本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种硅基负极电解液及锂离子动力电池。
背景技术：
随着新能源汽车的逐渐发展，当前动力电池的能量密度难以满足汽车高续航的要求，为了提高动力电池的能量密度，大部分动力电池厂家都逐步使用理论克容量很高的硅基负极材料。虽然硅基负极具有很高的理论容量，但是硅基负极由于具有很大的体积膨胀而导致负极表面的sei膜不断破裂与形成，因此其循环性能较差。因此配备性能良好的电解液对于使用硅基负极的电池显得尤为重要。目前常用的动力电池电解液的主要组成成分有锂盐、有机溶剂以及添加剂，其中所用的锂盐以六氟磷酸锂为主，有机溶剂主要为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯等碳酸酯类类溶剂，而常见的添加剂主要为成膜添加剂、阻燃添加剂、过充添加剂、高低温添加剂以及除气添加剂，其中常见的添加剂有碳酸乙烯酯，氟代碳酸酯、联苯、环己基苯以及二氟磷酸锂以及硫酸乙烯酯。
目前硅基电解液锂盐还是六氟磷酸锂为主，溶剂是以碳酸酯类溶剂混合氟代碳酸乙烯酯溶剂为主，该类电解液在电池循环过程中容易不断形成sei膜，使得电池容量衰减很快，电池内阻不断增大，且氟代碳酸乙烯酯在高温状态下容易发生脱氟反应，产生氟化氢，会产生较多气体。为了改善硅基负极材料的循环性能，
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种硅基负极电解液及锂离子动力电池。本发明采用在电解液添加氟化醚、除气添加剂和硝酸锂来改善电池的循环性能。
为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：
一种硅基负极电解液，包括：锂盐、含氟化醚的有机溶剂、成膜添加剂、除气添加剂和硝酸锂；其中，所述成膜添加剂为二氟磷酸锂(lipf2o2)和五氟苯基异氰酸酯(pfpi)。
作为本发明一优选技术方案，所述锂盐浓度为0.8-3mol/l。
进一步地，所述锂盐浓度为0.9-2.5mol/l。
作为本发明一优选技术方案，所述锂盐选自六氟磷酸锂(lipf6)、双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、二氟草酸硼酸锂(liodfb)中的一种或多种。
作为本发明一优选技术方案，所述有机溶剂由环状碳酸酯、链状碳酸酯、氟代碳酸酯以及氟化醚溶剂组成，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)的一种或两种，其所占电解液的质量分数为10％-40％。优选的，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯(ec)。
作为本发明一优选技术方案，所述链状碳酸酯为碳酸甲乙酯(emc)、碳酸二甲酯(dmc)碳酸二乙酯(dec)中的一种或两种以上，其所占电解液的质量分数为20％-50％。优选的，链状碳酸酯为emc。
作为本发明一优选技术方案，所述的氟代碳酸酯类以氟代碳酸乙烯酯(fec)为主，其所占电解液质量分数的0％-15％，所述的氟化醚为氢氟醚四氟乙基四氟丙基醚(hfe)和六氟异丙基乙醚(hfpe)中的一种或两种，主要用为硝酸锂的助溶剂，其所占电解液质量的1％-10％。
作为本发明一优选技术方案，所述成膜添加剂含量占电解液质量的0.5-4％。优选地，二氟磷酸锂(lipf2o2)和五氟苯基异氰酸酯(pfpi)质量比为1∶1。
作为本发明一优选技术方案，所述抑制胀气添加剂主要为六甲基二硅氮烷或者己二腈，其所占电解液质量的1-3％，其中己二腈还可以作为高电压添加剂，六甲基二硅氮烷可用来除水除酸，减少电解液中气体的产生。所述硝酸锂(lino3)作为能够在负极表面性能内阻小、稳定好的sei膜，能够改善电池的循环稳定性和库伦效率。
本发明还提供一种锂离子动力电池，包含正极极片、负极极片、隔膜和以上所述锂离子动力电池用的电解液，所述正极极片包括铝箔集流体和正极膜片，所述负极极片包括铜箔集流体和负极膜片，所述正极膜片包括正极活性物质、导电剂和粘结剂，所述负极膜片包含负极活性物质、导电剂和粘结剂，所述正极活性物质为三元材料lini0.6co0.2mn0.2o2(ncm)，所述负极活性物质为氧化亚硅/c复合材料(sio/c)。
采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
