一种电解液及包括该电解液的电化学装置的制作方法

1.本发明属于电化学装置技术领域，具体涉及一种电解液及包括该电解液的电化学装置。


背景技术：

2.锂离子电池是应用非常广泛的二次电池。通常，电解液中的特定成膜添加剂会在正极与负极表面会发生反应并生成钝化膜(正极通常叫cei膜，负极通常叫sei膜)，从而抑制电解液与正负极进一步反应，从而保证电池具有较高的循环性能，然而钝化膜在循环过程中，由于电极形变产生的应力会发生破裂，或者会在电位变化过程中发生分解及成分演变，最终导致钝化膜的保护作用失效，从而导致电解液与电极发生进一步反应，最终导致电池容量衰减。因此提高电解液在正负极表面形成的钝化膜的稳定性对改善电池循环寿命非常重要。为了进一步提升电解液的循环寿命，迫切需要开发一种长循环寿命的电解液。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种电解液及包括该电解液的电化学装置。
4.为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
5.一种电解液，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包含添加剂a、添加剂b以及添加剂c；其中，所述添加剂a选自腈类化合物中的至少一种，所述添加剂b选自氟代碳酸乙烯酯，所述添加剂c选自异氰酸酯中的至少一种。
6.根据本发明的实施方案，所述添加剂c选自具有如式ⅰ所示结构的异氰酸酯中的至少一种：
[0007][0008]
式ⅰ中，r1、r2、r3相同或不同，彼此独立地选自h原子、f原子、烷基、氟代烷基；n选自1～20，优选为1～12。
[0009]
优选地，所述烷基选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基中的至少一种。
[0010]
优选地，所述氟代烷基选自一氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基、七氟异丙基、全氟丁基中的至少一种。
[0011]
根据本发明的实施方案，所述添加剂c的加入量占电解液的总质量的0.1～11％，优选为0.1～5％。
[0012]
根据本发明的实施方案，所述添加剂a选自如下腈类化合物中的至少一种：乙腈(an)、丙二腈、丁二腈(sn)、戊二腈(gn)、己二腈(adn)、1,3,6-己烷三甲腈、1,3,5-戊烷三甲腈、乙二醇双丙腈醚、六氟环三磷腈、五氟乙氧基环三磷腈、五氟苯氧基环三磷腈、1,4-二氰
基-2-丁烯、对氟苯甲腈、对甲基苯甲腈、2-氟己二腈、2,2-二氟丁二腈、三氰基苯、丙烯腈、巴豆腈、反式丁烯二腈、反式己烯二腈、1,2-二(氰乙氧基)乙烷、1,2,3-三(氰乙氧基)丙烷、双(氰乙基)砜、3-(三甲基硅氧基)丙腈。
[0013]
根据本发明的实施方案，所述添加剂a的加入量占电解液的总质量的0.1～15％，例如为0.1～10％。
[0014]
根据本发明的实施方案，所述添加剂b的加入量占电解液的总质量的0.5～30％。
[0015]
根据本发明的实施方案，所述电解液中，所述添加剂b与所述添加剂c的质量比大于等于0.02小于等于110，优选为大于等于0.2小于等于10，进一步优选为大于等于0.4且小于等于5。
[0016]
根据本发明的实施方案，所述电解液中，所述锂盐选自如下化合物中的至少一种：六氟磷酸锂(lipf6)、四氟硼酸锂(libf4)、高氯酸锂(liclo4)、六氟砷酸锂(liasf6)、六氟锑酸锂(lisbf6)、二氟磷酸锂(lipf2o2)、4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂(lidti)、双乙二酸硼酸锂(libob)、双(丙二酸)硼酸锂(libmb)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)、双(二氟丙二酸)硼酸锂(libdfmb)、(丙二酸草酸)硼酸锂(limob)、(二氟丙二酸草酸)硼酸锂(lidfmob)、三(草酸)磷酸锂(litop)、三(二氟丙二酸)磷酸锂(litdfmp)、四氟草酸磷酸锂(litfop)、二氟二草酸磷酸锂(lidfop)、双(氟磺酰)亚胺锂(lifsi)、双三氟甲烷磺酰亚氨锂(litfsi)、(氟磺酰)(三氟甲磺酰)亚氨锂(lin(so2f)(so2cf3))、硝酸锂(lino3)、氟化锂(lif)、lin(so2c
nf2n 1
)2、lin(so2f)(so2c
nf2n 1
)。
[0017]
