一種硅負(fù)極鋰電池電解液及硅負(fù)極鋰電池的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種硅負(fù)極鋰電池電解液，由有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑組成，鋰鹽的濃度為0.001~2mol/L，添加劑由添加劑A和氟代碳酸乙烯酯組成，添加劑A的質(zhì)量占電解液的質(zhì)量的0.1~20%，氟代碳酸乙烯酯的質(zhì)量占電解液的質(zhì)量的0.1~10%，添加劑A為亞硫酸酯化合物。在硅負(fù)極鋰離子電池中，非水電解液中通過(guò)采用亞硫酸酯化合物和FEC，在EC基電解液中對(duì)硅負(fù)極電化學(xué)改善效果好，且形成的SEI膜更厚，彌補(bǔ)了硅負(fù)極在循環(huán)中的體積膨脹變化大的缺點(diǎn)，能更有效提高硅負(fù)極鋰離子電池的充放電性能，減少副反應(yīng)的發(fā)生，從而減少電池脹氣，提高電池的循環(huán)壽命，使得電池的常溫性能和高溫性能都很良好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種硅負(fù)極鋰電池電解液及硅負(fù)極鋰電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種硅負(fù)極鋰電池電解液及硅負(fù)極鋰電 池。

【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池具有工作電壓高、比能量大、無(wú)污染、無(wú)記憶效應(yīng)和長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)，被 廣泛用于移動(dòng)電話(huà)、數(shù)碼相機(jī)和筆記本電腦等便攜式電器裝置，同時(shí)作為石油的替代能源 在電動(dòng)車(chē)以及混合動(dòng)力車(chē)上也將大規(guī)模的應(yīng)用。硅負(fù)極具有較大的儲(chǔ)鋰容量，及其在地球 中的豐富含量，為鋰離子電池的理想負(fù)極材料。
[0003] 采用硅負(fù)極作為鋰離子電池的負(fù)極，在充放電循環(huán)過(guò)程中，Li-Si合金的可逆生成 與分解伴隨著巨大的體積變化，會(huì)引起合金的粉化或裂縫，導(dǎo)致硅材料的崩塌和電極材料 的剝落，而使電極材料失去電接觸，造成硅負(fù)極鋰離子電池的循環(huán)性能急劇下降。同時(shí)由于 副反應(yīng)的發(fā)生，在充放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，容易電池內(nèi)部脹氣。
[0004] 目前未提升硅負(fù)極材料鋰離子電池的充放電效率，主要以改變電池極片的組成為 主，例如可以提高電極材料中非晶硅的含量或者采用碳膜包覆的硅材料。
[0005] 為了解決這個(gè)問(wèn)題，從電解液角度出發(fā)提出使用氟代碳酸乙烯酯（FEC)的方案。 [0006] 然而，該類(lèi)化合物雖然改善了硅負(fù)極電池常溫循環(huán)性能，但是在高溫下電池循環(huán) 性能不佳，且氣體產(chǎn)生十分顯著，電池膨脹較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高溫循環(huán)性能良好的硅負(fù)極鋰電池電解 液。
[0008] 本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供一種采用上述電解液的硅負(fù)極鋰電池。
[0009] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0010] 一種硅負(fù)極鋰電池電解液，由有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑組成，所述的鋰鹽的濃度為 0. 001?2mol/L，所述的添加劑由添加劑A和氟代碳酸乙烯酯組成，所述的添加劑A的質(zhì)量 占所述的電解液的質(zhì)量的〇. 1?20%，所述的氟代碳酸乙烯酯的質(zhì)量占所述的電解液的質(zhì) 量的0. 1?10%，所述的添加劑A的結(jié)構(gòu)式為
[0011]

【權(quán)利要求】
1. 一種硅負(fù)極鋰電池電解液，由有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑組成，所述的鋰鹽的濃度為 0.OOl?2mol/L，其特征在于：所述的添加劑由添加劑A和氟代碳酸乙烯酯組成，所述的添 加劑A的質(zhì)量占所述的電解液的質(zhì)量的0. 1?20%，所述的氟代碳酸乙烯酯的質(zhì)量占所述 的電解液的質(zhì)量的〇. 1?10%，所述的添加劑A的結(jié)構(gòu)式為
其中，RpR2獨(dú)立地為碳數(shù)為1個(gè)?10個(gè)的烷基； R3、R4獨(dú)立地為
其中，m為大于或等于0的整數(shù)，R5為氫、碳數(shù)為1個(gè)?10個(gè)的烷基或烯基；X為大于 或等于0的整數(shù)，R6為碳數(shù)為1個(gè)?10個(gè)的燒基。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅負(fù)極鋰電池電解液，其特征在于：所述的添加劑A的結(jié)構(gòu) 式為
其中，R7、R8獨(dú)立地為氫或碳數(shù)為1個(gè)?10個(gè)的燒基。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅負(fù)極鋰電池電解液，其特征在于：所述的添加劑A為亞硫 酸乙烯酯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的硅負(fù)極鋰電池電解液，其特征在于：所述的添 加劑A的質(zhì)量占所述的電解液的質(zhì)量的5%?8%，所述的氟代碳酸乙烯酯的質(zhì)量占所述的 電解液的質(zhì)量的2?5%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的硅負(fù)極鋰電池電解液，其特征在于：所述的有 機(jī)溶劑為環(huán)狀酯和/或鏈狀酯的混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅負(fù)極鋰電池電解液，其特征在于：所述的環(huán)狀酯為選自碳 酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、Y-丁內(nèi)酯、碳酸亞丁酯中的一種或多種的組合；所述的鏈狀酯為 選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲基乙基酯、碳數(shù)為3?8個(gè)的直鏈或支鏈 的脂肪單醇與碳酸合成的碳酸酯的衍生物中的一種或多種的組合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅負(fù)極鋰電池電解液，其特征在于：所述的有機(jī)溶劑為碳酸 乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲基乙基酯的混合物，其中，所述的碳酸乙烯酯、所述的碳酸二甲 酯、所述的碳酸甲基乙基酯的質(zhì)量比為1 :〇. 8?1. 2 :0. 8?1. 2。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的硅負(fù)極鋰電池電解液，其特征在于：所述的鋰 鹽為L(zhǎng)iPF6、LiS03F、LiCF3S03、LiBF4 中的一種或多種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的硅負(fù)極鋰電池電解液，其特征在于：所述的鋰鹽的濃度為 0? 9 ?I. 2mol/L。
10. -種米用權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的電解液的娃負(fù)極鋰電池。
【文檔編號(hào)】H01M10/056GK104241684SQ201410487258
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】袁杰, 秦虎, 王峰, 朱亞峰, 袁翔云, 甘朝倫 申請(qǐng)人:張家港市國(guó)泰華榮化工新材料有限公司