甲基环戊基、乙基环戊基、正己基、异己基、环己基、正庚基、辛基、环丙基、环丁基、降冰片基等。
如本文所用，术语“卤素”可为氟、Cl、Br或I。
电化学装置(例如，锂离子电池)因其优越的性能已广泛应用于各个领域，人们对其性能的要求越来越高，例如，能量密度和循环性能等。通常，可通过提高电化学装置的工作电压来提高能量密度。然而，随着正极电位的提高，电解液在正极界面不稳定性加剧，导致电化学装置的间隔循环性能不足，该问题在高温下尤为突出。
为了解决上述问题，本申请提供了一种电解液，其包含式I化合物和式II化合物：
其中R1为C1-C10烷基，R2为经卤素取代的C1-C10烷基；
其中R21、R22、R23和R24各自独立地为氟或未取代或经卤素取代的C1-C3烷基，并且R21、R22、R23和R24中的至少一者包含氟。
式I化合物和式II化合物均具有高耐氧化性，且式I化合物和式II化合物的分子结构有利于其发挥协同作用，生成高稳定性的电极保护膜，降低界面反应活性，减少活性物质的消耗，显著提升电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，R1为C1-C5烷基，R2为经卤素取代的C1-C6烷基并且含有至少一个氟。通过选择满足上述范围的R1、R2，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，R1为C1-C3烷基，R2为经卤素取代的C1-C4烷基并且含有至少一个氟。通过选择满足上述范围的R1、R2，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，式I化合物如下结构中的至少一种：
通过选择上述式I化合物，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，基于电解液的质量，式I化合物的含量为10％-80％。在一些实施例中，基于电解液的质量，式I化合物的含量为30％-75％。在一些实施例中，基于电解液的质量，式I化合物的含量为45％-73％。在一些实施例中，基于电解液的质量，式I化合物的含量为10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、73％、75％、80％或在上述任意两个数值所组成的范围内的值。通过调节式I化合物的含量在上述范围内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，式II化合物包含如下化合物中的至少一种：
通过选择上述式II化合物，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，基于电解液的质量，式II化合物的含量为5％-25％。在一些实施例中，基于电解液的质量，式II化合物的含量为10％-30％。在一些实施例中，基于电解液的质量，式II化合物的含量为15％-20％。在一些实施例中，基于电解液的质量，式II化合物的含量为8％-15％。在一些实施例中，基于电解液的质量，式II化合物的含量为5％、8％、10％、15％、20％、25％、30％、35％或在上述任意两个数值所组成的范围内的值。通过调节式II化合物的含量在上述范围内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，基于电解液的质量，式I化合物的含量与式II化合物的含量的比值在1.25至16的范围内。在一些实施例中，基于电解液的质量，式I化合物的含量与式II化合物的含量的比值在3至15的范围内。在一些实施例中，基于电解液的质量，式I化合物的含量与式II化合物的含量的比值在5.5至13的范围内。在一些实施例中，基于电解液的质量，式I化合物的含量与式II化合物的含量的比值为1.25、1.5、2、3、4、5、5.5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16或在上述任意两个数值所组成的范围内的值。通过式I化合物的含量与式II化合物的含量的比值在上述范围内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，式I化合物的含量与式II化合物的含量之和在18％至87.5％的范围内。在一些实施例中，式I化合物的含量与式II化合物的含量之和在48％至81％的范围内。在一些实施例中，式I化合物的含量与式II化合物的含量之和为18％、20％、25％、35％、40％、45％、48％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、81％、85％、87.5％或在上述任意两个数值所组成的范围内的值。