根据本发明的实施方案，所述有机溶剂选自如下化合物中的至少一种：碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸丁烯酯、二氟代碳酸乙烯酯(dfec)、氟代碳酸二甲酯、氟代碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯(emc)、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯(ea)、乙酸丙酯、乙酸丁酯、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、二氟乙酸甲酯、二氟乙酸乙酯、γ-丁内酯(gbl)、γ-戊内酯、δ-戊内酯、乙二醇二甲醚(dme)、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、氟代醚f-epe、氟代醚d2、氟代醚hfpm、氟代醚mfe、氟代醚eme、、四氢呋喃(thf)、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧五环(dol)、1,4-二氧六环(dox)、环丁砜、二甲亚砜(dmso)、二氯甲烷、二氯乙烷。
[0018]
根据本发明的实施方案，所述电解液还包含添加剂d。
[0019]
根据本发明的实施方案，所述添加剂d选自如下化合物中的至少一种：碳酸亚乙烯酯(vc)、碳酸乙烯基亚乙酯(vec)、1,3-丙烷磺酸内酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、硫酸二甲酯、硫酸乙烯酯、甲基硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丁二酸酐、联苯、联苯醚、甲苯、二甲苯、环已基苯、氟苯、对氟甲苯、对氟苯甲醚、叔丁基苯、叔戊基苯、丙烯磺酸内酯、丁烷磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、乙二醇双(丙腈)醚、六甲基二硅氮烷、七甲基二硅氮烷、甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯、三(三甲基硅基)硼酸酯、三(三甲基硅基)磷酸酯。
[0020]
本发明还提供上述电解液在电化学装置中的应用。
[0021]
本发明还提供一种电化学装置，所述电化学装置包括上述电解液。优选地，所述电化学装置选自锂离子电池。
[0022]
根据本发明的实施方案，所述锂离子电池包括正极、隔离膜、负极和上述电解液。
[0023]
根据本发明的实施方案，本发明对所述正极中的活性材料不做具体限定，可选用本技术领域已知的正极活性材料，例如所述正极活性材料选自钴酸锂、镍酸锂、尖晶石锰酸锂、层状锰酸锂、镍钴二元材料、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、磷酸铁锂(lfp)、尖晶石镍锰酸锂、富锂锰基材料、li2s/碳复合材料中的至少一种。
[0024]
根据本发明的实施方案，负极活性材料选自石墨、硬炭、软炭、中间相碳微球、硅基负极材料(主要包括氧化亚硅、硅碳负极)、锡基负极材料(主要包括锡、锡合金)、金属锂、尖晶石结构的钛酸锂及li-al合金中的至少一种。进一步优选地，所述负极活性材料含有硅基负极材料和/或锂金属负极材料。
[0025]
根据本发明的实施方案，本发明对所述隔离膜不做具体限定，可选用本技术领域已知的隔离膜，例如所述隔离膜选自聚丙烯隔膜(pp)、聚乙烯隔膜(pe)、聚丙烯/聚乙烯双层复合膜(pp/pe)、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合膜(pp/pe/pp)、聚酰亚胺静电纺丝隔膜(pi)、纤维素无纺布隔膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布隔膜(pet)、带陶瓷涂层的隔膜中的至少一种。
[0026]
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
[0027]
本发明提供了一种电解液，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，其中，添加剂同时含有具有如式ⅰ所示结构的异氰酸酯、腈类化合物与氟代碳酸乙烯酯三类物质，这三类物质可以发挥协同效应，在负极表面共同参与成膜，形成有机-无机复合型sei膜，从而获得强度和韧性较高的sei膜，从而提高电池循环寿命；同时腈类化合物亦可与正极表面的过渡金属发生络合效应，从而对正极界面起到保护作用，从而进一步提升电池循环寿命。
[0028]
本发明的电解液用在锂离子电池中，可显著提升电池的循环寿命与安全性能。特别地，当电池的负极材料中含有硅基负极材料和/或锂金属负极材料时，本发明的电解液对循环寿命和安全性能的改善效果尤其突出。
