[發明專利]電化學裝置及包含其的電子裝置

在審

• 申請號: 202210022579.6
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN114388890A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 栗文強;管明明;鄭建明;鄭湘嶺
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/058;H01M10/42
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 蕭輔寬

本申請涉及一種電化學裝置。本申請的電化學裝置包含正極、負極和電解液，其中電解液包含具有特定結構的磷酸酐官能團的陰離子。通過在電解液中添加上述陰離子，可以同時改善并兼顧電化學裝置的低溫放電性能和高溫存儲性能，并且改善電化學裝置在常溫和高溫下的循環穩定性。

技術領域

本申請涉及儲能技術領域，更具體地，涉及一種電化學裝置及包含其的電子裝置。

背景技術

隨著智能產品的普及和應用，人們對手機、筆記本電腦、相機等電子產品的需求逐年增加，而電化學裝置作為電子產品的電源在我們日常生活中扮演著越來越重要的角色。其中，鋰離子電池憑借其具有比能量大、工作電壓高、自放電率低、體積小、重量輕等優勢而在消費電子領域中廣泛應用。

然而，隨著電化學裝置在電動汽車、可移動電子設備和無人機中的廣泛應用，人們不僅要求電化學裝置在常溫環境下能夠正常工作，還要求電化學裝置在惡劣環境下也能夠安全使用。例如，如何確保電化學裝置在極端低溫條件下能夠正常使用而不會導致電子產品瞬間斷電，如何降低電化學裝置在高溫條件下發生鼓脹的風險從而確保電子產品在高溫環境下的安全使用，以及如何使電化學裝置能夠實現大倍率充放電等問題急需得到解決。此外，現有技術在致力于確保低溫環境下電化學裝置正常使用的同時，是無法兼顧到電化學裝置在高溫環境下的電化學性能的。因此，如何使得電化學裝置在高溫和低溫的環境下均兼顧有優異的電化學性能也是人們需要考慮和解決的一個問題。

發明內容

至少為了解決上述問題，本申請在電化學裝置的電解液中引入了具有磷酸酐官能團的陰離子。首先，通過利用磷酸酐官能團中磷氧雙鍵(P＝O鍵)的富電子特性，能夠促使鋰離子的快速傳輸，從而改善電化學裝置的倍率性能以及其在低溫下的放電性能。其次，通過利用磷酸酐官能團的橋聯結構和陰離子所帶的負電荷，有助于在正極定向形成保護膜，從而改善電化學裝置的循環穩定性和高溫存儲性能。

根據本申請的一個層面，本申請提供一種電化學裝置，包括：正極，所述正極包括正極集流體和正極活性材料層，所述正極活性材料層包含正極活性材料；負極，所述負極包括負極集流體和負極活性材料層，所述負極活性材料層包含負極活性材料；和電解液，所述電解液包括鋰離子和式I表示的陰離子：

其中，n為0-5范圍內的整數；

R¹選自經取代或未經取代的C₁-C₁₂烷基、經取代或未經取代的C₂-C₁₂烯基、經取代或未經取代的C₆-C₂₀芳基、經取代或未經取代的C₁-C₁₂烴氧基，其中經取代時，所述取代基獨立地選自硅烷基、硅氧烷基、氨基、醚基、酯基、羧基、磺酸基、巰基、氰基、鹵素或其組合。

根據本申請的實施例，其中所述式I表示的陰離子包含：

中的至少一種；

根據本申請的實施例，基于所述電解液的總重量，所述式I表示的陰離子的質量百分含量為0.001％至7％。

根據本申請的實施例，所述電解液中進一步包括氟代碳酸酯、氟代羧酸酯、含硫添加劑、含腈添加劑或鋰鹽添加劑中的一種或多種。

根據本申請的實施例，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、三氟甲基碳酸酯或雙氟碳酸乙烯酯中的至少一種。

根據本申請的實施例，基于所述電解液的總重量，所述氟代碳酸酯的含量為0.01％至20％。