在一些实施例中，电解液还包含第一锂盐，第一锂盐包含六氟磷酸锂LiPF6或双氟磺酰亚胺锂LiFSI中的至少一种。通过选择上述化合锂盐作为第一锂盐，可一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，基于电解液的质量，式I化合物的含量与第一锂盐的含量的比值在0.8至8的范围内。在一些实施例中，基于电解液的质量，式I化合物的含量与第一锂盐的含量的比值在5至8的范围内。在一些实施例中，基于电解液的质量，式I化合物的含量与第一锂盐的含量的比值在2.54至6.3的范围内。在一些实施例中，基于电解液的质量，式I化合物的含量与第一锂盐的含量的比值为0.8、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.3、6.5、7、7.5、8或在上述任意两个数值所组成的范围内的值。通过调节式I化合物的含量与第一锂盐的含量之和在上述范围内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，电解液还包含第二锂盐，第二锂盐包含双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiTFSI、四氟硼酸锂LiBF4、二氟草酸硼酸锂LiDFOB、二草酸硼酸锂LiBOB或二氟磷酸锂LiPO2F2中的至少一种，并且基于电解液的质量，第二锂盐的含量为0.2％至10％。在一些实施例中，基于电解液的质量，第二锂盐的含量为1％至8％。在一些实施例中，基于电解液的质量，第二锂盐的含量为3％至5％。在一些实施例中，基于电解液的质量，第二锂盐的含量为0.2％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％或在上述任意两个数值所组成的范围内的值。通过选择上述锂盐作为第二锂盐，将第二锂盐的含量控制在上述范内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，，电解液还包括二氟磷酸锂，并且基于电解液的质量，二氟磷酸锂的含量为0.01％至0.96％。在一些实施例中，电解液还包括二氟磷酸锂，并且基于电解液的质量，二氟磷酸锂的含量为0.02％至0.48％。在一些实施例中，基于电解液的质量，二氟磷酸锂的含量为0.01、0.02、0.03、0.05、0.07、0.1、0.2、0.3、0.48、0.5、0.6、0.7、0.8、0.96、1或在上述任意两个数值所组成的范围内的值。通过使用包含上述含量的二氟磷酸锂的电解液，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，电解液还包括二氟磷酸锂，并且基于电解液的质量，式II化合物的含量与二氟磷酸锂的含量的比值在5至75的范围内。在一些实施例中，基于电解液的质量，式II化合物的含量与二氟磷酸锂的含量的比值在10至30的范围内。在一些实施例中，基于电解液的质量，式II化合物的含量与二氟磷酸锂的含量的比值为5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75或在上述任意两个数值所组成的范围内的值。通过调节式II化合物的含量与二氟磷酸锂的含量的比值在上述范围内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，电解液还可以包括其它化合物，其它化合物可选自非氟代碳酸酯、非氟代羧酸酯或者其组合。在一些实施例中，非氟代碳酸酯包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)中的至少一种。在一些实施例中，非氟代羧酸酯包括甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸正丁酯、甲酸异丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯(EP)或丙酸丙酯(PP)中的至少一种。
在一些实施例中，所述电解液包含碳酸丙烯酯、碳酸丙烯酯和六氟磷酸锂。选用包含上述物质的电解液，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，所述电解液包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯和六氟磷酸锂。选用包含上述物质的电解液，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，所述电解液包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、六氟磷酸锂LiPF6和二氟磷酸锂LiPO2F2。选用包含上述物质的电解液，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，所述电解液包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、六氟磷酸锂LiPF6，及双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiTFSI、四氟硼酸锂LiBF4、二氟草酸硼酸锂LiDFOB、二草酸硼酸锂LiBOB或二氟磷酸锂LiPO2F2中的任意二者。电解液包含上述物质，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。本申请还提供了一种电化学装置，其包括正极、负极、隔膜和本申请所述的电解液。
在一些实施例中，正极包括正极集流体和位于正极集流体的一侧或两侧上的正极活性物质层，正极活性物质层包括正极活性物质。