具体实施方式
[0029]
为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
[0030]
在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中“多种”的含义是两个以上。
[0031]
本发明的发明内容并不意欲描述本发明中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。
[0032]
[电解液]
[0033]
本发明提供了一种电解液，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包含添加剂a、添加剂b以及添加剂c；其中，所述添加剂a选自腈类化合物中的至少一种，所
述添加剂b选自氟代碳酸乙烯酯，所述添加剂c选自异氰酸酯中的至少一种。
[0034]
根据本发明，所述添加剂c选自具有如式ⅰ所示结构的异氰酸酯中的至少一种：
[0035][0036]
其中，r1、r2、r3彼此独立地选自h原子、f原子、烷基、氟代烷基中的任意基团；n可以选自1～20，优选为1～12，例如选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12。
[0037]
根据本发明，所述烷基通常可以选择甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基中的至少一种。
[0038]
根据本发明，所述氟代烷基通常可以选择一氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、五氟乙基、七氟丙基、七氟异丙基、全氟丁基中的至少一种。
[0039]
示例性地，所述异氰酸酯具有如表1中所示出的结构，其中代号m1-m12是指式ⅰ结构中具有相应r1、r2、r3基团和n值的异氰酸酯。
[0040]
表1部分异氰酸酯的结构组成及其代号
[0041][0042][0043]
根据本发明，所述腈类化合物选自乙腈(an)、丙二腈、丁二腈(sn)、戊二腈(gn)、己二腈(adn)、1,3,6-己烷三甲腈、1,3,5-戊烷三甲腈、乙二醇双丙腈醚、六氟环三磷腈、五氟乙氧基环三磷腈、五氟苯氧基环三磷腈、1,4-二氰基-2-丁烯、对氟苯甲腈、对甲基苯甲腈、2-氟己二腈、2,2-二氟丁二腈、三氰基苯、丙烯腈、巴豆腈、反式丁烯二腈、反式己烯二腈、1,2-二(氰乙氧基)乙烷、1,2,3-三(氰乙氧基)丙烷、双(氰乙基)砜、3-(三甲基硅氧基)丙腈中
的一种或多种以任意比例的混合。
[0044]
根据本发明，所述添加剂a的加入量占电解液的总质量的0.1％～15％，例如为0.1％-10％，例如为0.1％，0.2％，0.3％，0.4％，0.5％，0.6％，0.7％，0.8％，0.9％，1.0％，1.1％，1.2％，1.3％，1.4％，1.5％，1.6％，1.7％，1.8％，1.9％，2.0％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，15％。
[0045]
根据本发明，所述添加剂b的加入量占电解液的总质量的0.5％-30％，例如为0.5％，0.6％，0.7％，0.8％，0.9％，1.0％，1.1％，1.2％，1.3％，1.4％，1.5％，1.6％，1.7％，1.8％，1.9％，2.0％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，15％，20％，25％，30％。
[0046]
根据本发明，所述添加剂c的加入量占电解液的总质量的0.1～11％，例如为0.1-5.0％，例如为0.1％，0.2％，0.3％，0.4％，0.5％，0.6％，0.7％，0.8％，0.9％，1.0％，1.1％，1.2％，1.3％，1.4％，1.5％，1.6％，1.7％，1.8％，1.9％，2.0％，2.5％，3.0％，3.5％，4.0％，4.5％，5.0％，7.0％，9.0％，11％。
[0047]
根据本发明，所述电解液中，所述添加剂b与所述添加剂c的质量比为大于等于0.02小于等于110，优选为大于等于0.2小于等于10，进一步优选为大于等于0.4且小于等于5，例如为0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1，2，3，4，5，100。
[0048]
