电解液和电化学装置

摘要

本申请提供一种电解液和电化学装置，所述电解液包括式I所表示的化合物，可以改善锂离子电池的循环性能和放电倍率性能；式I。

权利要求

1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括以下式I所表示的化合物：

11 12 13 14 15 16

其中，R 、R 、R 、R 、R 、R 各自独立地选自氢、卤素、氰基、经取代或未经取代的C1‑C5的烷基、经取代或未经取代的C1‑C5的烷氧基、经取代或未经取代的C2‑C5的烯基、经取代或未经取代的C2‑C5的炔基或经取代或未经取代的C6‑C10的芳基；当经取代时，取代基包括卤素和氰基中的至少一种；

17

X选自 ，其中，n1选自1或2；R 选自氧、经取代或未经取代的C1‑C5的亚烷基、经取代或未经取代的C2‑C5的亚烯基、经取代或未经取代的C2‑C5的亚炔基或经取代或未经取代的C6‑C10的亚芳基；当经取代时，取代基包括卤素和氰基中的至少一种；并且所述电解液还包括式IV所表示的化合物： 其中，n3选自0至7的整数，M1

41 42 43

选自 、 或 ；R 、R 、R 各自独立地选自不存在、

44 44 44

氧、‑O‑R ‑或‑R ‑；R 选自经取代或未经取代的C1‑C5的亚烷基或经取代或未经取代的C2‑C5的亚烯基；当经取代时，取代基选自C1‑C3的烷基和/或氰基；

所述式I所表示的化合物和所述式IV所表示的化合物的质量百分含量的比值W1选自

0.01至0.25。

11 12 13 14 15 16

2.根据权利要求1所述的电解液，其中，R 、R 、R 、R 、R 、R 各自独立地选自氢、卤素、氰基、甲基、乙基、甲氧基、乙烯基、丙烯基、烯丙基、乙炔基或苯基；所述甲基、乙基、甲氧

17

基、乙烯基、丙烯基、烯丙基、乙炔基或苯基任选地被一个或多个卤素所取代；R 选自氧、

18 18’

、 、 或 ，其中，R 和R

各自独立地选自氢、卤素、氰基或经取代或未经取代的C1‑C3的烷基；当经取代时，取代基选自卤素和/或氰基。

3.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述式I所表示的化合物包括以下化合物中的至少一者：。

4.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述式IV所表示的化合物包括以下化合物中的至少一者：、

、

。

5.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述电解液还包括含硫氧双键的化合物，所述含硫氧双键的化合物包括以下式II‑A所表示的化合物和式II‑B所表示的化合物中的至少一者： 其中，n2选自0或1，M2、Q和Z各自独立地选自

21 22

或 ；R 和R 各自独立地选自经取代或未经取代的C1‑C5的烷基、经取代或未经取代的C2‑C10的烯基、经取代或未经取代的C1‑C5的烷氧基或经取代或未经取代的C2‑C10的烯氧基；当经取代时，取代基选自C6‑C10的芳基和/或卤素；

23 24 25

R 、R 和R 各自独立地选自氧、经取代或未经取代的C1‑C5的亚烷基、经取代或未经取代的C2‑C10的亚烯基、经取代或未经取代的C1‑C5的亚烷氧基或经取代或未经取代的C2‑C10的亚烯氧基；当经取代时，取代基选自C6‑C10的芳基和/或卤素；并且基于所述电解液的总质量，所述含硫氧双键的化合物的质量百分含量为0.08%至8%。

6.根据权利要求5所述的电解液，其中，所述含硫氧双键的化合物包括以下化合物中的至少一者：、

、

。

7.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述电解液还包括以下式III所表示的化合物：

31

其中，R 选自经取代或未经取代的C1‑C6亚烷基或经取代或未经取代的C2‑C6亚烯基；当经取代时，取代基选自卤素、C1‑C6烷基和C2‑C6烯基中的一者或多者；并且基于所述电解液的总质量，式III所表示的化合物的质量百分含量为0.01%至15%。

8.根据权利要求7所述的电解液，其中，所述式III所表示的化合物包括以下化合物中的至少一者：。

9.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述电解液还包括含硼锂盐，并且，基于所述电解液的总质量，所述含硼锂盐的质量百分含量为0.01%至1%。

10.根据权利要求9所述的电解液，其中，所述含硼锂盐包括四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂或二氟草酸硼酸锂中的至少一者。

11.根据权利要求5所述的电解液，其中，所述式I所表示的化合物和所述式II‑A和/或式II‑B所表示的化合物的质量百分含量的比值W2选自0.01至5。

12.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括根据权利要求1至11中任一项所述的电解液。

说明书

电解液和电化学装置

技术领域

[0001] 本申请涉及电化学储能领域，具体地，涉及一种电解液及电化学装置。

背景技术

[0002] 随着电化学装置（例如，锂离子电池）在各类电子产品中的广泛应用，用户对于电化学装置的性能也提出了越来越高的要求，特别是循环性能和放电倍率性能。因此，亟需作出进一步改进以满足人们越来越高的使用需求。