(1)、本发明中电解液所用锂盐以高电导率的双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、六氟磷酸锂(lipf6)、二氟草酸硼酸锂(liodfb)为主要成分，这三种锂盐混合可以在较高的电压和温度下工作，且二氟草酸硼酸锂(liodfb)可以同时在正负极形成sei膜，即使在不添加别的成膜添加剂的情况下电池依然有不错的电化学性能，且由于氟化醚和己二腈的存在，该电解液也具有一定的抗氧化能力；
(2)、本发明中电解液中除了常规的碳酸酯溶剂外还有氟代碳酸乙烯酯和氟化醚，氟代碳酸乙烯酯(fec)和五氟苯基异氰酸酯(pfpi)等成膜添加剂可以在负极材料表面形成稳定的sei膜，氟化醚可以促进硝酸锂的溶解，而硝酸锂可以在负极表面发生分解，生成内阻小、稳定好的sei膜，并可以提供锂元素，可以提高电池的循环性能和库伦效率；
(3)、除气添加剂的存在可以降低电池在循环过程中和高温存储过程中产气量。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进一步说明。
实施例1
本实施例提供的动力电池用电解液，包含高稳定性的混合锂盐、含氟化醚的有机溶剂，其中锂盐为双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、双氟草酸硼酸锂(liodfb)和六氟磷酸锂，六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双氟草酸硼酸锂的摩尔浓度比为6∶3∶1，锂盐浓度为1.1mol/l，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯和氢氟醚四氟乙基四氟丙基醚(hfe)以质量比3∶5∶1∶1的比例混合。成膜添加剂为二氟磷酸锂(lipf2o2)和五氟苯基异氰酸酯(pfpi)，两种成膜添加剂的质量分别占电解液质量的2％，除气添加剂为六甲基二硅氮烷，其所占电解液质量的2％，硝酸锂(lino3)的质量为电解液质量的2.5％。
对比例1
本实施所用电解液不添加硝酸锂(lino3)，其余与实施例1所用电解液完全相同。
实施例2
本实施例提供的动力电池用电解液，包含高稳定性的混合锂盐、含氟化醚的有机溶剂，其中锂盐为双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、双氟草酸硼酸锂(liodfb)和六氟磷酸锂，六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双氟草酸硼酸锂的摩尔浓度比为6∶3∶1，锂盐浓度为1.5mol/l，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯和氢氟醚四氟乙基四氟丙基醚(hfe)以质量比3∶5∶1∶1的比例混合。成膜添加剂为二氟磷酸锂(lipf2o2)和五氟苯基异氰酸酯(pfpi)，两种成膜添加剂的质量分别占电解液质量的2％，除气添加剂为六甲基二硅氮烷，其所占电解液质量的2％，硝酸锂(lino3)的质量为电解液质量的2.5％。
对比例2
本实施例所用电解液不添加成膜添加剂，其余与实施例2完全相同。
实施例3
本实施例提供的动力电池用电解液，包含高稳定性的混合锂盐、含氟化醚的有机溶剂，其中锂盐为双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、双氟草酸硼酸锂(liodfb)和六氟磷酸锂，六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双氟草酸硼酸锂的摩尔浓度比为8∶1∶1，锂盐浓度为1.1mol/l，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯和氢氟醚四氟乙基四氟丙基醚(hfe)以质量比4∶4∶1.5∶0.5的比例混合。成膜添加剂为二氟磷酸锂(lipf2o2)和五氟苯基异氰酸酯(pfpi)，两种成膜添加剂的质量分别占电解液质量的2％，除气添加剂为六甲基二硅氮烷，其所占电解液质量的2％，硝酸锂(lino3)的质量为2.5％
对比例3
本实施例所用电解液不添加除气添加剂，其余与实施例3完全相同。
实施例4
