本申请涉及电化学领域,特别是涉及一种电化学装置和电子装置。
背景技术:
1、由于锂离子电池具有高能量密度、低维护、相对较低的自放电、长循环寿命、无记忆效应、工作电压稳定和环境友好等特性受到人们的广泛关注,被广泛用于储能领域,随着储能市场对电池循环寿命和长时高温存储需求的提升。亟需开发一种长循环,高稳定性的锂离子储能电池和电子设备。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种电化学装置和电子装置,以改善电化学装置的循环性能和高温存储性能。具体技术方案如下:
2、需要说明的是,本申请的
技术实现要素:
中,以锂离子电池作为电化学装置的例子来解释本申请,但是本申请的电化学装置并不仅限于锂离子电池。
3、本申请的第一方面提供了一种电化学装置,其包括正极极片、负极极片和电解液;其中,电解液包括添加剂a,添加剂a包括式i化合物或式ii化合物中的至少一种,基于电解液的总质量,添加剂a的质量百分含量a为0.05%至4.0%;
4、
5、其中,r1至r9各自独立地选自氢原子、氟原子、未取代或氟取代的c1至c5的烷基、未取代或氟取代c2至c5的烯基、未取代或氟取代c2至c5的炔基,氟取代可以是全取代或者部分取代;正极极片包括正极材料层,正极材料层包括锰元素和铁元素,基于正极材料层的总质量,锰元素的质量百分含量为wmn;wmn、a之间满足0.43≤100a/wmn≤170.94,优选地,0.86≤100a/wmn≤34.21。将添加剂a的质量百分含量a与锰元素的质量百分含量wmn的比值100a/wmn调控在本申请范围内,有利于添加剂a和正极材料层中的锰元素发挥协同作用,能够有效缓解mn3+在负极的不均匀沉积,从而提高电化学装置的动力学性能,改善电化学装置的循环性能和高温存储性能。
6、在本申请的一种实施方案中,电解液包括添加剂b,添加剂b包括结式iii化合物、式iv化合物、式v化合物或式vi化合物中的至少一种,基于电解液的总质量,添加剂b的质量百分含量b为0.05%至4.0%;
7、
8、其中r11、r12、r16、r19各自独立地选自氢原子、氟原子、未取代或氟取代的c1至c5的烷基、未取代或氟取代c2至c5的烯基、未取代或氟取代c2至c5的炔基;r10、r15、r18各自独立地选自氧原子、亚甲基、亚乙基、亚甲氧基、亚乙氧基;r13、r14各自独立地选自未取代或氟取代c1至c5的亚烷基;r17、r20各自独立地选自未取代或氟取代的c1至c8的亚烷基、未取代或氟取代的c2至c8的亚烯基、未取代或氟取代的c2至c8的亚炔基;氟取代可以是全取代或者部分取代。
9、在本申请的一种实施方案中,基于正极材料层的总质量,铁元素的质量百分含量为wfe,且wmn、wfe和b之间满足0.13≤100b/(wfe+wmn)≤11.41,优选地,0.14≤100b/(wfe+wmn)≤5.49。将100b/(wfe+wmn)的值调控在上述范围内,有利于构建稳定的cei膜,提高动力学性能、减少电解液副反应,从而改善锂离子电池的循环性能和高温存储性能。
10、在本申请的一种实施方案中,式i化合物或式ii化合物包括以下化合物中的至少一种:
11、
12、
13、在本申请的一种实施方案中,式iii化合物、式iv化合物、式v化合物或式vi化合物包括以下化合物中的至少一种:
14、
15、
16、在本申请的一种实施方案中,添加剂a与添加剂b的质量百分含量比a/b满足0.1≤a/b≤10。将添加剂a与添加剂b的质量百分含量比a/b调控在上述范围内,可以降低循环过程中锂离子电池的体积膨胀,减少活性锂消耗,提升锂离子电池的循环性能。
17、在本申请的一种实施方案中,正极材料层包括第一正极材料和第二正极材料,第一正极材料为lifepo4,第二正极材料为锂锰复合氧化物;锂锰复合氧化物的化学式为li1+rmn1-ptpo2-sms,式中,-0.1<r<0.2,0≤p<0.2,0≤s<0.2,t包括co、ni、ti、zn、mg、al、v、cr或zr中的至少一种,m包括s、n、f、cl或br中的至少一种。第一正极材料的引入有利于锂离子电池在充电和放电循环过程中稳定地释放和吸收锂离子,同时第二正极材料的引入能够起到正极补锂的作用,提升锂离子电池的循环性能。