根据本发明，所述电解液中，所述锂盐可以选自六氟磷酸锂(lipf6)、四氟硼酸锂(libf4)、高氯酸锂(liclo4)、六氟砷酸锂(liasf6)、六氟锑酸锂(lisbf6)、二氟磷酸锂(lipf2o2)、4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂(lidti)、双乙二酸硼酸锂(libob)、双(丙二酸)硼酸锂(libmb)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)、双(二氟丙二酸)硼酸锂(libdfmb)、(丙二酸草酸)硼酸锂(limob)、(二氟丙二酸草酸)硼酸锂(lidfmob)、三(草酸)磷酸锂(litop)、三(二氟丙二酸)磷酸锂(litdfmp)、四氟草酸磷酸锂(litfop)、二氟二草酸磷酸锂(lidfop)、双(氟磺酰)亚胺锂(lifsi)、双三氟甲烷磺酰亚氨锂(litfsi)、(氟磺酰)(三氟甲磺酰)亚氨锂(lin(so2f)(so2cf3))、硝酸锂(lino3)、氟化锂(lif)、lin(so2c
nf2n 1
)2、lin(so2f)(so2c
nf2n 1
)中的一种或多种以任意比例的混合，其中，lin(so2c
nf2n 1
)2和lin(so2f)(so2c
nf2n 1
)中，n可以任意取2、3,4、5、6、7、8、9、10中的一个。
[0049]
根据本发明，所述电解液中，所述有机溶剂可以选自碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸丁烯酯、二氟代碳酸乙烯酯(dfec)、氟代碳酸二甲酯、氟代碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯(emc)、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯(ea)、乙酸丙酯、乙酸丁酯、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、二氟乙酸甲酯、二氟乙酸乙酯、γ-丁内酯(gbl)、γ-戊内酯、δ-戊内酯、乙二醇二甲醚(dme)、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、氟代醚f-epe、氟代醚d2、氟代醚hfpm、氟代醚mfe、氟代醚eme、、四氢呋喃(thf)、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧五环(dol)、1,4-二氧六环(dox)、环丁砜、二甲亚砜(dmso)、二氯甲烷、二氯乙烷中的一种或多种以任意比例的混合。
[0050]
根据本发明，所述电解液还可以包含添加剂d。优选地，所述添加剂d选自碳酸亚乙烯酯(vc)、碳酸乙烯基亚乙酯(vec)、1,3-丙烷磺酸内酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、硫酸二甲酯、硫酸乙烯酯、甲基硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丁二酸酐、联苯、联苯醚、甲苯、二甲苯、环已基苯、氟苯、对氟甲苯、对氟苯甲醚、叔丁基苯、叔戊基苯、丙烯磺酸内酯、丁烷磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、乙二醇双(丙腈)醚、六甲基二硅氮烷、七甲基二硅氮烷、甲
基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯、三(三甲基硅基)硼酸酯、三(三甲基硅基)磷酸酯中的一种或多种以任意比例的混合。
[0051]
根据本发明，所述添加剂d的加入量占电解液的总质量的0～9％，例如为0.5％，1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％。
[0052]
[电化学装置]
[0053]
本发明还提供一种电化学装置，所述电化学装置包括发生电化学反应的任何装置，它的具体实例包括所有种类的一次电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池或电容器。特别地，该电化学装置是锂二次电池，包括但并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、锂离子聚合物二次电池、锂一次电池、钠离子电池、镁离子电池。
[0054]
根据本发明，所述电化学装置是具备具有能够吸留、放出金属离子的正极活性物质的正极以及具有能够吸留、放出金属离子的负极活性物质的负极的电化学装置，所述电化学装置包含上述电解液。
[0055]
具体地，所述电化学装置包括正极极片、隔离膜、负极极片以及上述电解液。
[0056]
根据本发明，本发明中对所述正极极片没有特别的限定，主要包含集流体与正极活性材料。
[0057]
