一种硅负极锂电池电解液及硅负极锂电池的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种硅负极锂电池电解液，由有机溶剂、锂盐和添加剂组成，锂盐的浓度为0.001~2mol/L，添加剂由添加剂A和氟代碳酸乙烯酯组成，添加剂A的质量占电解液的质量的0.1~20%，氟代碳酸乙烯酯的质量占电解液的质量的0.1~10%，添加剂A为亚硫酸酯化合物。在硅负极锂离子电池中，非水电解液中通过采用亚硫酸酯化合物和FEC，在EC基电解液中对硅负极电化学改善效果好，且形成的SEI膜更厚，弥补了硅负极在循环中的体积膨胀变化大的缺点，能更有效提高硅负极锂离子电池的充放电性能，减少副反应的发生，从而减少电池胀气，提高电池的循环寿命，使得电池的常温性能和高温性能都很良好。
【专利说明】一种硅负极锂电池电解液及硅负极锂电池
【技术领域】
[0001] 本发明属于电化学【技术领域】，具体涉及一种硅负极锂电池电解液及硅负极锂电 池。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池具有工作电压高、比能量大、无污染、无记忆效应和长寿命等优点，被 广泛用于移动电话、数码相机和笔记本电脑等便携式电器装置，同时作为石油的替代能源 在电动车以及混合动力车上也将大规模的应用。硅负极具有较大的储锂容量，及其在地球 中的丰富含量，为锂离子电池的理想负极材料。
[0003] 采用硅负极作为锂离子电池的负极，在充放电循环过程中，Li-Si合金的可逆生成 与分解伴随着巨大的体积变化，会引起合金的粉化或裂缝，导致硅材料的崩塌和电极材料 的剥落，而使电极材料失去电接触，造成硅负极锂离子电池的循环性能急剧下降。同时由于 副反应的发生，在充放电过程中会产生大量的气体，容易电池内部胀气。
[0004] 目前未提升硅负极材料锂离子电池的充放电效率，主要以改变电池极片的组成为 主，例如可以提高电极材料中非晶硅的含量或者采用碳膜包覆的硅材料。
[0005] 为了解决这个问题，从电解液角度出发提出使用氟代碳酸乙烯酯（FEC)的方案。 [0006] 然而，该类化合物虽然改善了硅负极电池常温循环性能，但是在高温下电池循环 性能不佳，且气体产生十分显著，电池膨胀较大。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种高温循环性能良好的硅负极锂电池电解 液。
[0008] 本发明所要解决的另一技术问题是提供一种采用上述电解液的硅负极锂电池。
[0009] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0010] 一种硅负极锂电池电解液，由有机溶剂、锂盐和添加剂组成，所述的锂盐的浓度为 0. 001?2mol/L，所述的添加剂由添加剂A和氟代碳酸乙烯酯组成，所述的添加剂A的质量 占所述的电解液的质量的〇. 1?20%，所述的氟代碳酸乙烯酯的质量占所述的电解液的质 量的0. 1?10%，所述的添加剂A的结构式为
[0011]
【权利要求】
1. 一种硅负极锂电池电解液，由有机溶剂、锂盐和添加剂组成，所述的锂盐的浓度为 0.OOl?2mol/L，其特征在于：所述的添加剂由添加剂A和氟代碳酸乙烯酯组成，所述的添 加剂A的质量占所述的电解液的质量的0. 1?20%，所述的氟代碳酸乙烯酯的质量占所述 的电解液的质量的〇. 1?10%，所述的添加剂A的结构式为
其中，RpR2独立地为碳数为1个?10个的烷基； R3、R4独立地为
其中，m为大于或等于0的整数，R5为氢、碳数为1个?10个的烷基或烯基；X为大于 或等于0的整数，R6为碳数为1个?10个的烧基。
2. 根据权利要求1所述的硅负极锂电池电解液，其特征在于：所述的添加剂A的结构 式为
其中，R7、R8独立地为氢或碳数为1个?10个的烧基。
3. 根据权利要求2所述的硅负极锂电池电解液，其特征在于：所述的添加剂A为亚硫 酸乙烯酯。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的硅负极锂电池电解液，其特征在于：所述的添 加剂A的质量占所述的电解液的质量的5%?8%，所述的氟代碳酸乙烯酯的质量占所述的 电解液的质量的2?5%。
5. 根据权利要求1至3中任一项所述的硅负极锂电池电解液，其特征在于：所述的有 机溶剂为环状酯和/或链状酯的混合物。
6. 根据权利要求5所述的硅负极锂电池电解液，其特征在于：所述的环状酯为选自碳 酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、Y-丁内酯、碳酸亚丁酯中的一种或多种的组合；所述的链状酯为 选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲基乙基酯、碳数为3?8个的直链或支链 的脂肪单醇与碳酸合成的碳酸酯的衍生物中的一种或多种的组合。
7. 根据权利要求6所述的硅负极锂电池电解液，其特征在于：所述的有机溶剂为碳酸 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质量比为1 :〇. 8?1. 2 :0. 8?1. 2。
8. 根据权利要求1至3中任一项所述的硅负极锂电池电解液，其特征在于：所述的锂 盐为LiPF6、LiS03F、LiCF3S03、LiBF4 中的一种或多种。
9. 根据权利要求8所述的硅负极锂电池电解液，其特征在于：所述的锂盐的浓度为 0? 9 ?I. 2mol/L。
10. -种米用权利要求1至9中任一项所述的电解液的娃负极锂电池。
【文档编号】H01M10/056GK104241684SQ201410487258
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】袁杰, 秦虎, 王峰, 朱亚峰, 袁翔云, 甘朝伦 申请人:张家港市国泰华荣化工新材料有限公司