18、在本申请的一种实施方案中,基于正极材料层的总质量,锰元素的质量百分含量wmn为2.34%至11.69%,铁元素的质量百分含量wfe为27.05%至32.71%,锰元素和铁元素的质量百分含量比wmn/wfe为0.072至0.432。将锰元素和铁元素的质量百分含量比wmn/wfe调控在上述范围内,可以提高动力学性能,降低电池阻抗,提升锂离子电池的循环性能和高温存储性能。
19、在本申请的一种实施方案中,正极材料层在3.6v下的xrd衍射图谱(cu靶,kα射线)中,在18°至19°范围内存在第一衍射峰,在15°至16°范围内存在第二衍射峰。当存在第一衍射峰和第二衍射峰时,正极活性材料正极材料层的稳定性较高,有利于提升锂离子电池的循环性能。
20、在本申请的一种实施方案中,电解液包括添加剂c,添加剂c包括二氟磷酸锂(lipo2f2)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)、四氟硼酸锂(libf4)或双草酸硼酸锂(libob)中的至少一种,基于电解液的质量,添加剂c的质量百分含量c为0.01%至2%。将添加剂c的质量百分含量c调控在上述范围内,可以降低界面阻抗,提升正极cei导离子能力,提升了锂离子电池的倍率性能和循环性能。
21、本申请的第二方面提供了一种电子装置,其包括本申请第一方面提供的的电化学装置。
22、本申请的有益效果:
23、本申请提供了一种电化学装置及电子装置。电化学装置包括正极极片、负极极片和电解液,其中,电解液包括含氮杂环类化合物添加剂a,正极极片包括正极材料层,正极材料层中包括锰元素。将添加剂a的质量百分含量a、锰元素的质量百分含量wmn、100a/wmn调控在本申请范围内,有利于添加剂a和正极材料层中的锰元素发挥协同作用,能够有效减少mn3+在负极的不均匀沉积,从而提高电化学装置的动力学性能,改善电化学装置的循环性能和高温存储性能。
24、当然,实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
1.一种电化学装置,其包括正极极片、负极极片和电解液;其中,
2.根据权利要求1所述的电化学装置,其中,0.86≤100a/wmn≤34.21。
3.根据权利要求1所述的电化学装置,其中,所述电解液包括添加剂b,所述添加剂b包括式iii化合物、式iv化合物、式v化合物或式vi化合物中的至少一种,基于所述电解液的总质量,所述添加剂b的质量百分含量b为0.05%至4.0%;
4.根据权利要求3所述的电化学装置,其中,基于所述正极材料层的总质量,所述铁元素的质量百分含量为wfe,且wmn、wfe和b之间满足0.13≤100b/(wfe+wmn)≤11.41。
5.根据权利要求4所述的电化学装置,其中,0.14≤100b/(wfe+wmn)≤5.49。
6.根据权利要求1所述的电化学装置,其中,所述式i化合物或式ii化合物包括以下化合物中的至少一种:
7.根据权利要求3所述的电化学装置,其中,所述式iii化合物、式iv化合物、式v化合物或式vi化合物包括以下化合物中的至少一种:
8.根据权利要求3所述的电化学装置,其中,所述添加剂a与所述添加剂b的质量百分含量比a/b满足0.1≤a/b≤10。
9.根据权利要求4所述的电化学装置,其中,所述正极材料层包括第一正极材料和第二正极材料,所述第一正极材料为lifepo4,所述第二正极材料为锂锰复合氧化物;所述锂锰复合氧化物的化学式为li1+rmn1-ptpo2-sms,式中,-0.1<r<0.2,0≤p<0.2,0≤s<0.2,t包括co、ni、ti、zn、mg、al、v、cr或zr中的至少一种,m包括s、n、f、cl或br中的至少一种。
10.根据权利要求4所述的电化学装置,其中,基于所述正极材料层的总质量,所述锰元素的质量百分含量wmn为2.34%至11.69%,所述铁元素的质量百分含量wfe为27.05%至32.71%,所述锰元素和所述铁元素的质量百分含量比wmn/wfe为0.072至0.432。
11.根据权利要求1所述的电化学装置,其中,所述正极材料层在3.6v下的xrd衍射图谱中,在18°至19°范围内存在第一衍射峰,在15°至16°范围内存在第二衍射峰。
12.根据权利要求1所述的电化学装置,其中,所述电解液包括添加剂c,所述添加剂c包括二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂或双草酸硼酸锂中的至少一种,基于所述电解液的质量,所述添加剂c的质量百分含量c为0.01%至2%。
13.一种电子装置,其包括权利要求1至12中任一项所述的电化学装置。