[0003] 由于电解液添加剂的种类繁多，作用显著，成为改善电池性能的关键因素。常用的电解液添加剂主要有成膜、阻燃、除水降酸、过充保护以及导电添加剂等。但在高温下，电池的性能进一步恶化，如高温存储性能、循环寿命等问题，需进一步改善其性能。

发明内容

[0004] 鉴于背景技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种电解液，使其有效改善电化学装置的循环性能和放电倍率性能。

[0005] 为了达到上述目的，本申请提供一种电解液，所述电解液包括以下式I所表示的化合物：

[0006] 式I

[0007] 其中，R11、R12、R13、R14、R15、R16各自独立地选自氢、卤素、氰基、经取代或未经取代的C1‑C5的烷基、经取代或未经取代的C1‑C5的烷氧基、经取代或未经取代的C2‑C5的烯基、经取代或未经取代的C2‑C5的炔基或经取代或未经取代的C6‑C10的芳基；当经取代时，取代基包括17
卤素和氰基中的至少一种；X选自 ，其中，n1选自0、1或2；R 选自氧、经取代或未
经取代的C1‑C5的亚烷基、经取代或未经取代的C2‑C5的亚烯基、经取代或未经取代的C2‑C5的亚炔基或经取代或未经取代的C6‑C10的亚芳基；当经取代时，取代基包括卤素和氰基中的至少一种。

[0008] 在一些实施例中，当R11、R12、R13、R14、R15、R16均选自氢时，R17不选自经取代或未经取代的C2‑C5的亚烯基。

[0009] 在一些实施例中，R11、R12、R13、R14、R15、R16各自独立地选自氢、卤素、氰基、甲基、乙基、甲氧基、乙烯基、丙烯基、烯丙基、乙炔基或苯基；所述甲基、乙基、甲氧基、乙烯基、丙烯17
基、烯丙基、乙炔基或苯基任选地被一个或多个卤素所取代；R 选自氧、 、
18 18’
、 或 ，其中 ，R 和R 各自独立地选自氢、卤素、
氰基或经取代或未经取代的C1‑C3的烷基；当经取代时，取代基选自卤素和/或氰基。

[0010] 在一些实施例中，当R11、R12、R13、R14、R15、R16均选自氢时，R17不选自 。

[0011] 在一些实施例中，所述式I所表示的化合物包括以下化合物中的至少一者：

[0012]

[0013]

[0014]

[0015] 在一些优选实施例中，所述式I所表示的化合物包括以下化合物中的至少一者：

[0016]

[0017] 在一些实施例中，所述电解液包括式IV所表示的化合物：

[0018] 式IV

[0019] 其中，n3选自0至7的整数，M1选自 、 或 ；R41、R42、R43各自44 44 44
独立地选自不存在、氧、‑O‑R ‑或‑R ‑；R 选自经取代或未经取代的C1‑C5的亚烷基或经取代或未经取代的C2‑C5的亚烯基；当经取代时，取代基选自C1‑C3的烷基和/或氰基。在电解液中引入式IV所表示的多腈化合物，其可以与电解液中的式I所表示的化合物形成协同作用，对正极界面起到更强的保护作用，进一步抑制电解液分解，从而进一步改善电化学装置的循环循环性能。

[0020] 在本申请中，所述式IV所表示的化合物为多腈化合物。

[0021] 在一些实施例中，所述式IV所表示的化合物包括以下化合物中的至少一者：

[0022]

[0023]

[0024]

[0025] 在一些优选实施例中，所述式IV所表示的化合物包括以下化合物中的至少一者：

[0026]

[0027] 在一些优选实施例中，所述式IV所表示的化合物包括以下化合物：

[0028]

[0029] 在一些实施例中，基于所述电解液的总质量，所述式IV所表示的化合物的质量百分含量选自0.1%至6%。

[0030] 在一些实施例中，所述电解液还包括含硫氧双键的化合物，所述含硫氧双键的化合物包括以下式II‑A所表示的化合物和式II‑B所表示的化合物中的至少一者：

[0031]