优选地，所述正极极片中的集流体可采用本领域已知的正极集流体材料，例如，所述正极集流体包括但不限于：铝箔、涂炭铝箔、打孔铝箔、不锈钢箔、覆有导电金属的聚合物基底和上述材料的任意组合。
[0058]
优选地，正极极片中的正极活性材料可以选用本领域已知的正极活性材料，只要能够进行离子的可逆嵌入/脱嵌即可，例如可以为锂过渡金属复合氧化物，其中过渡金属可以是mn、fe、ni、co、cr、ti、zn、v、al、zr、ce及mg中的至少一种。例如，所述锂过渡金属复合氧化物中还可以掺杂电负性大的元素，如s、f、cl及i中的一种或多种，能够使正极活性材料具有较高的结构稳定性和电化学性能。作为示例，所述锂过渡金属复合氧化物选自锰酸锂(limn2o4，例如尖晶石锰酸锂、层状锰酸锂)、镍酸锂(linio2，例如尖晶石镍锰酸锂)、钴酸锂(licoo2)、镍钴二元材料(lini
1-y
coyo2，0《y《1)、镍钴铝三元材料(liniacobal
1-a-b
o2，0《a《1，0《b《1，0《a b《1)、镍钴锰三元材料(limn
1-m-n
nimcono2，0《m《1，0《n《1，0《m n《1)、limpo4(m可以为fe、mn、co中的至少一种，例如为磷酸铁锂(lfp))及li
3v2
(po4)3、富锂锰基材料、li2s/碳复合材料中的至少一种。
[0059]
优选地，所述正极极片还可以包括导电剂。作为示例，导电剂为石墨、超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。
[0060]
优选地，正极极片还可以包括粘结剂。作为示例，粘结剂为聚偏氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)、丁苯橡胶(sbr)、丁腈橡胶(nbr)、水系丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、氟化橡胶、羧甲基纤维素(cmc)、聚丙烯酸(paa)。
[0061]
优选地，所述正极极片可以按照本领域已知的方法制备得到，例如将正极活性材料及可选的导电剂、粘结剂分散于溶剂(例如n-甲基吡咯烷酮，简称为nmp)中，形成均匀的正极浆料，将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干等工序后，得到正极极片。
[0062]
根据本发明，本发明对所述负极极片没有特别的限定，主要包含集流体与负极活性材料。示例性地，负极极片中的集流体可采用本领域已知的负极集流体材料，例如，所述负极集流体包括但不限于：铜箔、涂炭铜箔、打孔铜箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫
铜、覆有导电金属的聚合物基底和上述材料的任意组合。
[0063]
优选地，负极极片中的负极活性材料可以采用本领域已知的负极活性材料，例如可以为金属锂、石墨(如天然石墨、人造石墨)、中间相微碳球(简写为mcmb)、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、硅基负极材料(主要包括氧化亚硅(sio)、硅碳负极)、锡基负极材料(主要包括锡、锡合金，如li-sn合金、li-sn-o合金、sn、sno、sno2)、尖晶石结构的钛酸锂及li-al合金中的至少一种。
[0064]
优选地，所述负极极片还可以包括导电剂。作为示例，导电剂为石墨、超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。
[0065]
优选地，负极极片还可以包括粘结剂。作为示例，粘结剂包括但不限于聚偏氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)、丁苯橡胶(sbr)、丁腈橡胶(nbr)、水系丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、氟化橡胶、羧甲基纤维素(cmc)、聚丙烯酸(paa)、环氧树脂、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、尼龙。
[0066]
优选地，所述负极极片可以按照本领域已知的方法制备得到，例如将负极活性材料及可选的导电剂、粘结剂分散于溶剂(例如水)中，形成均匀的负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干等工序后，得到负极极片。
[0067]
根据本发明，所述正极极片和负极极片中的导电剂彼此独立的选自但不限于：基于碳的材料、基于金属的材料、导电聚合物或它们的混合物。根据本发明，基于碳的材料选自天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维或其任意组合。根据本发明，基于金属的材料选自金属粉、金属纤维、铜、镍、铝、银。根据本发明，导电聚合物为聚亚苯基衍生物。
