CN117832626A - 电解液、电化学装置和电子设备 - Google Patents

电解液、电化学装置和电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种电解液、电化学装置和电子设备，电解液中含有碳酸酯类化合物和物质T，物质T包括含硫化合物，所述碳酸酯类化合物包括丙酸乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯或丙酸丙酯中的至少两种且至少含有丙酸乙酯，基于电解液的总质量，碳酸酯类化合物的质量百分含量为A，含硫化合物的质量百分含量为B，满足：6.5≤A/B≤45。本申请所述的电解液可以改善锂离子电池在充放电反应过程中的膨胀，有利于提升锂离子电池在高温下的过充安全性能。

Description

电解液、电化学装置和电子设备
技术领域
本申请涉及电化学储能领域，尤其涉及一种电解液、电化学装置和电子设备。
背景技术
随着人们对电化学装置的需求越来越高，被广泛应用于便携式电子设备、电动自行车、电动汽车及储能设备等领域中的电化学装置在不断需要追求更高的使用电压和能量密度。在充电的过程中，锂离子电池容易出现过充的现象，随之而来产生严重的副反应，并容易因产气带来安全性问题。随着科技的发展和生活场景的多元化变更，人们对锂离子电池热性能和安全性能方面的需求也不断增加。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种电解液、电化学装置和电子设备，将电解液配置于电化学装置和电子设备中，能够显著提升锂离子电池的热性能以及安全性能。
第一方面，本申请提供了一种电解液，电解液中含有碳酸酯类化合物和物质T，物质T包括含硫化合物，所述碳酸酯类化合物包括丙酸乙酯(EP)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)或丙酸丙酯(PP)中的至少两种，基于电解液的总质量，碳酸酯类化合物的质量百分含量为A，含硫化合物的质量百分含量为B，满足：6.5≤A/B≤45。碳酸酯类化合物与含硫化合物在正极材料上分解形成稳定均匀的CEI膜，抑制锂离子电池在充放电反应过程中副反应的产生，进而减少气体的生成，改善电池的膨胀率，提升电化学装置在高温下的过充安全性能。
在一些实施方式中，电解液满足：16.5≤A/B≤45。如此，能够抑制电解液在充放电反应过程中的氧化分解，进一步减少副反应和充放电过程中气体的生成量，进而改善电池的膨胀率，提升电化学装置在高温下过充安全性能。
在一些实施方式中，电解液满足：2%≤B≤10%。满足上述条件的电解液可以进一步在充放电过程中抑制副反应的产生，进而减少气体的生成，改善电池的膨胀率，并提升电化学装置在高温下过充安全性能。优选地，2%≤B≤5%。
在一些实施方式中，含硫化合物选自1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯或1,4-丁烯磺酸内酯中的至少一种。碳酸酯类化合物与上述种类的含硫化合物配合具有更好的成膜效果，能够分解形成更加稳定均匀的CEI膜，从而抑制充放电反应过程中副反应的产生，减少气体的生成，改善电池的膨胀率，并提升电化学装置在高温下过充安全性能。
在一些实施方式中，含硫化合物包括1，3-丙磺酸内酯，且物质T进一步包括二氟磷酸锂。基于电解液的总质量，二氟磷酸锂的质量百分含量为C，满足：2≤A/C≤100。本申请通过调控1，3-丙磺酸内酯和二氟磷酸锂的比值在上述范围，可以有效提升电化学装置在高温（＞130℃）条件下的热箱测试通过率，且二氟磷酸锂与1，3-丙磺酸内酯形成的物质可以有效降低在升温过程中电化学装置中气体的产生，从而提升电化学装置的高温存储性能。优选地，16≤A/C≤80。
在一些实施方式中，物质T还包括式I化合物；
式I
在式I中，R选自C1~C5的亚烷基。式I化合物可以有效提升电化学装置在高温（＞130℃）条件下的热箱测试通过率，且改善碳酸酯类化合物与1，3-丙磺酸内酯在正极界面形成的CEI膜，有效降低在升温过程中电化学装置中气体的产生，式Ⅰ化合物的氰基能够附着在正极界面形成的CEI膜上，进一步捕获反应过程中气体分子的形成，从而提升电化学装置的高温存储性能。
在一些实施方式中，基于电解液的总质量，式I化合物的质量百分含量D为3wt%~10wt%。式I化合物的含量在上述范围内时，降低电化学装置在升温过程中的产气效果更好，能够更好地提升电化学装置的高温存储性能。
