本申请涉及一种电化学装置。本申请的电化学装置包含正极、负极和电解液，其中电解液包含具有特定结构的磷酸酐官能团的阴离子。通过在电解液中添加上述阴离子，可以同时改善并兼顾电化学装置的低温放电性能和高温存储性能，并且改善电化学装置在常温和高温下的循环稳定性。
Electrochemical devices and electronic devices including them
【技术实现步骤摘要】
电化学装置及包含其的电子装置
本申请涉及储能
，更具体地，涉及一种电化学装置及包含其的电子装置。
技术介绍
随着智能产品的普及和应用，人们对手机、笔记本电脑、相机等电子产品的需求逐年增加，而电化学装置作为电子产品的电源在我们日常生活中扮演着越来越重要的角色。其中，锂离子电池凭借其具有比能量大、工作电压高、自放电率低、体积小、重量轻等优势而在消费电子领域中广泛应用。然而，随着电化学装置在电动汽车、可移动电子设备和无人机中的广泛应用，人们不仅要求电化学装置在常温环境下能够正常工作，还要求电化学装置在恶劣环境下也能够安全使用。例如，如何确保电化学装置在极端低温条件下能够正常使用而不会导致电子产品瞬间断电，如何降低电化学装置在高温条件下发生鼓胀的风险从而确保电子产品在高温环境下的安全使用，以及如何使电化学装置能够实现大倍率充放电等问题急需得到解决。此外，现有技术在致力于确保低温环境下电化学装置正常使用的同时，是无法兼顾到电化学装置在高温环境下的电化学性能的。因此，如何使得电化学装置在高温和低温的环境下均兼顾有优异的电化学性能也是人们需要考虑和解决的一个问题。
技术实现思路
至少为了解决上述问题，本申请在电化学装置的电解液中引入了具有磷酸酐官能团的阴离子。首先，通过利用磷酸酐官能团中磷氧双键(P＝O键)的富电子特性，能够促使锂离子的快速传输，从而改善电化学装置的倍率性能以及其在低温下的放电性能。其次，通过利用磷酸酐官能团的桥联结构和阴离子所带的负电荷，有助于在正极定向形成保护膜，从而改善电化学装置的循环稳定性和高温存储性能。根据本申请的一个层面，本申请提供一种电化学装置，包括：正极，所述正极包括正极集流体和正极活性材料层，所述正极活性材料层包含正极活性材料；负极，所述负极包括负极集流体和负极活性材料层，所述负极活性材料层包含负极活性材料；和电解液，所述电解液包括锂离子和式I表示的阴离子：其中，n为0-5范围内的整数；R1选自经取代或未经取代的C1-C12烷基、经取代或未经取代的C2-C12烯基、经取代或未经取代的C6-C20芳基、经取代或未经取代的C1-C12烃氧基，其中经取代时，所述取代基独立地选自硅烷基、硅氧烷基、氨基、醚基、酯基、羧基、磺酸基、巯基、氰基、卤素或其组合。根据本申请的实施例，其中所述式I表示的阴离子包含：中的至少一种；根据本申请的实施例，基于所述电解液的总重量，所述式I表示的阴离子的质量百分含量为0.001％至7％。根据本申请的实施例，所述电解液中进一步包括氟代碳酸酯、氟代羧酸酯、含硫添加剂、含腈添加剂或锂盐添加剂中的一种或多种。根据本申请的实施例，其中所述氟代碳酸酯包括3,3,3-三氟碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、2,2,3,3-四氟丙基碳酸甲酯、2,2,3,3,3-五氟丙基碳酸乙酯、二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、二(2-氟乙基)碳酸酯、三氟甲基碳酸酯或双氟碳酸乙烯酯中的至少一种。根据本申请的实施例，基于所述电解液的总重量，所述氟代碳酸酯的含量为0.01％至20％。根据本申请的实施例，所述氟代羧酸酯包括乙酰基次氟酸酯、氟乙酸-2-氟乙酯、氟己酸乙酯、氟乙酸甲酯、氟乙酸乙酯、氟乙酸丁酯、三氟乙酸-2,2,2-三氟乙酯、5-氟己酸-2-氟乙酯、二氟乙酸-2,2,2-三氟乙基酯、2,2-二氟乙基三氟乙酸酯、2-氟乙基4-氟丁酸酯、三氟丙酸乙酯、2-氟丙酸乙酯、2,2-二氟乙酸乙酯、二氟丙酸乙酯、二氟乙酸甲酯或2-氟丙酸甲酯中的至少一种。根据本申请的实施例，基于所述电解液的总重量，所述氟代羧酸酯的含量为0.01％至30％。根据本申请的实施例，所述含硫添加剂包括1,3-丁亚基硫酸酯、硫酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、1,3-丙二醇环硫酸酯、2,4-丁磺内酯、1,3-丁磺内酯、1-甲基-1,3-丙烷磺内酯、2-甲基-1,3-丙烷磺内酯、3-甲基-1,3-丙烷磺内酯、1-氟-1,3-丙烷磺内酯、2-氟-1,3-丙烷磺内酯或3-氟-1,3-丙烷磺内酯中的至少一种。根据本申请的实施例，基于所述电解液的总重量，所述含硫添加剂的含量为0.01％至10％。根据本申请的实施例，所述含腈添加剂包括以下化合物中的至少一种：其中M选自C、Si；其中R51、R61、R62、R63各自独立地选自经取代或未经取代的C1-C12亚烷基、经取代或未经取代的C2-C12亚烯基、R0-S-R基团或R0-O-R基团，其中R0、R各自独立地选自经取代或未经取代的C1-C6亚烷基，其中经取代时，取代基选自卤素；其中R64选自H、经取代或未经取代的C1-C12亚烷基、经取代或未经取代的C2-C12亚烯基、R0-S-R基团或R0-O-R基团，其中R0、R各自独立地选自经取代或未经取代的C1-C6亚烷基，其中经取代时，取代基选自卤素。