在一些实施例中，正极活性物质包含钴酸锂、镍钴锰酸锂NMC或镍锰酸锂中至少一种。通过选择上述物质作为正极活性物质，可改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，正极活性物质包含钴酸锂，并且正极活性物质的粒径满足：Dv50为10μm-25μm，Dv10为2μm-10μm。在一些实施例中，正极活性物质包含钴酸锂，并且正极活性物质的粒径满足：Dv50为14.1μm-16.5μm，Dv10为3.8μm-5.8μm。通过调节正极活性物质的粒径在上述范围内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，Dv50为10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、14.1μm、15μm、16μm、16.5μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm或在上述任意两个数值所组成的范围内的值。通过调节正极活性物质的粒径在上述范围内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，Dv10为2μm、3μm、3.2μm、3.8μm、4μm、5μm、5.8μm、6μm、7μm、8μm、9μm或在上述任意两个数值所组成的范围内的值。通过调节正极活性物质的粒径在上述范围内，可进一步改善电化学装置在高温下的间隔循环性能。
在一些实施例中，正极集流体可以采用铝(Al)箔，也可以采用本领域常用的其他正极集流体。在一些实施例中，正极集流体的厚度可以为1μm至200μm。
在一些实施例中，正极活性物质层还可以包括粘结剂和导电剂。在一些实施例中，正极活性物质层中的粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。在一些实施例中，正极活性物质层中的导电剂可以包括导电炭黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的至少一种。在一些实施例中，正极活性物质层中的正极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比可以为91-99:0.5至3:0.5-6。应该理解，以上所述仅是示例，正极活性物质层可以采用任何其他合适的材料、厚度和质量比。
在一些实施例中，负极极片可以包括负极集流体和位于负极集流体上的负极活性物质层。在一些实施例中，负极集流体可以采用铜箔、镍箔或碳基集流体中的至少一种。在一些实施例中，负极活性物质层可以包括负极活性物质、导电剂和粘结剂。在一些实施例中，负极活性物质可以包括石墨或硅基材料中的至少一种。在一些实施例中，硅基材料包括硅、硅氧材料、硅碳材料或硅氧碳材料中的至少一种。在一些实施例中，负极活性物质层中的导电剂可以包括导电炭黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的至少一种。在一些实施例中，负极活性物质层中的粘结剂可以包括羧甲基纤维素钠(CMC)、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯基吡咯烷酮、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚硅氧烷、丁苯橡胶或聚氨酯树脂中的至少一种。在一些实施例中，负极活性物质层中的负极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比可以为(78至98.5):(0.1至10):(0.1至10)。应该理解，以上所述仅是示例，可以采用任何其他合适的材料和质量比。
在一些实施例中，隔膜包括基材层。基材层为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜。基材层的材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或芳纶中的至少一种。例如，聚乙烯包括选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯中的至少一种。尤其是聚乙烯和聚丙烯，它们对防止短路具有良好的作用，并可以通过关断效应改善电池的安全性。在一些实施例中，基材层的厚度在4μm至20μm的范围内。
在一些实施例中，隔膜还可以包括耐热层，耐热层设置在基材层的至少一个表面上，耐热层包括无机颗粒和粘结剂，无机颗粒包括氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)、二氧化铪(HfO2)、氧化锡(SnO2)、二氧化铈(CeO2)、氧化镍(NiO)、氧化锌(ZnO)、氧化钙(CaO)、氧化锆(ZrO2)、氧化钇(Y2O3)、碳化硅(SiC)、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。耐热层的粘结剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。基材层表面的耐热层可以提升隔膜的耐热性能、抗氧化性能和电解质浸润性能，增强隔膜与极片之间的粘接性。
在一些实施例中，电化学装置可以包括电极组件。在一些实施例中，电极组件为卷绕式电极组件或堆叠式电极组件。
在一些实施例中，本申请的电化学装置包括，但不限于，所有种类的一次电池、二次电池或电容。在一些实施例中，电化学装置是锂二次电池。在一些实施例中，锂二次电池包括，但不限于：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。在一些实施例中，电化学装置是钠离子电池。
本申请还进一步提供了一种电子装置，其包括本申请所述电化学装置。
本申请的电子设备或装置没有特别限定。在一些实施例中，本申请的电子设备包括但不限于，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。