在一些实施方式中，电解液中还含有腈类化合物，腈类化合物选自丁二腈、戊二腈、己二腈、反式丁烯二腈、反式己烯二腈、1,2-二(氰乙氧基)乙烷、1,3,6-己烷三甲腈或乙二醇(双)丙腈醚中的至少一种，基于电解液的总质量，腈类化合物的质量百分含量为1wt%~7wt%，优选地，腈类化合物的质量百分含量为2wt%~4.5wt%。满足该范围的腈类化合物，具有一定的高电压窗口，能够优于其他组分优先氧化，可以有效提升电化学装置在高温（＞130℃）条件下的热箱测试通过率，同时降低在升温过程中电化学装置中气体的产生，从而提升电化学装置的高温存储性能。
第二方面，本申请提供了一种电化学装置，电化学装置包括正极极片和电解液，正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体至少一侧表面上的正极材料层，电解液为上述第一方面中任一项的电解液。
在一些实施方式中，正极材料层中含有正极材料，正极材料颗粒的至少部分表面设置有含铝不连续包覆层，正极材料在场发射透射电镜下测得的晶格条纹层间距为0.230nm~0.360nm。不连续包覆层的定义为在正极材料基体上的包覆层是非连续性的包覆，即可能是部分点区含有微量的包覆的物质或者相对其他区域较少量的包覆物质。满足该不连续状态的包覆层和晶格条纹层间距范围的正极材料能够提升正极材料在充放电过程中结构的不稳定性，减少正极材料中过渡金属迁移到电解液中，尤其是抑制在高温条件下正极材料发生的结构变化，提升电化学装置的高温循环性能。满足合适范围晶格条纹层间距的正极材料，能够使得电子传输具有合适的传输路径及速度，从而改善组装的电化学装置的充放电性能。优选的，包覆层在基体上的分布可以是岛状或者离散型的分布。通过上述设计，可以更好的为电子在材料表面的传输预留合适的通道，从而更进一步改善组装电化学装置的充放电性能。
在一些实施方式中，正极材料选自磷酸铁锂、钴酸锂或镍钴锰酸锂中的一种或多种。此时，改善锂离子电池的高温循环性能的效果更好。
在一些实施方式中，正极材料颗粒上设置有覆盖材料层，覆盖材料层和含铝不连续包覆层之间至少部分重叠设置。
在一些实施方式中，正极材料颗粒上设置有覆盖材料层，覆盖材料层和含铝不连续包覆层相互交错平铺设置在正极材料颗粒的表面。
在一些实施方式中，覆盖材料层中含有磷酸锂和/或铌酸锂。当正极材料的表面覆盖有含磷酸锂和/或铌酸锂的覆盖材料层时，磷酸锂或铌酸锂会与正极材料的表面存在一定的作用力，形成一层稳定的覆盖层，该覆盖层物质可以提升正极材料内部的结构稳定性，减少电解液对于正极材料的作用，减少反应中过渡金属的析出，从而改善组装的电化学装置在高温和低温条件下充放电性能。当结合包覆层的物质时，可以通过与包覆层物质的协同作用，更进一步的改善组装的电化学装置在高温和低温条件下的长循环能力。
在一些实施方式中，磷酸锂和铌酸锂的质量比为1: (1~3)。此时，能够更好地提升正极材料内部的结构稳定性，减少电解液对于正极材料的作用，减少反应中过渡金属的析出，从而改善组装的电化学装置在高温和低温条件下充放电性能。
第三方面，本申请提供了一种电子设备，电子设备包括上述第二方面任一项的电化学装置。
本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本申请提供的电解液在电化学装置充放电过程中，碳酸酯类化合物与含硫化合物在正极材料上分解形成稳定均匀的CEI膜，抑制充放电反应过程中电解液的氧化分解，减少副反应的产生和充放电过程中气体的生成量，进而改善电池的膨胀率，并提升电化学装置在高温下过充安全性能。同时，将该电解液与满足本申请的正极材料组合，并结合覆盖材料磷酸锂/铌酸锂，可以进一步改善正极材料在使用过程中的结构稳定性，从而提升电化学装置在高温下的热安全通过率，降低电化学装置的高温存储厚度膨胀率，对于电化学装置的高温和低温循环性能均有改善。
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。
如本申请所用，术语“包括”、“含有”和“包含”以其开放、非限制性含义使用。
另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。
在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的一者或多者”、“中的一个或多个”、“中的至少一种”或其他相似术语所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或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或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。