[0032] 其中，n2选自0或1，M2、Q和Z各自独立地选自 或 ；R21和R22各自独立地选自经取代或未经取代的C1‑C5的烷基、经取代或未经取代的C2‑C10的烯基、经取代或未经取代的C1‑C5的烷氧基或经取代或未经取代的C2‑C10的烯氧基；当经取代时，取代基选自
23 24 25
C6‑C10的芳基和/或卤素；R 、R 和R 各自独立地选自氧、经取代或未经取代的C1‑C5的亚烷基、经取代或未经取代的C2‑C10的亚烯基、经取代或未经取代的C1‑C5的亚烷氧基或经取代或未经取代的C2‑C10的亚烯氧基；当经取代时，取代基选自C6‑C10的芳基和/或卤素；并且基于所述电解液的总质量，所述含硫氧双键的化合物的质量百分含量为0.08%至8%。在电解液中引入式II‑A和/或式II‑B所表示的含硫氧双键化合物，因其抗氧化能力较强，可以提高正极界面的稳定性；并且其还可以在负极表面还原，形成一层保护膜，抑制电解液的分解，进一步增强界面的稳定性。在一些实施例中，含硫氧双键化合物包括以下化学式所示的化合物中的至少一种：

[0033]

[0034]

[0035]

[0036] 在一些实施例中，所述含硫氧双键的化合物包括1,3‑丙烷磺酸内酯（II‑9）、1,4‑丁烷磺酸内酯（II‑13）、甲烷二磺酸亚甲酯（II‑15）、1,3‑丙二磺酸酐（II‑22）、硫酸乙烯酯（II‑12）、硫酸丙烯酯（II‑14）、4‑甲基硫酸乙烯酯（II‑26）、2,4‑丁烷磺酸内酯（II‑17）、2‑甲基‑1,3‑丙烷磺酸内酯（II‑18）、1,3‑丁烷磺酸内酯（II‑19）或丙烯基‑1,3‑磺酸内酯（II‑11）中的至少一者。

[0037] 在一些实施例中，所述电解液还包括以下式III所表示的化合物：

[0038] 式III

[0039] 其中，R31选自经取代或未经取代的C1‑C6亚烷基或经取代或未经取代的C2‑C6亚烯基；当经取代时，取代基选自卤素、C1‑C6烷基和C2‑C6烯基中的一者或多者；并且基于所述电解液的总质量，式III所表示的化合物的质量百分含量为0.01%至15%。在电解液中引入式III所表示的化合物，可以增加SEI膜的柔性，进一步增强对活性材料的保护作用，降低活性材料与电解液的界面接触几率，减少电解液与活性材料间的副反应，降低循环过程中因副产物累积产生的阻抗。

[0040] 在一些实施例中，所述式III所表示的化合物包括以下化合物中的至少一者：

[0041]

[0042] 在一些优选实施例中，所述式III所表示的化合物包括以下化合物中的至少一者：

[0043]

[0044] 在一些实施例中，所述电解液还包括含硼锂盐，并且，基于所述电解液的总质量，所述含硼锂盐的质量百分含量为0.01%至1%。

[0045] 在一些优选实施例中，基于所述电解液的总质量，所述含硼锂盐的质量百分含量为0.05%至1%。

[0046] 在一些实施例中，所述含硼锂盐包括四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂或二氟草酸硼酸锂中的至少一者。

[0047] 在一些实施例中，所述电解液还包括含磷锂盐，并且，基于所述电解液的总质量，所述含磷锂盐的质量百分含量为0.1%至1%。

[0048] 在一些实施例中，所述含磷锂盐包括二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂和四氟草酸磷酸锂中的至少一者。

[0049] 在一些实施例中，基于所述电解液的总质量，所述式I所表示的化合物的质量百分含量为0.01%至1%。

[0050] 在一些实施方式中，基于所述电解液的总质量，所述式I所表示的化合物的质量百分含量可以为0.01%‑0.1%、0.1%‑0.2%、0.2%‑0.3%、0.3%‑0.4%、0.4%‑0.5%、0.5%‑0.6%、0.6%‑0.7%、0.7%‑0.8%、0.8%‑0.9%、0.9%‑1%范围内的任意值。

