一種硅負極鋰電池電解液及硅負極鋰電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種硅負極鋰電池電解液，由有機溶劑、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。在硅負極鋰離子電池中，非水電解液中通過采用亞硫酸酯化合物和FEC，在EC基電解液中對硅負極電化學改善效果好，且形成的SEI膜更厚，彌補了硅負極在循環(huán)中的體積膨脹變化大的缺點，能更有效提高硅負極鋰離子電池的充放電性能，減少副反應的發(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。
【專利說明】一種硅負極鋰電池電解液及硅負極鋰電池
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電化學【技術領域】，具體涉及一種硅負極鋰電池電解液及硅負極鋰電 池。
【背景技術】
[0002] 鋰離子電池具有工作電壓高、比能量大、無污染、無記憶效應和長壽命等優(yōu)點，被 廣泛用于移動電話、數(shù)碼相機和筆記本電腦等便攜式電器裝置，同時作為石油的替代能源 在電動車以及混合動力車上也將大規(guī)模的應用。硅負極具有較大的儲鋰容量，及其在地球 中的豐富含量，為鋰離子電池的理想負極材料。
[0003] 采用硅負極作為鋰離子電池的負極，在充放電循環(huán)過程中，Li-Si合金的可逆生成 與分解伴隨著巨大的體積變化，會引起合金的粉化或裂縫，導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，造成硅負極鋰離子電池的循環(huán)性能急劇下降。同時由于 副反應的發(fā)生，在充放電過程中會產(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] 為了解決這個問題，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，該類化合物雖然改善了硅負極電池常溫循環(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)明所要解決的技術問題是提供一種高溫循環(huán)性能良好的硅負極鋰電池電解 液。
[0008] 本發(fā)明所要解決的另一技術問題是提供一種采用上述電解液的硅負極鋰電池。
[0009] 為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：
[0010] 一種硅負極鋰電池電解液，由有機溶劑、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的結構式為
[0011]
【權利要求】
1. 一種硅負極鋰電池電解液，由有機溶劑、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的結構式為
其中，RpR2獨立地為碳數(shù)為1個?10個的烷基； R3、R4獨立地為
其中，m為大于或等于0的整數(shù)，R5為氫、碳數(shù)為1個?10個的烷基或烯基；X為大于 或等于0的整數(shù)，R6為碳數(shù)為1個?10個的燒基。
2. 根據(jù)權利要求1所述的硅負極鋰電池電解液，其特征在于：所述的添加劑A的結構 式為
其中，R7、R8獨立地為氫或碳數(shù)為1個?10個的燒基。
3. 根據(jù)權利要求2所述的硅負極鋰電池電解液，其特征在于：所述的添加劑A為亞硫 酸乙烯酯。
4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的硅負極鋰電池電解液，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)權利要求1至3中任一項所述的硅負極鋰電池電解液，其特征在于：所述的有 機溶劑為環(huán)狀酯和/或鏈狀酯的混合物。
6. 根據(jù)權利要求5所述的硅負極鋰電池電解液，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)權利要求6所述的硅負極鋰電池電解液，其特征在于：所述的有機溶劑為碳酸 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)權利要求1至3中任一項所述的硅負極鋰電池電解液，其特征在于：所述的鋰 鹽為LiPF6、LiS03F、LiCF3S03、LiBF4 中的一種或多種。
9. 根據(jù)權利要求8所述的硅負極鋰電池電解液，其特征在于：所述的鋰鹽的濃度為 0? 9 ?I. 2mol/L。
10. -種米用權利要求1至9中任一項所述的電解液的娃負極鋰電池。
【文檔編號】H01M10/056GK104241684SQ201410487258
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權日: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 申請人:張家港市國泰華榮化工新材料有限公司