电解液
电解液中含有碳酸酯类化合物和物质T，物质T包括含硫化合物，所述碳酸酯类化合物包括丙酸乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯或丙酸丙酯中的至少两种，基于电解液的总质量，碳酸酯类化合物的质量百分含量为A，含硫化合物的质量百分含量为B，满足：6.5≤A/B≤45。示例性地，A/B的比值为6.5、8.5、10、13、15、16.5、17、20、23、25、27、30、33、35、40、43、45或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，含硫化合物的质量百分含量B为2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、6.5%、8%、10%或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，含硫化合物包括1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯或1,4-丁烯磺酸内酯中的至少一种。
具体地，在一些示例中，含硫化合物选自1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯或1,4-丁烯磺酸内酯中的任一种。在另一些示例中，含硫化合物选自1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯或1,4-丁烯磺酸内酯中的任两种或任三种。在其他示例中，含硫化合物包括1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯和1,4-丁烯磺酸内酯。
在一些实施例中，含硫化合物包括1，3-丙磺酸内酯，物质T包括二氟磷酸锂，基于电解液的总质量，二氟磷酸锂的质量百分含量为C，满足：2≤A/C≤100。示例性地，A/C的比值为2、4、6、8、10、16、18、20、25、35、50、75、80、95、100或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，物质T还包括式I化合物；
式I
在式I中，R选自C1~C5的亚烷基，基于电解液的总质量，式I化合物的质量百分含量D为3wt%~10wt%。示例性地，式I化合物的质量百分含量为3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、10wt%或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，电解液中还含有腈类化合物，腈类化合物选自丁二腈、戊二腈、己二腈、反式丁烯二腈、反式己烯二腈、1,2-二(氰乙氧基)乙烷、1,3,6-己烷三甲腈或乙二醇(双)丙腈醚中的至少一种，基于电解液的总质量，腈类化合物的质量百分含量为1wt%~7wt%。示例性地，腈类化合物的质量百分含量为1wt%、1.5wt%、2wt%、3.5wt%、4.5wt%、5wt%、6.5wt%、7wt%或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，电解液中进一步含有硫酸乙烯酯（DTD）和碳酸亚乙烯酯(VC)，将硫酸乙烯酯和碳酸亚乙烯酯的质量和记为P，将电解液中的其他物质（不包括DTD和VC的剩余物质）的质量和记为P′，8≤P′/P≤16。示例性地，P′/P的比值为8、9、10、12、13、15、16或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，电解液还可以包括可离子化的锂盐，可离子化的锂盐包括LiPF6、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiN(C2F5SO2)2、CF3SO3Li、LiPO2F2、LiC(CF3SO2)3或LiC4BO8中的至少一种。电解液中的可离子化的锂盐的浓度并无特殊限制，优选为0.5摩尔/升以上、更优选为0.8摩尔/升以上、进一步优选为1.0摩尔/升以上。另外，优选为3摩尔/升以下、更优选为2摩尔/升以下、进一步优选为1.7摩尔/升以下、如果这些可离子化的锂盐的浓度过低，则可能导致电解液的中可移动的锂离子数量不足，另一方面，如果这些可离子化的锂盐的浓度过高，则可能导致电解液的粘度上升，带来电解液阻抗的增加，使得锂离子迁移速率降低，从而可能导致电化学装置的性能降低。