[0051] 在一些优选实施例中，基于所述电解液的总质量，所述式I所表示的化合物的质量百分含量选自0.08%至1%。

[0052] 在一些优选实施例中，基于所述电解液的总质量，所述式I所表示的化合物的质量百分含量选自0.1%至1%。

[0053] 在一些优选实施例中，基于所述电解液的总质量，所述式I所表示的化合物的质量百分含量选自0.2%至0.6%。

[0054] 在一些实施例中，其中，所述式I所表示的化合物和所述式IV所表示的化合物的质量百分含量的比值W1选自0.01至5。

[0055] 在一些优选实施例中，所述式I所表示的化合物和所述式IV所表示的化合物的质量百分含量的比值W1选自0.01至1。

[0056] 在一些优选实施例中，所述式I所表示的化合物和所述式IV所表示的化合物的质量百分含量的比值W1选自0.01至0.25。

[0057] 在一些实施例中，其中，所述式I所表示的化合物和所述式II‑A和/或式II‑B所表示的化合物的质量百分含量的比值W2选自0.01至5。

[0058] 在一些优选实施例中，所述式I所表示的化合物和所述式II‑A和/或式II‑B所表示的化合物的质量百分含量的比值W2选自0.01至1。

[0059] 在一些优选实施例中，所述式I所表示的化合物和所述式II‑A和/或式II‑B所表示的化合物的质量百分含量的比值W2选自0.01至0.2。

[0060] 本申请提供了一种电化学装置，所述电化学装置包括前述电解液。

[0061] 本申请还提供了一种电子装置，所述电子装置包括前述电化学装置。有益效果

[0062] 本申请在电解液中引入式I所表示的化合物，可以有效改善电化学装置的循环性能和放电倍率性能。推测是因为其可以在正、负极成膜，另外，式I所表示的化合物中的氮原子可以稳定过渡金属，这些性质共同稳定正、负极界面，抑制电解液的持续分解。

具体实施方式

[0063] 将理解的是，所公开的实施例仅仅是本申请的示例，本申请可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本申请。

[0064] 在本申请的说明中， 表示与相邻原子的结合位点。

[0065] 在本申请中，本文中的数字范围，是指给定范围中的各个整数。例如，“C1‑C6”是指该基团可具有1个碳原子、2个碳原子、3个碳原子、4个碳原子、5个碳原子或6个碳原子；“C3‑C6”是指该基团可具有3个碳原子、4个碳原子、5个碳原子或6个碳原子。

[0066] 术语“经取代”是指特定原子或基团上的任意一个或多个氢原子被取代基取代，只要特定原子或基团的价态是正常的并且取代后的化合物是稳定的。当取代基为酮基（即=O）时，意味着两个氢原子被取代。除非另有规定，取代基的种类和数目在化学上可以实现的基础上可以是任意的。

[0067] 当任何变量（例如Rn）在化合物的组成或结构中出现一次以上时，其在每一种情况下的定义都是独立的。因此，例如，如果一个基团被1‑5个R所取代，则所述基团可以任选地至多被5个R所取代，并且每种情况下的R都有独立的选项。此外，取代基和/或其变体的组合只有在这样的组合会产生稳定的化合物的情况下才是被允许的。

[0068] 在本申请的说明中，除非另有明确的规定和限定，术语“式I”、“式II”等仅用于说明的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性以及相互存在关系。

[0069] 目前，提高电化学装置的能量密度的主要方法包括提高电化学装置的充电电压，但当提高电化学装置的充电电压时，较高的充电电压会加速正极活性材料中高价态的过渡金属对电解液持续的氧化分解，副产在正、负极表面富集，阻抗增长大，影响电化学装置的循环性能和放电倍率性能，故需稳定正、负极与电解液界面来改善电化学装置的循环性能和放电倍率性能。

[0070] 电解液：

[0071] 在一些实施例中，所述电解液包括式I所表示的化合物：

[0072] 式I

[0073] 其中，R11、R12、R13、R14、R15、R16各自独立地选自氢、卤素、氰基、经取代或未经取代的C1‑C5的烷基、经取代或未经取代的C1‑C5的烷氧基、经取代或未经取代的C2‑C5的烯基、经取代或未经取代的C2‑C5的炔基或经取代或未经取代的C6‑C10的芳基；当经取代时，取代基包括卤素和氰基中的至少一种；

[0074] X选自 ，其中，n1选自0、1或2；R17选自氧、经取代或未经取代的C1‑C5的亚烷基、经取代或未经取代的C2‑C5的亚烯基、经取代或未经取代的C2‑C5的亚炔基或经取代或未经取代的C6‑C10的亚芳基；当经取代时，取代基包括卤素和氰基中的至少一种。

[0075] 在电解液中，式I所表示的化合物既可以在正极氧化成膜，又可以在负极还原成膜，另外，式I所表示的化合物中的氮原子可以稳定过渡金属，这些作用共同稳定正、负极界面。通过在电解液中引入式I所表示的化合物，可以保护正、负极界面，起到抑制电解液的持续分解的作用。

[0076] 在一些实施例中，式I所表示的化合物包括以下化合物中的至少一者：

[0077]

[0078]

[0079]

[0080] 在一些实施例中，基于所述电解液的总质量，式I所表示的化合物的质量百分含量为0.08%‑1%；当式I所表示的化合物的质量百分含量太低时，改善电化学装置的高温存储性能、循环性能以及减小循环阻抗增长的作用相对有限；当式I所表示的化合物的质量百分含量太高时，对改善电化学装置的高温存储性能和循环性能作用不再显著增加，继续增加其含量可能会导致电解液粘度过大。在一些实施例中，基于电解液的总质量，式I所表示的化合物的质量百分含量可以为0.08%、0.5%、0.7%或1%。