下面以锂离子电池为例并且结合具体的实施例说明锂离子电池的制备，本领域的技术人员将理解，本申请中描述的制备方法仅是实例，其他任何合适的制备方法均在本申请的范围内。
实施例
以下说明根据本申请的锂离子电池的实施例和对比例进行性能评估。
一、锂离子电池的制备
1、正极的制备
将正极活性物质LiCoO2、导电剂导电炭黑(Super P)、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比97:1.4:1.6进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)中充分搅拌混合，使其形成均匀的正极浆料，其中，正极浆料的固含量为72wt％。将正极浆料均匀涂覆于正极集流体铝箔上，经过干燥、冷压、分切后得到正极。
正极活性物质的粒径Dv50和Dv10可通过调整不同粒径的LiCoO2颗粒的比例来控制。不同粒径的LiCoO2颗粒可通过本领域任何已知的手段进行破碎分级和整形得到。
2、负极的制备
将负极活性物质人造石墨、导电剂导电炭黑(Super P)、增稠剂羧甲基纤维素钠以及粘结剂丁苯橡胶按重量比96.4:1.5:0.5:1.6进行混合，加入去离子水搅拌均匀，得到负极浆料，其中负极浆料的固含量为54wt％。将该负极浆料涂覆于负极集流体铜箔上，经过干燥、冷压、分切后得到负极。
3、隔膜的制备
隔离膜基材选用9μm厚的聚乙烯(PE)多孔膜，在隔离膜基材的一侧表面涂覆2μm厚的耐热层(其中，耐热层浆液中，基于氧化铝和粘结剂PVDF的总质量，氧化铝的质量百分含量为95％，PVDF的质量百分含量为5％)，然后在两侧涂覆聚偏二氟乙烯(PVDF)浆液，烘干后得到隔膜。
4、电解液的制备
在干燥氩气环境下，根据实施例或对比例的设置混合各液体组分，得到混合溶剂，再将充分干燥的锂盐溶解于前述混合溶剂中，混合均匀得到电解液。电解液中各组分的含量为基于电解液的质量计算得到的质量百分含量。
6、锂离子电池的制备
将正极、隔膜和负极按顺序依次叠好，使隔膜处于正极和负极中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件。将电极组件置于外包装铝塑膜中，在80℃下脱去水分后，注入上述电解液并封装，经过静置、化成、脱气、切边、整形、容量测试等工序得到锂离子电池。
二、测试方法
锂离子电池在高温下的间隔循环性能的测试方法如下：
将锂离子电池放至45℃恒温箱中，以恒定电流0.5C充电至4.5V，然后在4.5V下恒压充电至0.05C，记录电池厚度，记为初始循环厚度。之后保持19.5小时，再以0.5C恒流放电至3.0V，记录此时的放电能量，记为初始放电能量(放电能量＝放电容量×放电电压平台)，此为一个充放电循环过程。按上述方式进行充放电循环23次。然后以恒定电流0.5C充电至4.45V，再在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，此为一个充放电循环过程，按上述方式再进行充放电循环113次。记录循环后的电池厚度(循环最后一圈满充时的厚度，即在4.5V下恒压充电至0.05C的厚度)和剩余放电能量。通过下式计算锂离子电池的能量保持率及厚度增长率：
能量保持率＝剩余放电能量/初始放电能量×100％；
厚度增长率＝(循环后电池厚度-电池循环初始厚度)/循环初始厚度×100％。
三、测试结果
表1展示了电解液中式I化合物和式II化合物及其含量对锂离子电池在高温下的间隔循环性能的影响。除表1中所列组分之外，电解液还包含一定量的LiPF6，使得电解液中各组分的含量之和为100％。
表1
/>
“/”表示未添加或不存在。
结果表明，当电解液包含式I化合物和式II化合物时，可显著提高锂离子电池在高温下的能量保持率并降低其厚度增长率，从而显著改善锂离子电池在高温下的间隔循环性能。
当电解液中式I化合物的含量为10％-80％，尤其45％-73％时，可进一步改善锂离子电池在高温下的间隔循环性能。
当电解液中式I化合物的含量a与式II化合物的含量b满足a/b为1.25-16和/或a+b为18％-87.5％(尤其是48％-81％)时，可进一步改善锂离子电池在高温下的间隔循环性能。
表2展示了在电解液中添加第一锂盐对锂离子电池在高温下的间隔循环性能的影响。
表2
“/”表示未添加或不存在。
结果表明，当电解液进一步包含第一锂盐(LiPF6和/或LiFSI)且式I化合物的含量与第一锂盐的含量的比值在0.8至8的范围内时，有助于进一步改善锂离子电池在高温下的间隔循环性能。
表3展示了正极活性物质的粒径对锂离子电池在高温下的间隔循环性能的影响。除表3中所列参数外，实施例3-1至3-9与实施例1-10的设置相同。
表3
“/”表示未添加或不存在。
结果表明，当电解液进一步包含第二锂盐(LiTFSI、LiBF4、LiDFOB、LiBOB或LiPO2F2中的至少一种)时，有助于进一步改善锂离子电池在高温下的间隔循环性能。当电解液包括二氟磷酸锂并且电解液中式II化合物的含量与二氟磷酸锂的含量的比值在5至75的范围内，尤其是8至40的范围内时，有助于进一步改善锂离子电池在高温下的间隔循环性能。
表4展示了正极活性物质的粒径对锂离子电池在高温下的间隔循环性能的影响。除表4中所列参数外，实施例4-1至4-4与实施例1-17的设置相同，实施例4-5至4-8与实施例3-5的设置相同。
表4
/>
结果表明，当正极活性物质的粒径满足Dv50为10μm-25μm且Dv10为2μm-10μm时，尤其是Dv50为14.1μm-16.5μm，Dv10为3.8μm-5.8μm时，有助于进一步改善锂离子电池在高温下的间隔循环性能。
