[发明专利]一种锂离子电池非水电解液及包含该电解液的锂离子电池

说明书

本发明公开了一种锂离子电池非水电解液及包含该电解液的锂离子电池，所述电解液包含非水有机溶剂、电解质锂盐、常规添加剂和功能性添加剂，所述功能性添加剂为可溶性含硅有机锂盐。电解液中加入该添加剂后，电池在化成阶段可以在硅负极材料界面形成具有优异力学性能的SEI膜，可以缓解硅负极颗粒在充电过程中由于体积膨胀而导致的破裂，从而提高电池的循环性能及存储性能。

[技术领域]

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池。

[背景技术]

随着新能源技术在全世界的快速发展，越来越多的电化学储能器件逐渐出现在人们的日常生活中，产品涉及到移动电话、照相机、手提电脑、以及动力汽车等。在这些电化学器件中，可充电的锂离子电池由于其较高的能量密度，得到了人们的一致好评。近年来，高能量密度的锂离子电池需求量逐渐提升，非碳类负极活性材料如硅基负极活性材料已经被广泛地用于提高电池容量，其中SiO活性材料的应用研究较多。虽然锂离子电池的单体能量密度上升，但是锂离子电池在充放电过程中，由于锂盐(如六氟磷酸锂)分解产生氟化锂和五氟化磷气体，而五氟化磷气体会与水反应并产生氢氟酸，从而破坏Si-O键，使得SiO负极活性材料失效，极大地影响了电池的循环寿命。为了能提高硅基负极的锂离子电池的循环性能，在电解液中加入含氟的有机溶剂(如氟代碳酸乙烯酯，FEC)来提升电池的循环性能是一种比较有效的途径。这可能是因为FEC在硅基负极表面形成一层坚固的LiF基固态电解质界面(SEI)，抑制了电解液溶剂与负极之间的反应，同时在此过程中增加了可逆锂离子的数量。

然而，由于FEC在高温下会产生大量的氟化氢，导致含有硅基负极的锂离子电池厚度膨胀较大，电池高温循环性能较差。为解决上述技术问题，本发明通过在电解液中加入含硅有机锂盐来改善硅基负极电池的锂离子电池循环性能和存储性能。

[发明内容]

针对现有硅基负极的锂离子电池存在高温环境下循环性能以及存储性能较差的问题，本发明提供了一种锂离子电池非水电解液，有效地解决了硅基负极的锂离子电池在高温条件下易膨胀导致电池循环性能、存储性能以及安全性能下降的问题，另一方面，提供一种使用该非水电解液的锂离子电池。

本发明为解决上述技术问题采用如下的技术方案：

一种锂离子电池非水电解液，其特征在于，包括有机溶剂、锂盐、常规添加剂以及结构式1所示的含硅有机锂盐化合物：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₆、R₇、R₈、R₉分别独立选自氢原子、氟原子或含有1～6个碳原子的基团，R₅可选自含有1～6个碳原子的基团。

进一步方案，所述含有1～6个碳原子的基团选自烷基、卤代烷基、含氧烷基、含硅烷基、氰基或芳香基团。

优选的，所述结构式1所示的化合物包含但不限于如下化合物的一种或多种：

进一步方案，所述结构式1所示化合物占非水电解液总质量的0.1％～10％，优选为0.5％-2％。

进一步方案，所述有机溶剂包括但限于碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、1,3-二氧戊环(DOL)，r-丁内酯(GBL)、乙酸丙酯(PA)、丙酸丙酯(PP)等中的一种或多种。

优选的，所述的有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)的混合溶液，且它们的质量比为1：1：1。