[发明专利]一种适配硅碳负极的电解液和锂离子电池

说明书

一种适配硅碳负极的电解液和锂离子电池，属于锂离子电池材料技术领域。所述电解液包括非水有机溶剂、导电锂盐、添加剂；所述添加剂包括3，3，3‑三氟碳酸丙烯酯和磷酸酯类添加剂。本发明的优点为：本发明将3，3，3‑三氟碳酸丙烯酯和磷酸酯类添加剂两种添加剂混合使用，其中3，3，3‑三氟碳酸丙烯酯能够在硅碳负极形成稳定的SEI膜；磷酸酯类添加剂在正极材料表面形成保护膜，减少过渡金属元素溶出，间接保护硅碳负极的SEI膜结构，从而显著提高使用硅碳材料作为负极活性材料的锂离子电池循环和存储性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种适配硅碳负极的电解液和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池自从商业化以来，由于它的比能量高、循环性能好，被广泛用于数码、储能、动力、军用航天和通讯设备等领域。随着锂离子电池的广泛应用，消费者对其能量密度提出了更高的要求。硅碳负极具有非常高的克容量，将其应用于锂离子电池中能够极大的提高锂离子电池的能量密度。但是由于硅碳负极体积膨胀大，导致电解液在硅碳负极表面形成的固体电解液中间相膜(SEI膜)容易破损，使得电池高温和循环性能急剧变差。

目前，氟代碳酸乙烯酯是行业内改善硅碳负极材料性能最优的电解液组分。但是电解液中添加氟代碳酸乙烯酯组分，对锂离子电池性能改善有限。锂离子电池在高温存储时产气严重，循环性能提升有限。因此，开发出一种能够在硅碳负极电极材料表面形成致密和稳定的SEI膜，显著提升锂离子电池性能的适配硅碳负极的电解液至关重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决与硅碳电极配合使用的电解液对电池的性能改善有限的问题，提供一种适配硅碳负极的电解液和锂离子电池，该电解液具有高温存储和循环性能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种适配硅碳负极的电解液，包括非水有机溶剂、导电锂盐、添加剂；所述添加剂包括3，3，3-三氟碳酸丙烯酯和磷酸酯类添加剂。

进一步地，所述3，3，3-三氟碳酸丙烯酯占电解液总质量的0.2％～20％。

进一步地，所述磷酸酯类添加剂为三烯丙基磷酸酯和三炔丙基磷酸酯。

一种含有上述电解液的锂离子电池，所述锂离子电池的负极活性材料为硅碳材料。

进一步地，所述硅碳材料中硅元素含量为1％～25％。

本发明相对于现有技术的有益效果为：本发明将3，3，3-三氟碳酸丙烯酯和磷酸酯类添加剂两种添加剂混合使用，其中3，3，3-三氟碳酸丙烯酯能够在硅碳负极形成稳定的SEI膜；磷酸酯类添加剂在正极材料表面形成保护膜，减少过渡金属元素溶出，间接保护硅碳负极的SEI膜结构，从而显著提高使用硅碳材料作为负极活性材料的锂离子电池循环和存储性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：本实施方式记载的是一种适配硅碳负极的电解液，包括非水有机溶剂、导电锂盐、添加剂；所述添加剂包括3，3，3-三氟碳酸丙烯酯和磷酸酯类添加剂。经研究表明：相对于氟代碳酸乙烯酯，3，3，3-三氟碳酸丙烯酯在硅碳材料表面形成的SEI膜中氟化锂(LiF)成分显著提高，LiF组分的SEI膜具有高强度和稳定性。另外，该3，3，3-三氟碳酸丙烯酯形成的SEI中还有少量的高分子有机物成分，其具有一定的柔韧性，能适应硅碳负极材料的体积变化而不破裂。另外，氟代碳酸乙烯酯的热稳定性稍差，其容易脱去氟化氢(HF)。HF不但能够破坏SEI膜结构，而且会促使正极材料的金属离子溶出，也是氟代碳酸乙烯酯性能偏差的原因之一。而3，3，3-三氟碳酸丙烯酯能够明显的克服这方面缺点。