在一些实施例中，电解液还包括氟醚、氟代碳酸乙烯酯或醚腈中至少一种。
在一些实施例中，电解液还可以包括非水溶剂，所述非水溶剂包括氟代碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚类化合物或其它有机溶剂中的至少一种。具体地，氟代碳酸酯化合物的实例为碳酸氟代亚乙酯（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、碳酸三氟甲基亚乙酯或者其组合。羧酸酯化合物的实例为乙酸甲酯、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、甲瓦龙酸内酯、己内酯、甲酸甲酯或者其组合。醚类化合物的实例为二丁醚、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、乙氧基甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃或者其组合。其它有机溶剂的实例为二甲亚砜、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、甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯、磷酸酯或者其组合。
电化学装置
电化学装置包括正极极片、负极极片、隔离膜和电解液。
电解液为上述的电解液。
正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体至少一侧表面上的正极材料层，正极材料层中含有正极材料，正极材料颗粒的至少部分表面设置有含铝不连续包覆层，正极材料在场发射透射电镜下测得的晶格条纹层间距为0.230nm~0.360nm，晶格条纹层间距的定义为晶格条纹层间距即为通过HRTEM (场发射透射电镜) 观察到的材料的晶格条纹上层面与层面之间的距离。正极材料选自磷酸铁锂、钴酸锂或镍钴锰酸锂中的一种或多种。示例性地，含铝不连续包覆层的晶格条纹层间距为0.230nm、0.232nm、0.233nm、0.235nm、0.237nm、0.239nm、0.241nm、0.243nm、0.245nm、0.250nm、0.260nm、0.270nm、0.280nm、0.290nm、0.300nm、0.310nm、0.320nm、0.330nm、0.340nm、0.350nm、0.360nm或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，正极材料颗粒上设置有覆盖材料层，覆盖材料层和含铝不连续包覆层之间至少部分重叠设置；或者，覆盖材料层和含铝不连续包覆层相互交错平铺设置在正极材料颗粒的表面，覆盖材料层中含有磷酸锂和/或铌酸锂，磷酸锂和铌酸锂的质量比为1: (1~3)。
在一些实施例中，正极集流体可以采用铝箔，也可以采用本领域常用的其他正极集流体，正极集流体的厚度可以为1μm至200μm，正极材料层可以仅涂覆在正极集流体的部分区域上。其中，正极材料层的厚度可以为10μm至500μm。应该理解，这些仅是示例性的，可以采用其他合适的厚度。
在一些实施例中，正极材料层还包括正极粘结剂和正极导电剂。正极粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、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、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醚、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。正极导电剂可以包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的至少一种。
负极极片可以包括负极集流体和设置在负极集流体上的负极活性材料层，负极活性材料层可以设置在负极集流体的一侧或两侧上。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，负极集流体的厚度可以为1μm至200μm，负极活性材料层可以仅涂覆在负极集流体的部分区域上，负极活性材料层的厚度可以为10μm至500μm。应该理解，这些仅是示例性的，可以采用其他合适的厚度。