[0081] 在一些实施例中，所述电解液还包括式IV所表示的多腈化合物：

[0082] 式IV

[0083] 其中，n3选自0至7的整数，M1选自 、 或 ；

[0084] R41、R42、R43各自独立地选自不存在、氧、‑O‑R44‑或‑R44‑；R44选自经取代或未经取代的C1‑C5的亚烷基或经取代或未经取代的C2‑C5的亚烯基；当经取代时，取代基选自C1‑C3的烷基和/或氰基。

[0085] 在一些实施例中，式IV所表示的多腈化合物包括以下化合物中的至少一者：

[0086]

[0087]

[0088]

[0089] 在一些实施例中，基于电解液的总质量，多腈化合物的质量百分含量选自0.1%至6%。多腈化合物能够与电解液中的式I所表示的化合物形成协同作用，可以对正极界面起到更强的保护作用，进一步抑制电解液分解，从而进一步改善电化学装置的循环循环性能。当多腈化合物的质量百分含量太低时，其对正极界面起不到很好的保护作用，改善电化学装置性能的效果不显著；当多腈化合物的质量百分含量太高时，例如，大于6%，多腈化合物对电化学装置性能的提升作用不再显著提高，还会导致电解液粘度增大，影响动力学并且影响电化学装置的循环性能。在一些实施例中，基于电解液的总质量，多腈化合物的质量百分含量可以为0.01%、0.5%、1%或2%。

[0090] 在一些实施例中，式I所表示的化合物的质量百分含量与式IV所表示的多腈化合物的质量百分含量的比值W1选自0.01至1。

[0091] 在一些实施例中，电解液还包括含硫氧双键的化合物，所述含硫氧双键的化合物包括以下式II‑A所表示的化合物和式II‑B所表示的化合物中的至少一者：

[0092]

[0093] 其中，n2选自0或1，M2、Q和Z各自独立地选自 或 ；R21和R22各自独立地选自经取代或未经取代的C1‑C5的烷基、经取代或未经取代的C2‑C10的烯基、经取代或未经取代的C1‑C5的烷氧基或经取代或未经取代的C2‑C10的烯氧基；当经取代时，取代基选自
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C6‑C10的芳基和/或卤素；R 、R 和R 各自独立地选自氧、经取代或未经取代的C1‑C5的亚烷基、经取代或未经取代的C2‑C10的亚烯基、经取代或未经取代的C1‑C5的亚烷氧基或经取代或未经取代的C2‑C10的亚烯氧基；当经取代时，取代基选自C6‑C10的芳基和/或卤素；并且，基于所述电解液的总质量，所述含硫氧双键的化合物的质量百分含量为0.08%至8%。

[0094] 在一些实施例中，含硫氧双键化合物包括以下化学式所示的化合物中的至少一种：

[0095]

[0096]

[0097]

[0098] 在一些实施例中，所述含硫氧双键的化合物包括1,3‑丙烷磺酸内酯、1,4‑丁烷磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、1,3‑丙二磺酸酐、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、4‑甲基硫酸乙烯酯、2,4‑丁烷磺酸内酯、2‑甲基‑1,3‑丙烷磺酸内酯、1,3‑丁烷磺酸内酯或丙烯基‑1,3‑磺酸内酯中的至少一者。

[0099] 在一些实施例中，基于电解液的总质量，含硫氧双键化合物的质量百分含量选自0.08%至8%。含硫氧双键化合物的抗氧化能力较强，可以提高正极界面的稳定性。另一方面，含硫氧双键化合物可以在负极表面还原，形成一层保护膜，抑制电解液的分解，进一步增强界面的稳定性。因此，联合使用含硫氧双键化合物，可以进一步改善电化学装置的高温存储性能以及循环性能。当含硫氧双键化合物的质量百分含量太低时，其缓解电解液在正负极的反应的作用相对有限；当含硫氧双键化合物的质量百分含量太高时，例如，大于10%，含硫氧双键化合物对正极界面和负极界面的稳定性的增强作用不再显著提高，而且可能会导致电解液粘度过大，影响动力学并且影响电化学装置的低温放电性能。在一些实施例中，基于电解液的总质量，含硫氧双键化合物的质量百分含量可以为0.08%、0.5%、1%、3%、5%或7%。

[0100] 在一些实施例中，式I所表示的化合物的质量百分含量与含硫氧双键化合物的质量百分含量的比值W2选自0.01至1。在一些实施例中，W2可以为0.062、0.1、0.5或1。

[0101] 在一些实施例中，电解液还包括以下式III所表示的化合物：

[0102] 式III

[0103] 其中，R31选自经取代或未经取代的C1‑C6亚烷基或经取代或未经取代的C2‑C6亚烯基；当经取代时，取代基选自卤素、C1‑C6烷基和C2‑C6烯基中的一者或多者。