整个说明书中对“实施例”、“部分实施例”、“一个实施例”、“另一举例”、“举例”、“具体举例”或“部分举例”的引用，其所代表的意思是在本申请中的至少一个实施例或举例包含了该实施例或举例中所描述的特定特征、结构、材料或特性。因此，在整个说明书中的各处所出现的描述，例如：“在一些实施例中”、“在实施例中”、“在一个实施例中”、“在另一个举例中”，“在一个举例中”、“在特定举例中”或“举例”，其不必然是引用本申请中的相同的实施例或示例。此外，本文中的特定特征、结构、材料或特性可以以任何合适的方式在一个或多个实施例或举例中结合。
尽管已经演示和描述了说明性实施例，本领域技术人员应该理解上述实施例不能被解释为对本申请的限制，并且可以在不脱离本申请的精神、原理及范围的情况下对实施例进行改变，替代和修改。

Claims (19)

1.一种电解液，其包含式I化合物和式II化合物：
其中R1为C1-C10烷基、R2为经卤素取代的C1-C10烷基；
其中R21、R22、R23和R24各自独立地为氟，未取代或经卤素取代的C1-C3烷基，并且R21、R22、R23和R24中的至少一者包含氟。
2.根据权利要求1所述电解液，其中R1为C1-C5烷基，R2为经卤素取代的C1-C6烷基并且含有至少一个氟。
3.根据权利要求1所述电解液，其中R1为C1-C3烷基，R2为经卤素取代的C1-C4烷基并且含有至少一个氟。
4.根据权利要求1所述电解液，其中所述式I化合物如下结构中的至少一种：
5.根据权利要求1所述电解液，其中基于所述电解液的质量，所述式I化合物的含量为10％-80％，优选地，所述式I化合物的含量为30％-73％，进一步优选地，所述式I化合物的含量为45％-73％。
6.根据权利要求1所述电解液，其中所述式II化合物包含如下化合物中的至少一种：
7.根据权利要求1所述电解液，其中基于所述电解液的质量，所述式II化合物的含量为5％-25％，优选地，所述式II化合物的含量为8％-15％。
8.根据权利要求1所述电解液，其中基于所述电解液的质量，所述式I化合物的含量与所述式II化合物的含量的比值在1.25至16的范围内，优选地，所述式I化合物的质量百分比与所述式II化合物的质量百分比的比值在5.5至13的范围内。
9.根据权利要求1所述电解液，其中基于所述电解液的质量，所述式I化合物的含量与所述式II化合物的含量之和在18％至87.5％的范围内，优选地，所述式I化合物的质量百分比与所述式II化合物的质量百分比之和在48％至81％的范围内。
10.根据权利要求1所述电解液，其中所述电解液还包含第一锂盐，所述第一锂盐包含六氟磷酸锂或双氟磺酰亚胺锂中的至少一种。
11.根据权利要求10所述电解液，其中基于所述电解液的质量，所述式I化合物的含量与所述第一锂盐的含量的比值在0.8至8的范围内，优选地，所述式I化合物的质量百分比与所述第一锂盐的质量百分比的比值在4至6.3的范围内。
12.根据权利要求10所述电解液，其中所述电解液还包含第二锂盐，所述第二锂盐包含双三氟甲烷磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂或二氟磷酸锂中的至少一种；
基于所述电解液的质量，所述第二锂盐的含量为0.2％至10％，优选地，所述第二锂盐的含量为0.2％-1％。
13.根据权利要求1所述电解液，其中所述电解液还包括二氟磷酸锂，并且基于所述电解液的质量，所述二氟磷酸锂的含量为0.01％至0.96％，优选地，所述二氟磷酸锂的含量为0.02％至0.48％。
14.根据权利要求1所述电解液，其中所述电解液还包括二氟磷酸锂，并且基于所述电解液的质量，所述式II化合物的含量与所述二氟磷酸锂的含量的比值在5至75的范围内，优选地，所述式II化合物的含量与所述二氟磷酸锂的含量的比值在8至40的范围内。
15.根据权利要求1所述电解液，其中所述电解液满足以下至少一者：
(1)所述电解液包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和六氟磷酸锂；
(2)所述电解液包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯和六氟磷酸锂；
(3)所述电解液包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、六氟磷酸锂和二氟磷酸锂；
(4)所述电解液包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、六氟磷酸锂，及双三氟甲烷磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂或二氟磷酸锂中的任意二者。
16.一种电化学装置，其包括正极、负极、隔膜和根据权利要求1-15中任一项所述的电解液。
17.根据权利要求16所述的电化学装置，其中所述正极包含正极活性物质，所述正极活性物质包含钴酸锂、镍钴锰酸锂或镍锰酸锂中至少一种。
18.根据权利要求17所述的电化学装置，其中所述正极活性物质包含钴酸锂，并且所述正极活性物质的粒径满足：Dv50为10μm-25μm，Dv10为2μm-10μm，优选地，Dv50为14.1μm-16.5μm，Dv10为3.8μm-5.8μm。
19.一种电子装置，其包含根据权利要求16-18中任一项所述的电化学装置。
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