在一些实施例中，负极活性材料层包括负极活性材料。负极活性材料包括天然石墨、人造石墨或硅基材料中的至少一种。硅基材料包括硅、硅氧化合物、硅碳化合物或硅合金中的至少一种。
在一些实施例中，负极活性材料层中还可以包括负极导电剂和/或负极粘结剂。负极导电剂可以包括炭黑、乙炔黑、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，负极粘结剂可以包括羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚酰亚胺、聚硅氧烷或丁苯橡胶中的至少一种。应该理解，以上公开的材料仅是示例性，负极活性材料层可以采用任何其他合适的材料。在一些实施例中，负极活性材料层中的负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂的质量比可以为（80~99）:（0.5~10）:（0.5~10），应该理解，这仅是示例性的，而不用于限制本申请。
隔离膜包括聚乙烯隔离膜、聚丙烯隔离膜、聚偏氟乙烯隔离膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯隔离膜、聚酰亚胺隔离膜或芳纶隔离膜中的至少一种。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，隔离膜的厚度在约3μm至480μm的范围内。
在一些实施例中，隔离膜表面还可以包括多孔层，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或粘结剂中的至少一种，无机颗粒选自氧化铝（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。在一些实施例中，隔离膜的孔具有在约0.01μm至1μm的范围的直径。多孔层的粘结剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、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、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醚、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。隔离膜表面的多孔层可以提升隔离膜的耐热性能、抗氧化性能和电解质浸润性能，增强隔离膜与极片之间的粘接性。隔膜还可以包括高熔点的结晶聚合物或耐高温的非晶聚合物中的一种，耐高温的树脂包括聚丙烯、聚4-甲基戊烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和环烯烃类共聚物中的至少一种。高熔点的结晶聚合物包括聚丙烯、聚4-甲基戊烯、聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯中的至少一种，耐高温的非晶聚合物包括环烯烃类共聚物。基于聚烯烃多孔基材的质量，耐高温的树脂的质量百分含量z为2%至10%。例如，耐高温的树脂的质量百分含量z为2%、3%、5%、7%、8%、10%或为其中任意两个数值组成的范围。当在聚烯烃多孔基材中添加上述种类的耐高温的树脂，并将耐高温的树脂的质量百分含量调控在上述范围内时，有利于提高隔膜的熔破温度，提高了强度和电化学装置的高温性能。
在一些实施例中，电化学装置为锂离子电池，但是本申请不限于此。
在本申请的一些实施例中，以锂离子电池为例，将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序卷绕或堆叠成电极组件，之后装入壳体例如铝塑膜中进行封装，注入电解液，化成、封装，即制成锂离子电池。
电子设备
本申请实施例的电子设备没有特别限定，其可以是用于现有技术中已知的任何电子设备。在一些实施例中，电子设备可以包括，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。
下面列举了一些具体实施例和对比例以更好地对本申请进行说明，其中，采用锂离子电池作为示例。
实施例1-1
<锂离子电池的制备>
正极极片的制备