[0104] 在一些实施例中，所述式III所表示的化合物包括以下化合物中的至少一者：

[0105]

[0106] 在本申请中，式III所表示的化合物可以辅助增强负极固态界面膜（SEI）的成膜稳定性；使用式III所表示的化合物可以增加SEI膜的柔性，进一步增强对活性材料的保护作用，降低活性材料与电解液的界面接触几率，减少电解液与活性材料间的副反应，从而降低循环过程中因副产物累积产生的阻抗。

[0107] 在一些实施例中，基于电解液的总质量，式III所表示的化合物的质量百分含量为0.01%至15%。当式III所表示的化合物的质量百分含量太低时，例如，小于0.01%，起不到充分保护界面的作用，对电化学装置的性能提升有限；当式III所表示的化合物的质量百分含量太高时，例如，大于15%，则环状碳酸酯化合物对SEI的稳定性的增强作用不再显著提高。
在一些实施例中，基于电解液的总质量，式III所表示的化合物的质量百分含量为0.01%、
0.1%、1%、5%、10%或15%。

[0108] 在一些实施例中，所述电解液还包括含硼锂盐，其中，基于电解液的总质量，所述含硼锂盐的质量百分含量为0.01%至1%。含硼锂盐可以在正极界面成膜，保护正极界面，与式I所表示的化合物产生协同作用，可以进一步改善电化学装置的循环性能。

[0109] 在一些实施例中，所述含硼锂盐包括四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂或二氟草酸硼酸锂中的至少一者。

[0110] 在一些实施例中，如果含硼锂盐的质量百分含量太低，不足以保护正极界面，则其对循环改善的作用相对有限；如果含硼锂盐的质量百分含量太高，例如，大于1%，则含硼锂盐对循环的改善的作用不再显著提高。在一些实施例中，基于电解液的总质量，含硼锂盐的质量百分含量为0.01%、0.5%或1%。

[0111] 在一些实施例中，电解液还可以包括其他非水有机溶剂和电解质盐。非水有机溶剂可以包含碳酸酯、羧酸酯、醚类或其他非质子溶剂中的至少一者。碳酸酯类溶剂的示例包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸二丙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、二（2,2,2‑三氟乙基）碳酸酯等。羧酸酯类溶剂的示例包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸丁酯、γ‑丁内酯、乙酸2,2‑二氟乙酯、戊内酯、丁内酯、2‑氟乙酸乙酯、2,2‑二氟乙酸乙酯、三氟乙酸乙酯、2,2,3,3,3‑五氟丙酸乙酯、2,2,3,3,4,4,4,4‑七氟丁酸甲酯、4,4,4‑三氟‑3‑（三氟甲基）丁酸甲酯、2,2,3,3,4,4,5,5,5,5‑九氟戊酸乙酯、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,9‑十七氟壬酸甲酯、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,
7,8,8,9,9,9‑十七氟壬酸乙酯等。醚类溶剂的示例包括乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二丁醚、四氢呋喃、2‑甲基四氢呋喃、双(2,2,2‑三氟乙基)醚等。

[0112] 在一些实施例中，本申请的电解质盐包括有机锂盐或无机锂盐中的至少一者。在一些实施例中，电解质盐包括六氟磷酸锂LiPF6、双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiN(CF3SO2)（2 简写为LiTFSI）、双(氟磺酰)亚胺锂Li(N(SO2F)2)（简写为LiFSI）或六氟铯酸锂（LiCsF6）、高氯酸锂LiClO4、三氟甲磺酸锂LiCF3SO3中的至少一者。

[0113] 在一些实施例中，基于电解液的总质量，电解质盐的质量百分含量为10%至15%。电解质盐浓度过低，电解液的离子电导率低，会影响电化学装置的倍率和循环性能；电解质盐浓度过高，电解液粘度过大，影响电化学装置的倍率性能。可选的，电解质盐的质量百分含量为12%至15%。

[0114] 负极：

[0115] 在一些实施例中，负极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。在一些实施例中，负极集流体可以采用铜箔、铝箔、镍箔或碳基集流体中的至少一种。在一些实施例中，负极集流体的厚度可以为1μm至200μm。在一些实施例中，负极活性材料层可以仅涂覆在负极集流体的部分区域上。在一些实施例中，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。

[0116] 在一些实施例中，负极活性材料层包括负极活性材料。在一些实施例中，负极活性材料层中的负极活性材料包括锂金属、天然石墨、人造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、硅氧化合物、硅碳化合物或硅合金中的至少一种。

