[发明专利]一种电解液及包含该电解液的电化学装置

说明书

本申请涉及一种电解液和包含该电解液的电化学装置。所述电解液包括包括式I化合物和三个以上氰基的多腈化合物。式I中，R₁₁、R₁₂、R₁₃、R₁₄和R₁₅各自独立选自氢、卤素、氰基、烃基、烃氧基、含取代基的烃基或含取代基的烃氧基，其中，所述取代基选自卤素、氰基中的至少一种；并且，R₁₁、R₁₂、R₁₃、R₁₄和R₁₅中至少一个为氰基、含氰基的烃基或含氰基的烃氧基。本申请的电解液用于锂离子电池能够改善高电压电芯高温循环和高温存储性能。

技术领域

本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种电解液和包含该电解液的电化学装置。

背景技术

锂离子电池因其具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、放电电压稳定、充放电快速和环保等优点，受到广泛关注，其在手机数码领域、电动汽车、电动自行车、电动工具、储能等方面发展迅猛。由于人们对电池使用寿命要求的提高，高能量密度的电池成为研究的热点。一方面，本身具有高能量密度的电极材料，如高镍、富锂锰基、硅碳负极等电极材料，吸引了大量的目光；另一方面，高电压锂离子电池也是目前研究的主要趋势，给电池材料提出了新的挑战。相对于电极材料体系的开发，通过提高电压来提高电化学装置的能量密度是最简单可行的。

然而，在更高电压条件下，高氧化态的金属离子容易在电场作用下迁移到负极，在负极得到电子变成金属析出，造成正极材料不可逆的损失，损耗了电池容量，降低电池循环寿命；另一方面，高电压条件下正极表面的活性位点具有很高的氧化性，使得传统的碳酸酯类电解液氧化分解产气，形成安全隐患。

再者，目前锂离子电池中使用最多的电解质锂盐是LiPF₆，具有很好的电导率、较宽的电化学窗口以及较好的高低温性能；然而LiPF₆的缺点是对水敏感和对热不稳定性，在微量水存在下或较高温度下易分解产气HF，而HF的存在会破坏SEI膜和电极材料，最终影响装置的电性能。

解决上述问题最直接有效的方法是加入添加剂，一类添加剂的加入可以解决相应的问题，而多种问题的解决需要多种添加剂的配合使用。添加剂的增多必然引入更多的影响因素，相互之间的协同作用、副反应也会增多，可能造成电池其他性能的破坏。通过引入一种多功能添加剂可以同时解决多种问题，简化电解液配方，对提升电池性能，提高可控性方面具有很好的帮助。

发明内容

本发明旨在提供一种电解液，用于解决高电压锂离子电池的循环、高温存储及安全性能的问题。

因此，在本申请的第一方面，提供了一种电解液，其包括式I化合物和具有三个以上氰基的多腈化合物，

式I中，R₁₁、R₁₂、R₁₃、R₁₄和R₁₅各自独立地选自氢、卤素、氰基、烃基、烃氧基、含取代基的烃基或含取代基的烃氧基，其中，所述取代基选自卤素、氰基中的至少一种；并且，R₁₁、R₁₂、R₁₃、R₁₄和R₁₅中至少一个为氰基、含氰基的烃基或含氰基的烃氧基。

本申请的发明人发现，式I化合物(含氰基的吡啶类化合物)在正极形成的CEI膜高温条件下热稳定较差，影响电池高温存储性能，而与含三个氰基以上的多腈化合物进行组合使用可以弥补其高温存储的劣势。基于此，提出本申请。