将磷酸铁锂颗粒、正极导电剂乙炔黑、正极粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF）按照质量比85:7:8进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮（NMP）作为溶剂并搅拌均匀，调配成固含量为75wt%的正极浆料。将正极浆料均匀涂覆在厚度为13μm的正极集流体铝箔的一个表面上，85℃条件下烘干，得到单面涂布正极合剂层的正极极片，在正极集流体铝箔的另一侧表面重复上述步骤，得到双面涂覆有正极活性材料层的正极极片，然后经过冷压、裁片、分切后，在85℃的真空条件下干燥4小时，得到规格为74mm×867mm的正极极片。
负极极片的制备
将负极活性材料人造石墨、导电剂导电炭黑、粘结剂丁苯橡胶、增稠剂羧甲基纤维素钠按重量比96.5:1.5:1:1进行混合，加入去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌均匀，获得负极浆料，其中负极浆料的固含量为75wt%。将负极浆料均匀涂覆于13μm负极集流体铜箔的一侧表面上，在120℃下烘干，得到单面涂覆有厚度为90μm的负极活性材料层的负极极片，在负极集流体铜箔的另一侧表面重复上述步骤，得到双面涂覆有负极活性材料层的负极极片，然后经过冷压、裁片、分切后，得到规格为76mm×851mm的负极极片。
电解液的制备
在充满氩气的手套箱中，先加入占电解液总质量2%的1,3-丙磺酸内酯和90%的碳酸酯类化合物（EP:PC:DEC:PP的质量比值为15:14:15:56），充分搅拌后加入锂盐LiPF6，混合均匀后获得电解液。
隔离膜的制备
选用10μm厚的聚乙烯（PE）微多孔膜作为隔离膜。
锂离子电池的制备
将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序依次叠好，使隔离膜处于正极极片和负极极片之间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件，焊接极耳后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，经过真空封装、静置、化成、整形、容量测试等工序，得到锂离子电池。
<锂离子电池的性能测试>
（1）低温性能测试
通过以下步骤对各实施例和对比例的锂离子电池重复进行充电和放电，并计算锂离子电池的放电容量保持率。
在-20℃的环境中，进行第一次充电和放电，在2C的充电电流下进行恒流充电到满充电压3.8V（含钴酸锂正极材料的则充电至4.2V，镍钴锰酸锂材料的充电至4.5V），然后在最大电压下进行恒压充电，直到电流为0.02C，然后在0.5C的放电电流下进行恒流放电，直到最终电压为2.0V，记录首次循环的放电容量；之后重复上述步骤进行400次的充电和放电循环，记录第400次循环的放电容量。
循环容量保持率=(第400次循环的放电容量/首次循环的放电容量)×100%。
（2）3.5C 5V 80℃过充测试
将电池在25℃下以0.5C放电至2.0V，在以3.5C恒流充电至4.5V，再恒压充电3h，监控电芯表面温度变化(通过标准为电芯不起火、不燃烧、不爆炸)。
（3）热箱测试
将各实施例和各对比例中的锂离子电池，在常温下以0.5C倍率恒定电流充电至满充电压3.8V，在3.8V恒定电压下继续充电至截止电流0.05C，使其处于满充状态，检查外观，确保锂离子电池处于正常可使用状态。将满充后的电池放入烘箱中，以5℃/min速率升温，直到升到指定热箱测试温度135℃，恒温一个小时，在此过程中观察电池的状态。
判断标准：电池不起火，不爆炸。
热箱测试通过率=热箱测试通过数/总数
（4）45℃充放电性能测试
通过以下步骤对各实施例和对比例的锂离子电池重复进行充电和放电，并计算锂离子电池的放电容量保持率。
在45℃的环境中，进行第一次充电和放电，在2C的充电电流下进行恒流充电到满充电压3.8V（含钴酸锂正极材料的则充电至4.2V，镍钴锰酸锂材料的充电至4.5V），然后在最大电压下进行恒压充电，直到电流为0.02C，然后在0.5C的放电电流下进行恒流放电，直到最终电压为2.0V，记录首次循环的放电容量；之后重复上述步骤进行500次的充电和放电循环，记录第500次循环的放电容量。
循环容量保持率=(第500次循环的放电容量/首次循环的放电容量)×100%。
（5）65℃下气体产生量测试
