[发明专利]一种适用于硅基负极锂离子电池的电解液

说明书

本发明的目的在于提供一种适用于硅基负极锂离子电池的电解液，该电解液包含锂盐和非水溶剂，其中，所述非水溶剂为溶剂A或者为溶剂A与环状碳酸酯溶剂、线性碳酸酯溶剂、羧酸酯溶剂中的一种或多种的组合物，所述非水溶剂A的结构式为：其中，R1碳数为0～4个的烷基，R2为碳数为1～4个的烷基。本发明的电解液中可以在硅基材料界面形成有效电解质界面膜，隔离硅基材料与电解液接触，减少硅基材料表面电解液副反应的进一步发生，提高了电池的首次效率，同时缓解了电池的胀气现象，从而提高电池的常温和高温循环性能。

技术领域

本发明属于电化学领域，具体涉及一种适用于硅基负极锂离子电池的电解液。

背景技术

锂离子电池因其输出电压高、无记忆效应、使用时间长、绿色环保等优点，已经广泛用于便携式设备中。随着全球进入高速信息化网络时代，手机及上网本的逐步普及，手机的上网、游戏、影音的进一步广泛应用，所有这些应用都需要在手机上进行较长时间的操作，需要手机的电池能够支持更长的时间；同时世界各国对新能源汽车的大力扶持与推广，这些都对锂离子电池提出了更高的要求，因此提高锂离子电池的比能量成为亟待解决的问题之一。

硅基材料因硅具有4400mAh/g(Li_4.4Si)的高理论容量，受到广泛地研究，被认为是可以取代目前使用的碳负极材料的理想对象之一。但是，用作锂离子电池负极时，硅基材料会因显著的体积效应而导致粉化，出现裂缝，使得锂离子电池的循环性能急速下降。

为了解决上述问题，从电解液角度出发，目前的研究主要集中在探寻合适的添加剂或者新型电解液溶剂。常用的添加剂有FEC(氟代碳酸乙烯酯)和VC(碳酸亚乙烯酯)，虽然上述添加剂可以改善硅基负极的锂离子电池的循环性能，但是FEC高温性能不好，温度高时易分解；VC会在负极表面形成较厚的SEI膜，使得电池阻抗增大，降低倍率性能。

目前，中国发明专利一种硅基负极锂离子电池的非水电解液(专利申请号：201610827267.7)公开了电解液由溶剂、锂盐、不饱和硅氧烷类添加剂A和氟代磺酰亚胺盐类添加剂B组成，该电解液可以综合提升硅基锂离子电池的高低温及循环性能。

中国发明专利一种锂离子电池硅基/硅碳复合负极材料用电解液体系(专利申请号：201710054185.8)中的电解液由锂盐、环状碳酸酯溶剂、线性碳酸酯溶剂和化学通式为：的氟化溶剂组成，其中环状碳酸酯溶剂和线性碳酸酯溶剂组成的混合溶剂与氟化溶剂的体积比为100:1～99，该电解液可有效提高锂离子电池的库伦效率和循环稳定性。

综上所述，与硅基负极的锂离子电池匹配的电解液体系依然不够成熟，进一步开发新型电解液以提高硅基负极的锂离子电池的电化学综合性能，仍是硅基负极的锂离子电池得以实现大规模应用的当务之急。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于硅基负极锂离子电池的，其可以提高循环性能和高温性能。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种适用于硅基负极锂离子电池的电解液，包含锂盐和非水溶剂，所述非水溶剂为溶剂A或者为溶剂A与环状碳酸酯溶剂、线性碳酸酯溶剂中的一种或多种的组合物，所述溶剂A的结构式为：

其中，R1为碳数0～4个的烷基，R2为碳数为1～4个的烷基。

作为本发明改进的技术方案，所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂中的一种、任意质量比的两种或两种以上。

作为本发明改进的技术方案，所述锂离子电池电解液中的锂盐的浓度为0.05mol/L～3mol/L。