[发明专利]一种用于硅碳负极的电解液及锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种用于硅碳负极的电解液及锂离子电池，该用于硅碳负极的电解液包括电解质锂盐、非水性有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括具有式Ⅰ结构的化合物添加剂A、具有式Ⅱ结构的化合物添加剂B和成膜添加剂。相比于现有技术，本发明提供的用于硅碳负极锂离子电池电解液，通过化合物添加剂A、化合物添加剂B、成膜添加剂和锂盐之间的协同作用，电解液在电极表面成膜性能优良，有效改善硅碳负极电池的可逆容量和循环性能，改善电池高温存储性能并抑制产气。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种用于硅碳负极的电解液及锂离子电池。

背景技术

随着锂离子电池能量密度的不断提升，高容量硅碳负极的应用也变得日渐普遍，硅碳材料虽然理论比容量可达石墨材料的十倍以上，但是在嵌锂过程中的体积膨胀高达300％以上，如此大的体积膨胀不仅会导致颗粒的粉化和破碎，也会对电极的导电网络产生破坏，同时巨大的体积膨胀还会对负极表面的SEI膜造成破坏，造成新鲜的电极表面裸露，从而导致SEI膜持续的生长，引起活性Li的损失，导致电池的循环寿命急剧衰降。

针对硅碳材料体积膨胀大导致的界面稳定性差的问题，如何形成稳定的SEI膜对于提升硅碳负极的循环寿命具有重要的影响，而添加剂是优化SEI膜成分，提升SEI膜机械稳定性的关键。

对于硅碳负极，FEC是最常见的电解液添加剂，通过在电解液中添加FEC能够形成更稳定的SEI膜，从而有效的延长硅碳负极的循环寿命，但是研究表明，在循环过程中FEC浓度不足时会导致硅碳负极的循环寿命突然跳水，因此要求电解液中FEC的含量至少要达到10％以上，但是过高的FEC含量会导致电池产气问题的加剧，同样会造成电池循环寿命的衰降。

因此，开发出一种能够在硅碳负极电极材料表面形成致密稳定的SEI膜，改善锂离子电池循环稳定性的适用于硅碳负极体系的电解液显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，本发明结合不同组分的电解液添加剂优点，提供一种用于硅碳负极锂离子电池电解液，该电解液能够提高硅碳负极电池的可逆容量和循环性能，改善高温存储性能并抑制产气。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于硅碳负极的电解液，包括电解质锂盐、非水性有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括具有式Ⅰ结构的化合物添加剂A、具有式Ⅱ结构的化合物添加剂B和成膜添加剂；

其中，R₁～R₂各自独立地选自氢原子、氟原子、氯原子、腈基、烷氧基、烷基及其取代物和烯烃基及其取代物中的任意一种；M为-(CH₂)_n-基团或其取代物，其中1≤n≤5；

其中，Y₁～Y₃各自独立地选自氢原子、烷基及其取代物、烯烃基及其取代物和炔烃基及其取代物中的任意一种；X₁～X₆各自独立地选自1-5个碳原子的烷基或其取代物。

在根据本发明的一些实施例中，所述添加剂A包括选自以下结构式的化合物中的至少一种：

在根据本发明的一些实施例中，所述添加剂B包括选自以下结构式的化合物中的至少一种：

在根据本发明的一些实施例中，所述添加剂A的含量占电解液总质量的0.01～5.0wt％；所述添加剂B的含量占电解液总质量的0.01～10.0wt％。