本实施例提供的动力电池用电解液，包含高稳定性的混合锂盐、含氟化醚的有机溶剂，其中锂盐为双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、双氟草酸硼酸锂(liodfb)和六氟磷酸锂，六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双氟草酸硼酸锂的摩尔浓度比为6∶1∶3，锂盐浓度为1.1mol/l，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯和氢氟醚四氟乙基四氟丙基醚(hfe)以质量比3∶5∶1∶1的比例混合。成膜添加剂为二氟磷酸锂(lipf2o2)和五氟苯基异氰酸酯(pfpi)，两种成膜添加剂的质量分别占电解液质量的2％，除气添加剂为六甲基二硅氮烷，其所占电解液质量的2％，硝酸锂(lino3)的质量为5％
对比例4
本实施例不添加氟代碳酸乙烯酯，其余与实施例4中的完全相同。
实施例5
本实施例提供的动力电池用电解液，包含高稳定性的混合锂盐、含氟化醚的有机溶剂，其中锂盐为双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、双氟草酸硼酸锂(liodfb)和六氟磷酸锂，六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双氟草酸硼酸锂的摩尔浓度比为6∶1∶3，锂盐浓度为1.1mol/l，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯和氢氟醚四氟乙基四氟丙基醚(hfe)以质量比3∶5∶1∶1的比例混合。成膜添加剂为二氟磷酸锂(lipf2o2)和五氟苯基异氰酸酯(pfpi)，两种成膜添加剂的质量分别占电解液质量的2％，除气添加剂为六甲基二硅氮烷，其所占电解液质量的2％，硝酸锂(lino3)的质量为10％
对比例5
本实施例所添加的除气添加剂为己二腈，其余与实施例5相同。
实施例6
本实施例提供的动力电池用电解液，包含高稳定性的混合锂盐、含氟化醚的有机溶剂，其中锂盐为双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、双氟草酸硼酸锂(liodfb)和六氟磷酸锂，六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双氟草酸硼酸锂的摩尔浓度比为：8∶1∶1，锂盐浓度为1.1mol/l，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯和六氟异丙基乙醚(hfpe)以质量比5∶3∶1∶1的比例混合。成膜添加剂为二氟磷酸锂(lipf2o2)和五氟苯基异氰酸酯(pfpi)，两种成膜添加剂的质量分别占电解液质量的2％，除气添加剂为六甲基二硅氮烷，其所占电解液质量的2％，硝酸锂(lino3)的质量为2.5％
对比例6
本实施例不添加氟化醚，其余与实施例6相同。
将实施例1～6中配置好的电解液和对比例1-6的中电解液分别加入制备好的软包电芯中，软包电池额定容量为10ah，该电芯的正极活性物质为lini0.6co0.2mn0.2o2(ncm)，所述负极活性物质为氧化亚硅/碳复合材料。将用实施例1-6和对比例1-6的电解液注入制备好的电池，经过化成、分容和ocv测试后，拿去做以下测试：
1)常温循环性能测试：在25℃下，将分容后的电池按1c恒流恒压充至4.2v，截止电流0.05c，然后按1c恒流放电至2.75v，记录电池首次1c放电中值电压，依此循环，并算第500次循环后的容量保持率。
2)55℃/1c高温放电：在25℃下将电池按1c充放电一次，截止电流0.02c，记录25℃下1c放电容量。然后按1c恒流恒压充满，将满电电池置于55℃的恒温箱中搁置6小时后，按1c放电至3.0v，记录55℃下1c放电容量。
3)-20℃/1c高温放电：在25℃下将电池按1c充放电一次，截止电流0.02c，记录25℃下1c放电容量。然后按1c恒流恒压充满，将满电电池置于-20℃的恒温箱中搁置6小时后，按1c放电至3.0v，记录-20℃下1c放电容量。
而实施例1-6和对比例1-6的电解液的组成电池测试所得数据如表1与表2所示：
从表中数据可知，氟化醚和硝酸锂的存在可使得电池循环500圈后仍然有较高的容量保持率，并且能够提高电池的首次效率，硝酸锂含量对其影响较小，且该电池在高温和低温的放电容量都符合要求。
表1
表2
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。