[发明专利]一种硅碳体系锂离子电池用电解液及硅碳体系锂离子电池

说明书

本发明提供一种硅碳体系锂离子电池用电解液及硅碳体系锂离子电池。所述电解液包括非水有机溶剂、添加剂和导电锂盐，所述添加剂选自接枝聚硅烷类化合物；所述硅碳体系锂离子电池包括上述的电解液。该接枝聚硅烷类化合物在电池充放电过程中，特别是含硫环状酯基团开环能够在正负极表面生成薄层聚硫酸酯，并且对Li⁺有较高的传导能力；同时，Si‑H键被氧化交联生成刚性较大的Si‑O‑Si交联结构增强正极表面膜的热稳定性，对正极材料的高温抑制产气的效果有明显提高；另外，其在负极表面形成韧性较强的SEI膜，有效减少循环过程中由硅负极膨胀带来的SEI膜损坏与重组。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种硅碳体系锂离子电池用电解液及含有该电解液的硅碳体系锂离子电池。

背景技术

近年来，锂离子电池被广泛使用于数码、储能、动力、军用航天和通讯设备等领域。但随着电子设备的多元化和功能的多样化，人们对电子设备的续航能力要求越来越高。因此，提高锂离子电池的能量密度是当前的研究热点。

硅碳电池是提高电池能量密度的有效手段之一，而其中电解液是硅碳锂离子电池的主要材料之一，它在硅碳锂离子电池中起到传输Li⁺的作用。因此，电解液的研究与开发对硅碳锂离子电池来说至关重要，然而缓解硅碳负极循环膨胀大、高温储存产气的电解液并不容易开发。现阶段，电解液中添加剂的使用是解决以上问题的高效武器。但是，当前的电解液添加剂往往难以形成坚固有韧性的SEI膜来抵挡循环中硅负极膨胀带来的破坏。因此，迫切需要开发一种能够延长硅碳电池循环寿命的高效添加剂。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的硅碳体系锂离子电池的硅碳负极循环膨胀大和高温储存产气等问题，提供了一种硅碳体系锂离子电池用电解液及含有该电解液的硅碳体系锂离子电池。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种硅碳体系锂离子电池用电解液，所述电解液包括非水有机溶剂、添加剂和导电锂盐，其中，所述添加剂包括接枝聚硅烷类化合物。

进一步地，所述接枝聚硅烷类化合物具有式(I)所示的结构式：

式(I)中，n为大于1的整数，1x0；

R₁、R₃和R₄相同或不同，各自独立地选自氢、卤素、取代或未取代的烷烃基、烯烃基、炔烃基、取代或未取代的芳香烃基，所述取代的基团选自C_1-6烷烃基；

R₂选自取代或未取代的含碳环状酯基团、含硫环状酯基团、含硼环状酯基团或含磷环状酯基团，所述取代的基团选自C_1-6烷烃基。

进一步地，10≤n≤30，还进一步地，19≤n≤22。

进一步地，0.1≤x≤0.8，还进一步地，0.2≤x≤0.7。

进一步地，R₁、R₃和R₄相同或不同，各自独立地选自氢、取代或未取代的C_1-6烷烃基，所述取代的基团选自C_1-6烷烃基。

进一步地，R₁、R₃和R₄相同或不同，各自独立地选自氢、甲基、乙基、丙基。

进一步地，R₂选自取代或未取代的碳酸亚乙烯酯基团、碳酸乙烯亚乙酯基团、磺酸酯基团、硫酸酯基团、亚硫酸酯基团，所述取代的基团选自C_1-6烷烃基。