在25℃下以0.3C的电流值进行恒电流充电直至达到3.8V（含钴酸锂正极材料的则充电至4.2V，含镍钴锰酸锂正极材料的充电至4.5V）后，在3.8V（含钴酸锂正极材料的则为4.2V，含镍钴锰酸锂正极材料的充电为4.5V）下进行1小时的恒电压充电。然后，将该充电后的电池在60℃的恒温槽内贮藏。经过200小时后，将电池从恒温槽取出，恢复至室温后，测定各电池的气体产生量，通过这样的方法来评价电池在3.8V时（含钴酸锂正极材料的则为4.2V，含镍钴锰酸锂正极材料的则对应为4.5V）的存储特性。气体产生量使用如下的阿基米德法：在装有超纯水的容器中投入测试电池，由其前后的重量变化测定单层层压电池的体积。作为由重量变化测定体积的装置，使用AlphaMirage Corp制的比重计MDS-300。
（6）电池65℃循环前后的膨胀变化率
在65℃下，将锂离子电池以1C恒流充电至3.8V（含钴酸锂正极材料的则充电至4.2V，含镍钴锰酸锂正极材料的充电至4.5V），然后恒压充电至电流为0.05C，再以1C恒流放电至2.0V，此为首次循环。按照上述条件对锂离子电池进行20次循环。用高度规测试循环前和循环后的电池厚度。通过下式计算厚度膨胀率：
厚度膨胀率＝[(循环后厚度-循环前厚度)/循环前厚度]×100％。
（7）晶格条纹层间距的测量方法
示例性的测试方法：取适量的粉末和乙醇分别加入小烧杯，进行超声振荡10~30min，过3~5 min后，用玻璃毛细管吸取粉末和乙醇的均匀混合液，然后滴2~3滴该混合液体到微栅网上，等20分钟后，待酒精挥发完后，将样品装上样品台测试。采用场发射透射电镜(HRTEM)获得材料的晶格条纹图像，测量晶格条纹层间距并与参考文献和其他测试结果作对照即可获得层间距信息。
实施例1-2至实施例1-12
除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1-1相同。
实施例2-1’、实施例2-1至实施例2-20
除了按照表2调整相关制备参数以外，其余与实施例1-4相同。
实施例3-1的包覆层和覆盖层制备
示例性的提供该不连续包覆层和覆盖层的制备方法：将按实施例1-1制备好的正极材料加入到硝酸铝溶液中，正极材料与九水合硝酸铝的质量比保持为90:25，在不断搅拌下，缓慢滴加氨水使溶液中的铝离子全部以Al(OH)3的形式沉淀出来，滴加氨水的速度在10秒每滴。将此混合沉淀物过滤，洗涤，并在马弗炉中320℃加热4.5小时，得到氧化铝包覆的磷酸铁锂正极材料。采用磁控溅射法将磷酸锂与铌酸锂混合靶材在氩气和氮气混合气氛中进行共溅射处理，制备含有磷酸锂和铌酸锂混合覆盖材料的正极材料，其中，磁控溅射的功率为550W。
将上述制备的含覆盖层和包覆层的正极材料、正极导电剂乙炔黑、正极粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF）按照质量比85:7:8进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮（NMP）作为溶剂并搅拌均匀，调配成固含量为75wt%的正极浆料。将正极浆料均匀涂覆在厚度为13μm的正极集流体铝箔的一个表面上，85℃条件下烘干，得到单面涂布正极合剂层的正极极片，在正极集流体铝箔的另一侧表面重复上述步骤，得到双面涂覆有正极活性材料层的正极极片，然后经过冷压、裁片、分切后，在85℃的真空条件下干燥4小时，得到规格为74mm×867mm的正极极片。
实施例3-2至实施例3-10
除了按照表3调整相关制备参数以外，其余与实施例3-1相同。
实施例3-11
除了正极材料与九水合硝酸铝的质量比保持为80:25，其余均与实施例3-1相同。
对比例1-1至对比例1-5
除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1-1相同。
表1
实施例1-1至实施例1-7与对比例1-1相比，可以看出，碳酸酯类化合物和含硫化合物的配合能够抑制锂离子电池在充放电反应过程中的产气，锂离子电池在65℃循环前后的膨胀变化率均小于等于4.16%，且其在80℃ 3.5C 5V的过充电测试中的通过率也较高，均不低于9/10(即10个样品中至少9个是通过测试)，可见，碳酸酯类化合物和含硫化合物的配合能够提升电化学装置在高温下过充安全性能。实施例1-6、实施例1-8至实施例1-10与对比例1-1相比，可以看出，1，3-丙磺酸内酯、1，4-丁磺酸内酯、1，3-丙烯磺酸内酯和1，4-丁烯磺酸内酯中的任一种含硫化合物均可以实现本申请的技术效果。实施例1-1至实施例1-7、实施例1-11至实施例1-12、对比例1-2至对比例1-5相比较，可以看出，含硫化合物在电解液中的含量合适，更利于抑制锂离子电池在充放电过程中的产气行为，尤其是，本申请的含硫化合物的含量能够更好地提升锂离子电池在高温下的过充性能。