[0117] 在一些实施例中，负极活性材料层中还可以包括导电剂和/或粘结剂。负极活性材料层中的导电剂可以包括炭黑、乙炔黑、科琴黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维或碳纳米线中的至少一种。在一些实施例中，负极活性材料层中的粘结剂可以包括羧甲基纤维素（CMC）、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚苯胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚硅氧烷、丁苯橡胶、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂或聚芴中的至少一种。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、导电剂和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。

[0118] 正极：

[0119] 在一些实施例中，正极包括正极集流体和设置在正极集流体上的正极活性材料层。正极活性材料层可以位于正极集流体一侧或两侧上。在一些实施例中，正极集流体可以采用铝箔，当然，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，正极活性材料层可以仅涂覆在正极集流体的部分区域上。在一些实施例中，正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。

[0120] 在一些实施例中，正极活性材料层包括正极活性材料。在一些实施例中，正极活性材料包括LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiCo1‑yMyO2、LiNi1‑yMyO2、LiMn2‑yMyO4、LiNixCoyMnzM1‑x‑y‑zO2，其中M选自Fe、Co、Ni、Mn、Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、Sr、V或Ti中的至少一种，且0≤y≤1，0≤x≤1，0≤z≤1，x+y+z≤1。在一些实施例中，正极活性材料可以包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或镍锰酸锂中的至少一种，上述正极活性材料可以经过掺杂和/或包覆处理。

[0121] 在一些实施例中，正极活性材料层还包括粘结剂和导电剂。在一些实施例中，正极活性材料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、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。在一些实施例中，正极活性材料层中的导电剂可以包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的至少一种。在一些实施例中，正极活性材料层中的正极活性材料、导电剂和粘结剂的质量比可以为(70‑98):(1‑15):(1‑15)。应该理解，以上所述仅是示例，正极活性材料层可以采用任何其他合适的材料、厚度和质量比。

[0122] 隔离膜：

[0123] 在一些实施例中，隔离膜包括聚乙烯、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稳定性。在一些实施例中，隔离膜的厚度在约3μm至500μm的范围内。

[0124] 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、聚甲基丙烯酸甲酯、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。

[0125] 壳体：

[0126] 壳体用于封装电极组件。在一些实施例中，壳体可以为硬壳壳体或柔性壳体。硬壳的材质诸如为金属。柔性壳体诸如为金属塑膜，例如铝塑膜、钢塑膜等。

[0127] 电化学装置：

[0128] 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。在一些实施例中，电化学装置可以包括但不限于锂离子电池。

[0129] 在一些实施例中，电化学装置包括正极片、负极片、隔离膜、电解液以及壳体。

[0130] 电化学装置的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，电化学装置为锂离子电池，但是本申请不限于此。

[0131] 在本申请的一些实施例中，以锂离子电池为例，将正极、隔离膜、负极按顺序卷绕或堆叠成电极组件，之后装入例如铝塑膜壳体中进行封装，注入电解液，化成、封装，即制成锂离子电池。然后，对制备的锂离子电池进行性能测试。

[0132] 本领域的技术人员将理解，以上描述的电化学装置（例如，锂离子电池）的制备方法仅是实施例。在不背离本申请公开的内容的基础上，可以采用本领域常用的其他方法。

[0133] 电子装置：

[0134] 本申请的实施例还提供了包括上述电化学装置的电子装置。本申请实施例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、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。

[0135] 下面以电化学装置为锂离子电池为例并结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。

[0136] 实施例及对比例：实施例

[0137] （1）正极的制备

[0138] 将正极活性材料钴酸锂LiCoO2、导电剂导电炭黑、粘结剂聚偏氟二乙烯（PVDF）按重量比97.9：0.9：1.2的比例溶于N‑甲基吡咯烷酮（NMP）溶液中，形成正极浆料。采用13μm的铝箔作为正极集流体，将正极浆料涂覆于正极集流体上，经过干燥、冷压、裁切后得到正极。3
正极的压实密度为4.15g/cm。

[0139] （2）负极的制备

[0140] 将负极活性材料人造石墨、粘结剂丁苯橡胶（SBR）、增稠剂羧甲基纤维素钠（CMC）按重量比97.4：1.4：1.2的比例溶于去离子水中，形成负极浆料。采用10μm厚度铜箔作为负极集流体，将负极浆料涂覆于负极集流体上，干燥、冷压、裁切后得到负极。负极的压实密度3
为1.8g/cm。

[0141] （3）隔离膜的制备

[0142] 隔离膜基材为5μm厚的聚乙烯（PE），在隔离膜基材的其中一面上涂覆厚度为2μm的氧化铝陶瓷层，最后在涂布单层陶瓷层的隔离膜的两面上各涂覆2.5mg/1540.25mm²的粘结剂聚偏二氟乙烯（PVDF），烘干。隔离膜的孔隙率为39%。