根据本申请的实施例，其中所述含腈添加剂包括己二腈、丁二腈、戊二腈、丙二腈、2-甲基戊二腈、庚二腈、癸二腈、壬二腈、1,4-二氰基-2-丁烯、乙二醇双(丙腈)醚、3,3'-氧二丙腈、硫代丙二腈、己-2-烯二腈、丁烯二腈、2-戊烯二腈、乙基丁二腈、己-3-烯二腈、2-亚甲基戊二腈、4-氰基庚二腈、1,3,6-己烷三甲腈、1,3,5-己烷三甲腈、1,2,3-丙三甲腈或1,2,3-三(2-氰氧基)丙烷中的至少一种。根据本申请的实施例，基于所述电解液的总重量，所述含腈添加剂的含量为0.01％至10％。根据本申请的实施例，所述锂盐添加剂包括双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双草酸硼酸锂、四氟磷酸草酸锂、二氟草酸硼酸锂、六氟铯酸锂或二氟磷酸锂中的至少一种。根据本申请的实施例，基于所述电解液的总重量，所述锂盐添加剂的含量为0.01％至5％。根据本申请的实施例，其中所述负极活性材料层含有金属元素，所述金属元素包括Co、Mn、Ni、Al或Cu中的至少一种。根据本申请的实施例，基于所述负极活性材料层的总重量，所述金属元素的含量为200ppm以下。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。术语“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10wt％的变化范围，例如小于或等于±5wt％、小于或等于±4wt％、小于或等于±3wt％、小于或等于±2wt％、小于或等于±1wt％、小于或等于±0.5wt％、小于或等于±0.1wt％、或小于或等于±0.05wt％。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本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电化学装置，包括：/n正极，所述正极包括正极集流体和正极活性材料层，所述正极活性材料层包含正极活性材料；/n负极，所述负极包括负极集流体和负极活性材料层，所述负极活性材料层包含负极活性材料；和/n电解液，所述电解液包含锂离子和式I表示的阴离子：/n
【技术特征摘要】
1.一种电化学装置，包括：
正极，所述正极包括正极集流体和正极活性材料层，所述正极活性材料层包含正极活性材料；
负极，所述负极包括负极集流体和负极活性材料层，所述负极活性材料层包含负极活性材料；和
电解液，所述电解液包含锂离子和式I表示的阴离子：
其中，
n为0-5范围内的整数；
R1选自经取代或未经取代的C1-C12烷基、经取代或未经取代的C2-C12烯基、经取代或未经取代的C6-C20芳基、经取代或未经取代的C1-C12烃氧基，其中经取代时，所述取代基独立地选自硅烷基、硅氧烷基、氨基、醚基、酯基、羧基、磺酸基、巯基、氰基、卤素或其组合。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述式I表示的阴离子包含：
中的至少一种；
其中基于所述电解液的总重量，所述式I表示的阴离子的质量百分含量为0.001％至7％。
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其进一步包括氟代碳酸酯、氟代羧酸酯、含硫添加剂、含腈添加剂或锂盐添加剂中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的电化学装置，其中所述氟代碳酸酯包括3,3,3-三氟碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、2,2,3,3-四氟丙基碳酸甲酯、2,2,3,3,3-五氟丙基碳酸乙酯、二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、二(2-氟乙基)碳酸酯、三氟甲基碳酸酯或双氟碳酸乙烯酯中的至少一种；其中基于所述电解液的总重量，所述氟代碳酸酯的含量为0.01％至20％。
5.根据权利要求3所述的电化学装置，其中所述氟代羧酸酯包括乙酰基次氟酸酯、氟乙酸-2-氟乙酯、氟己酸乙酯、氟乙酸甲酯、氟乙酸乙酯、氟乙酸丁酯、三氟乙酸-2,2,2-三氟乙酯、5-氟己酸-2-氟乙酯、二氟乙酸-2,2,2-三氟乙基酯、2,2-二氟乙基三氟乙酸酯、2-氟乙基4-氟丁酸酯、三氟丙酸乙酯、2-氟丙酸乙酯、2,2-二氟乙酸乙酯、二氟丙酸乙酯、二氟乙酸甲酯或2-氟丙酸甲酯中的至少一种；其中基于所述电解液的总重量，所述氟代羧酸酯的含量为0.01％至30％。
6.根据权利要求3所述的电化学装置，其中所述含硫添加剂包括1,3-丁亚基硫酸酯、硫酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、1,3-丙二醇环硫酸酯、2,4-丁磺内酯、1,3-丁磺...
【专利技术属性】
技术研发人员：栗文强，管明明，郑建明，郑湘岭，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35
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