[0068]
根据本发明，本发明对所述隔离膜没有特别的限制，可为本技术领域中已知的任何技术，例如对隔离膜的材料和形状(如层数)没有特别限制，可以选用本技术领域已知的具有电化学稳定性和化学稳定性的带有多孔结构的膜、复合膜或无纺布。
[0069]
优选地，所述隔离膜的基材层材料包括但不限于聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚酰亚胺(pi)、玻璃纤维、聚偏二氟乙烯中的至少一种。具体地，所述隔离膜的基材层可选用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多孔复合膜。
[0070]
优选地，所述隔离膜的基材层可以为一层或多层，当所述基材层为多层时，基材层中各层的聚合物的组成可以相同，也可以不同。例如基材层中各层的聚合物的重均分子量不完全相同；例如，基材层中各层的聚合物的闭孔温度不同。
[0071]
优选地，在所述隔离膜中，基材层的至少一个表面上设置有涂层，所述涂层可以包括聚合物和/或无机物，例如涂层可以是聚合物层或无机物层，也可以是聚合物与无机物混合后形成的涂层。
[0072]
进一步优选地，涂层中，所述聚合物包括聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚偏氟乙烯或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)中的至少一种。
[0073]
进一步优选地，涂层中，所述无机物包括无机颗粒和粘结剂。进一步地，所述无机颗粒选自氧化铝、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、硫酸钡、固态电解质中的至少一种。进一步地，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯(pvdf)、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚
物(pvdf-hfp)、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的至少一种。
[0074]
示例性地，所述隔离膜选自聚丙烯隔膜(pp)、聚乙烯隔膜(pe)、聚丙烯/聚乙烯双层复合膜(pp/pe)、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合膜(pp/pe/pp)、聚酰亚胺静电纺丝隔膜(pi)、纤维素无纺布隔膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布隔膜(pet)、带陶瓷涂层的隔膜中的至少一种。
[0075]
根据本发明，所述电化学装置的制备方法具体包括：将上述正极极片、隔离膜、负极极片按顺序堆叠好，使隔离膜处于正极极片、负极极片之间起到隔离的作用，得到电芯，优选地，所述电芯也可以是经卷绕后得到；将电芯置于包装外壳中，注入电解液并封口，得到本发明的电化学装置。
[0076]
[用途]
[0077]
本技术还提供上述电化学装置的用途，本发明对所述电化学装置的用途没有特别限定，可以用于已知的用途，例如：移动电脑、笔记本电脑、便携式电话、电子书播放器、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、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、汽车、摩托车、电动船舶、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、照相机、家庭用大型蓄电池、储能电站等。
[0078]
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步具体地说明，应当理解，下列实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本发明公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。
[0079]
除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是通过已知方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
[0080]
实施例1-19锂离子电池制备
[0081]
(1)正极极片制备
[0082]