表2
结合表2，实施例2-1、实施例2-1′和实施例1-4相比，可以看出，在实施例1-4的电解液中进一步加入二氟磷酸锂可以提升锂离子电池在高温（＞130℃）条件下的热箱测试通过率，而且二氟磷酸锂与1，3-丙磺酸内酯形成的物质可以有效降低在升温过程中电化学装置中气体的产生，进而提升锂离子电池的高温存储性能，且1，3-丙磺酸内酯和二氟磷酸锂的比值在合适范围，能够更好地实现上述技术效果。实施例2-12至实施例2-20相比较，可以看出，进一步在电解液中加入式I化合物，能够改善锂离子电池在高温下的热箱测试通过率且提升锂离子高温存储性能的效果更好，能够有效减少65℃条件下气体的生成量。实施例2-15至实施例2-20相比较，可以看出，式I化合物的含量合适，能够更好地实现上述效果。
表3
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种电解液，其特征在于，所述电解液中含有碳酸酯类化合物和物质T，所述物质T包括含硫化合物；
所述碳酸酯类化合物包括丙酸乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯或丙酸丙酯中的至少两种且至少含有丙酸乙酯；
基于电解液的总质量，所述碳酸酯类化合物的质量百分含量为A，所述含硫化合物的质量百分含量为B，满足：6.5≤A/B≤45。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，满足：16.5≤A/B≤45。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，满足：2%≤B≤10%。
4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，满足：2%≤B≤5%。
5.根据权利要求1~4任一项所述的电解液，其特征在于，所述含硫化合物选自1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯或1,4-丁烯磺酸内酯中的至少一种。
6.根据权利要求1~4任一项所述的电解液，其特征在于，
所述物质T还包括二氟磷酸锂；
所述含硫化合物包括1，3-丙磺酸内酯；
基于电解液的总质量，二氟磷酸锂的质量百分含量为C，满足：2≤A/C≤100。
7.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于，满足：16≤A/C≤80。
8.根据权利要求6所述的电解液，其特征在于，所述物质T还包括式I化合物；
式I
在式I中，R选自C1~C5的亚烷基。
9.根据权利要求8所述的电解液，其特征在于，基于电解液的总质量，所述式I化合物的质量百分含量D为3wt%~10wt%。
10.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括正极极片和电解液；
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侧表面上的正极材料层；
所述电解液为权利要求1~9任一项所述的电解液。
11.根据权利要求10所述的电化学装置，其特征在于，所述正极材料层中含有正极材料，正极材料颗粒的至少部分表面设置有含铝不连续包覆层，所述正极材料在场发射透射电镜下测得的晶格条纹层间距为0.230nm~0.360nm。
12.根据权利要求11所述的电化学装置，其特征在于，所述正极材料选自磷酸铁锂、钴酸锂或镍钴锰酸锂中的一种或多种。
13.根据权利要求11所述的电化学装置，其特征在于，所述正极材料颗粒上设置有覆盖材料层；
所述覆盖材料层和所述含铝不连续包覆层之间至少部分重叠设置；或者，
所述覆盖材料层和所述含铝不连续包覆层相互交错平铺设置在所述正极材料颗粒的表面；
所述覆盖材料层中含有磷酸锂和/或铌酸锂。
14.根据权利要求13所述的电化学装置，其特征在于，所述磷酸锂和所述铌酸锂的质量比为1: (1~3)。
15.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求10~14任一项所述的电化学装置。
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