用于硅负极锂电池的电解液及硅负极锂电池的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于硅负极锂电池的电解液，由锂盐、溶剂和添加剂组成，添加剂包括添加剂M，其中，锂盐的摩尔浓度为0.001～2摩尔/升，添加剂M占电解液的质量百分比为0.1～10%；添加剂M的结构式为或其中，R1、R2、R3、R4、R5独立为烷氧基或卤代烷氧基，R6为烷基或者卤代烷基，卤代的卤素为F、Cl、Br中的任意一种，卤代为部分取代或者全取代；m、n独立为1～10的整数，x为1～10的整数。含聚醚链的有机硅异氰酸化合物能有效提高硅负极锂电池的充放电性能，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。
【专利说明】用于硅负极锂电池的电解液及硅负极锂电池
【技术领域】
[0001]本发明属于材料【技术领域】，具体涉及一种用于硅负极锂电池的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，L1-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]目前为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不饱和键的环状碳酸酯的方案，如W、VEC等。然而，该类化合物虽然在负极表面形成覆膜，但是该覆膜结构与硅负极之间融合不够充分，充放电性能降低，同时气体产生十分显著，电池膨胀较大。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种充放电效率高的用于硅负极锂电池的电解液。
[0007]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。
[0008]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0009]一种用于硅负极锂电池的电解液，由锂盐、溶剂和添加剂组成，所述的添加剂包括添加剂M，其中，锂盐的摩尔浓度为0.001?2摩尔/升，添加剂M占所述的电解液的质量百分比为0.1?10% ;所述的添加剂M的结构式为
[0010]
【权利要求】
1.一种用于硅负极锂电池的电解液，由锂盐、溶剂和添加剂组成，其特征在于:所述的添加剂包括添加剂M，其中，锂盐的摩尔浓度为0.001~2摩尔/升，添加剂M占所述的电解液的质量百分比为0.1~10% ;所述的添加剂M的结构式为
2.根据权利要求1所述的用于硅负极锂电池的电解液，其特征在于:所述的添加剂还包括其他添加剂，所述的其他添加剂为联苯、环己基苯、叔丁基苯、叔戊基苯、丁二氰中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的用于硅负极锂电池的电解液，其特征在于:所述的其他添加剂的摩尔浓度为0.001~0.5摩尔/升。
4.根据权利要求1所述的用于硅负极锂电池的电解液，其特征在于:所述的锂盐选自LiClO4、LiPF6, LiAsF6, LiSO3F' LiCF3SO3 中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的用于硅负极锂电池的电解液，其特征在于:所述的溶剂为碳酸酯类有机溶剂、醚类有机溶剂中的任意一种或两种的混合物。
6.根据权利要求5所述的用于硅负极锂电池的电解液，其特征在于:所述的碳酸酯类有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、Y-丁内酯、碳酸亚丁酯、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个的直链或支链脂肪单醇与碳酸合成的碳酸酯衍生物中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的用于硅负极锂电池的电解液，其特征在于:所述的醚类有机溶剂为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1，3_ 二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1，2_ 二甲氧乙烷、二甘醇二甲醚中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的用于硅负极锂电池的电解液，其特征在于:所述的m、n独立为I~3的整数，X为2~3的整数。
9.根据权利要求8所述的用于硅负极锂电池的电解液，其特征在于:所述的添加剂M为
10.一种采用权利要求1至9中任一项所述的电解液的硅负极锂电池，其特征在于:所述的硅负极锂电池的硅负极 的材料为硅纳米线材料或者碳包覆放入硅纳米线材料。
【文档编号】B82Y30/00GK103594730SQ201310628294
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】袁杰, 沈蕾, 袁祥云, 甘朝伦 申请人:张家港市国泰华荣化工新材料有限公司