[0143] （4）电解液的制备

[0144] 在含水量小于10 ppm的环境下，将碳酸乙烯酯（简写为EC）、碳酸丙烯酯（简写为PC）、碳酸二乙酯（简写为DEC）、丙酸乙酯（简写为EP）、丙酸丙酯（简写为PP）按照1:1:1:1:1的质量比混合均匀，再将电解质盐LiPF6溶解于上述非水溶剂，混合均匀后形成电解液，其中，基于电解液的质量，LiPF6的质量百分含量为12.5%。再向上述电解液中加入一定量的添加剂，得到各个实施例中的电解液。

[0145] 各个实施例的区别在于电解液中所用到的添加剂种类和/或含量不同，添加剂的具体种类以及在电解液中的质量百分含量如下表1至3所示，添加剂的含量为基于电解液的质量计算得到的质量百分数。

[0146] 在表1至表3中，一些添加剂的简写的对应关系如下：丁二腈（SN，即IV‑1）、己二腈（AND，即IV‑3）、1,3,6‑己烷三腈（HTCN，即IV‑12）、1,2,3‑三(2‑氰乙氧基)丙烷（TCEP，即IV‑15）、1,2,3,4,5‑五(2‑氰乙氧基)戊烷（PCEP，即IV‑19）。

[0147] （5）锂离子电子的制备

[0148] 将正极、隔离膜、负极按顺序依次叠好，使隔离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，经过化成，脱气，切边等工艺流程得到锂离子电池。下面描述本申请的各个参数的测试方法。

[0149] 测试方法：

[0150] （1）25℃循环性能：在25℃条件下，将锂离子电池以0.7C充电至4.5V，4.5V条件下恒压充电至0.05C。之后以0.7C的电流放电至3.0V，并以0.7C充电和1C放电的流程，循环进行800圈。其中以第3圈循环放电容量作为基准，以容量保持率作为评价锂离子电池循环性能的指标；

[0151] 循环容量保持率=第800次循环的放电容量/第3圈循环的放电容量×100%。

[0152] （2）25℃放电倍率性能：在25℃条件下，将锂离子电池以0.5C充电至4.5V，4.5V条件下恒压充电至0.025C。之后以0.2C的电流放电至3.0V，此放电容量为D0。然后再将锂离子电池以0.5C充电至4.5V，4.5V条件下恒压充电至0.025C。之后以5C的电流放电至3.0V，此放电容量为D1。

[0153] 放电倍率容量保持率=D1/D0×100%。

[0154] （3）高温存储性能测试：将锂离子电池在25℃下以0.5C恒流充电至4.55V，然后恒压充电至电流为0.05C，测试锂离子电池的厚度并记为d0，放置到60℃烘箱中20天，监控此时厚度，厚度记为d。锂离子电池高温存储20天后的厚度膨胀率(%)＝(d‑d0)/d0×100%，厚度膨胀率超过50%，停止测试。具体测试结果如下：

[0155]

[0156] 通过表1的实施例1‑8和对比例1‑2可以看出，包含式I所表示的化合物可以改善锂离子电池的循环性能和放电倍率性能，随着其质量百分含量增加，改善程度变大，最后趋于平衡。式I化合物易被氧化和还原，可以在正、负极成膜，另外，式I化合物和2,2’‑联吡啶都含有氮原子，可以稳定过渡金属，但由于2,2’‑联吡啶中间只有单键相连（两个吡啶环可以转动），导致对过渡金属稳定性不如式I化合物，这些性质共同稳定正、负极界面，抑制电解液持续分解。式I化合物的含量在本申请的范围内时，电化学装置的循环性能和放电倍率性能更优。

[0157]

[0158] 通过表2的实施例3和实施例9‑28可以看出，式I化合物与含硫氧双键化合物组合可以进一步改善锂离子电池的高温存储性能和循环性能，含硫氧双键化合物可以在正、负极界面形成保护膜。式I化合物与多腈化合物组合使用可以进一步改善电化学装置的循环性能和高温存储性能。多腈化合物能够稳定正极活性材料中高价态的过渡金属，与式I化合物起到协同作用，共同稳定正极界面，抑制电解液消耗和产气。当W1的值在本申请范围内时，循环性能和安全性能更优，当W1的值过大或过小都会影响循环性能和高温存储性能。式I化合物与磷类锂盐化合物组合可以进一步改善锂离子电池的高温存储性能和循环性能，将多种添加剂进行组合可以更好的获得性能兼优的锂离子电池。

[0159]

[0160] 通过比较实施例3和实施例29‑39可以看出，式I化合物与式III化合物或硼类锂盐组合可以显著改善锂离子电池的循环性能。

[0161] 上述公开特征并非用来限制本公开的实施范围，因此，以本公开权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本公开的权利要求范围之内。