[发明专利]锂电池电解液

说明书

本发明提供了一种锂电池电解液，包括：锂盐，碳酸酯类、羧酸酯类有机溶剂，硅碳型功能添加剂和其他成膜添加剂；其中，锂盐组分在锂电池电解液中的摩尔浓度取值范围为：0.1mol/L～2mol/L；其他成膜添加剂组分在锂电池电解液中的摩尔浓度取值范围为：0mol/L～0.5mol/L；硅碳型功能添加剂组分在锂电池电解液中的质量占比取值范围为：1％～10％。通过本发明的技术方案，提升了电解液在硅碳型锂电池中的稳定性，抑制锂电池膨胀，进而提高了锂电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体而言，涉及一种锂电池电解液。

背景技术

随着时代的需求飞速发展，对锂离子电池的能量密度要求逐渐提升。2016年，我国发布了动力电池能量密度硬性指标，根据《节能与新能源汽车技术路线图》，2020年纯电动汽车动力电池的能量密度目标为350W·h/kg。为满足新一代能源需求，开发新型锂电负极技术迫在眉睫。

硅在常温下可与锂合金化，生成Li₁₅Si₄相，理论比容量高达3572mA·h/g，远高于商业化石墨理论比容量(372mA·h/g)，是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。然而，硅在充放电过程中存在严重的体积膨胀(约300％)，巨大的体积效应及较低的电导率限制了硅负极技术的商业化应用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明从电解液方向入手，通过调整电解液组成，引入硅碳型功能型添加剂，提供了一种抑制硅碳材料的体积膨胀、使得硅碳型锂电池在具有较高比能量的基础上，拥有较长的循环寿命的锂电池电解液。

为了实现上述目的，本发明的技术方案提出了一种锂电池电解液，包括：锂盐(A)、碳酸酯类有机溶剂(B)和/或羧酸酯类有机溶剂(E)、硅碳型功能添加剂(C)、其他成膜添加剂(D)，其中，锂盐(A)组分在锂电池电解液中的摩尔浓度取值范围为：0.1mol/L～2mol/L；其他成膜添加剂(D)组分在锂电池电解液中的摩尔浓度取值范围为：0mol/L～0.5mol/L；硅碳型功能添加剂(C)组分在锂电池电解液中的质量占比取值范围为：1％～10％，硅碳型功能添加剂(C)的结构式为：

R₁基团、R₂基团为亚甲基、卤代亚甲基、烷烃取代亚甲基中的任意一种，卤代亚甲基中的卤素为氟、氯、溴中的任意一种，卤代亚甲基包括部分卤素取代和全卤素取代，烷烃取代亚甲基中碳原子个数为1～3。

优选地，锂盐(A)为四氟硼酸锂(LiBF₄)、六氟磷酸锂(LiPF₆)、二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂(LiTFSI)、三氟甲基磺酸锂(LiSO₃CF₃)、双氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)和二草酸硼酸锂(LiBOB)中的一种或几种。

优选地，碳酸酯类有机溶剂(B)为环状碳酸酯类化合物和/或链状碳酸酯类化合物；羧酸酯类有机溶剂(E)为乙酸乙酯(EA)、丙酸甲酯(MP)、碳数为2-4的直链或支链脂肪单醇与碳数为2-4的直链或支链脂肪单酸合成的碳酸酯衍生物中的一种或几种。

优选地，环状碳酸酯类化合物为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、γ-丁内酯(GBL)中的一种或几种；链状碳酸酯类化合物为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲基乙基酯(EMC)、碳数为3-8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几种。

优选地，其他成膜添加剂(D)为碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1，3-丙磺酸内酯(PS)、1，4-丁磺酸内酯(BS)、1，3-(1-丙烯)磺内酯(PST)、亚硫酸乙烯酯(ESI)、硫酸乙烯酯(ES)中的一种或几种。