称取正极活性材料钴酸锂(licoo2)、炭黑导电剂、粘结剂聚偏氟乙烯(pvdf)按重量比97:1.5:1.5分散于适量的n-甲基吡咯烷酮(nmp)中，充分搅拌形成均匀的正极浆料，将正极浆料涂覆在正极集流体铝箔上，然后经烘干，辊压，裁切，得到正极极片。
[0083]
(2)负极极片制备
[0084]
称取如表2中所示的负极活性材料(石墨和/或氧化亚硅)、炭黑导电剂、粘结剂丁苯橡胶(sbr)、增稠剂羧甲基纤维素钠(cmc)按重量比97:1:1:1分散于适量的去离子水中，充分搅拌形成均匀的负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体铜箔上，然后经烘干，辊压，裁切，得到负极极片。
[0085]
需要说明的是，当负极选择金属锂负极时，无需使用导电剂、粘结剂、增稠剂以及溶剂(去离子水)，亦无需制备负极浆料与涂布，只需要在低湿度环境下(通常在露点温度低于-30℃的干燥室内进行)将金属锂箔(或锂带)与负极集流体铜箔通过机械作用复合在一起，裁切即可得到金属锂负极片。
[0086]
(3)电解液制备
[0087]
在含水量《5ppm的充有氩气的手套箱中，将碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸二乙酯(dec)按照质量比0.5:1.5:1.5混合，加入lipf6搅拌均匀，形成基础电解液，其中
lipf6的浓度为1.15mol/l。
[0088]
在上述基础电解液中加入如表2所示的电解液添加剂种类和用量(其中，各添加剂的加入量基于电解液的总质量计算得到)。
[0089]
(4)隔离膜的制备
[0090]
选择7μm湿法聚乙烯隔膜作为基材层，先在基材层的一个表面涂2μm厚的氧化铝陶瓷涂层，然后再在基材层的两侧表面分别涂厚度为1μm的pvdf-hfp胶层，得到总厚度为11μm的隔离膜，分切为所需宽度备用。
[0091]
(5)锂离子电池的制备
[0092]
将上述正极、隔离膜和负极按顺序叠好，使隔离膜处于正极和负极中间，经过焊接极耳以及卷绕得到卷芯，然后将卷芯置于铝塑膜包装袋中，最后注入上述步骤(3)的电解液并经过真空密封、静置、化成、整形等工序，即可制备得到锂离子电池。
[0093]
对比例1-11锂离子电池制备
[0094]
(1)正极极片制备：同上述实施例中的制备方法；
[0095]
(2)负极极片制备：同上述实施例中的制备方法，不同之处在于；对比例中的负极活性物质采用如表2中所示的种类；
[0096]
(3)电解液制备：同上述实施例中的制备方法，不同之处在于；对比例中的电解液添加剂采用如表2中所示的种类和用量；
[0097]
(4)隔离膜的制备：同上述实施例中的制备方法；
[0098]
(5)锂离子电池的制备：同上述实施例中的锂离子电池制备方法，不同之处在于，采用如表2中所示的各对比例对应的负极极片和电解液制备得到。
[0099]
测试例
[0100]
锂离子电池性能测试
[0101]
a、初始内阻：将锂离子电池置于25℃下，以0.5c恒流放电至下限电压(3.0v)，静置5分钟，通过内阻测试仪直接测试电池欧姆阻抗，交流信号频率设置为1khz。
[0102]
b、首次放电容量：将锂离子电池置于25℃下，以0.5c恒流放电至下限电压(3.0v)，静置5分钟；再以0.5c恒流充电至上限电压(4.48v)，然后以4.48v恒压充电至电流为0.05c，放置5分钟；接着以0.5c恒流放电至电压为3.0v，此放电容量即为首次放电容量。
[0103]
c、常温循环寿命：将锂离子电池置于25℃下，以0.5c恒流放电至下限电压(3.0v)，静置5分钟；再以0.5c恒流充电至上限电压(4.48v)，然后以4.48v恒压充电至电流为0.05c，放置5分钟；接着以0.5c恒流放电至电压为3.0v，静置5分钟，此为一个充放电循环。如此充电/放电，直至放电容量与首次放电容量的比值≤80％时，循环次数即为常温循环寿命。
[0104]
d、安全测试(针刺项目)：参考gb/t 31485-2015中6.2.8的方法，测试电池安全性能中的针刺项目，参考5.1.7中对测试结果进行判定，电池不爆炸不起火即为通过测试，否则即为不通过测试。取10只电池样品进行针刺项目测试，计算通过率。
[0105]
表2实施例1-19和对比例1-11的负极材料、电解液组成和含量和性能测试结果
[0106]
[0107][0108]
从表2的结果可知，采用本发明的电解液用于锂离子电池，可显著地提高电池循环寿命，降低电池内阻，提高电池安全性能。
[0109]
以上，对本发明的示例性实施方式进行了说明。但是，本发明不拘囿于上述实施方式。本领域技术人员在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。