[發(fā)明專利]一種用于硅負(fù)極鋰電池的電解液

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611224608.8
• 申請(qǐng)日: 2016-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN106602143A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鵬;田麗霞;梅銀平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 石家莊圣泰化工有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0569
• 分類號(hào): H01M10/0569;H01M10/0567
• 代理公司: 石家莊元匯專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙)13115
• 代理人: 周大偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰電池電解液的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于硅負(fù)極鋰電池的電解液。

背景技術(shù)

鋰離子電池因其具有工作電壓高、能量密度高、環(huán)境友好、循環(huán)穩(wěn)定、安全等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)、MP4等等各種電子設(shè)備中。但隨著電子設(shè)備中電池容量的提高，人們對(duì)鋰離子電池的工作電壓和能量密度也提出了更高的要求。

電解液是電池的重要組成部分，承擔(dān)著通過(guò)電池內(nèi)部在正負(fù)電極之間傳輸離子的作用，它對(duì)電池的容量、工作溫度范圍、循環(huán)性能及安全性能等有重要的影響。電解質(zhì)一般分為液體電解質(zhì)和固體電解質(zhì)兩類，需滿足以下基本要求：(1)高的離子電導(dǎo)率，一般應(yīng)達(dá)到1×10^-3-2×10^-2S/cm；(2)高的熱穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性，在較寬的溫度范圍內(nèi)不發(fā)生分解；(3)較寬的電化學(xué)窗口，在較寬的電壓范圍內(nèi)保持電化學(xué)性能的穩(wěn)定；(4)與電池其它部分具有良好的相容性；(5)安全、無(wú)毒、無(wú)污染。

液體有機(jī)電解液是最為常用的，但是隨著電池的應(yīng)用范圍不斷拓寬，人們對(duì)電池各方面的要求不斷增加，原有的電解液體系已經(jīng)不能滿足使用要求。在電解液中添加少量的某些物質(zhì)，能顯著改善電池的某些性能，如電解液的電導(dǎo)率、電池的循環(huán)效率和可逆容量、電池的安全性能等，這些少量物質(zhì)稱為功能性添加劑。一般需要在電解液中加入某些功能性添加劑來(lái)實(shí)現(xiàn)電池的某些特殊功能，功能性添加劑在電池的生產(chǎn)和研究中應(yīng)用越來(lái)越多。

電池在使用過(guò)程中安全始終是第一位的，過(guò)充是一項(xiàng)重要的指標(biāo)，一般除了在電池組裝過(guò)程中通過(guò)外圍安全設(shè)置和保護(hù)電路板提高安全外，還從電池設(shè)計(jì)和電池的電解液等方面來(lái)進(jìn)行改善。利用電解液添加劑實(shí)現(xiàn)電池的過(guò)充保護(hù)對(duì)于簡(jiǎn)化電池制造工藝和降低成本具有非常重要的意義，一般可以從以下幾個(gè)方面考慮：1、氧化還原梭，2、阻燃電解質(zhì)，3、自關(guān)閉電解質(zhì)添加劑。

電解液中添加防過(guò)充添加劑可以有效提高電池的安全性，但是添加劑并不是越多越好，并不是只要過(guò)充合格就能保證其它項(xiàng)目也一樣優(yōu)秀。防過(guò)充添加劑的加入量過(guò)多會(huì)影響電池的其他性能，如電池容量降低，循環(huán)變差，安全測(cè)試鼓脹超標(biāo)等。因此，一般添加劑的使用在達(dá)到效果的情況下要盡可能減少，而且為了取得良好的效果，不同添加劑有的單一使用效果好，有的則需要復(fù)合使用更好，添加劑的種類和加入量有待仔細(xì)研究。此外，為了減少添加劑的加入對(duì)電池其它性能造成的影響，可以采用多種方式結(jié)合的形式提高過(guò)充性能的同時(shí)降低添加劑的使用量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種用于硅負(fù)極鋰電池的電解液，通過(guò)合理配制添加劑，使得含有此類添加劑的電解液能有效的提高硅負(fù)極鋰電池的充放電性能，減少副反應(yīng)的發(fā)生，從而減少電池脹氣，提高電池循環(huán)壽命。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)其目的采用的技術(shù)方案是：

一種用于硅負(fù)極鋰電池的電解液，包括鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑，所述鋰鹽在有機(jī)溶劑中的濃度為1-1.5mol/L，添加劑的用量為0.5％-10％，關(guān)鍵點(diǎn)是，所述的有機(jī)溶劑為碳酸酯，所述的添加劑包括占據(jù)質(zhì)量百分比為0.1-3％成膜添加劑、0.5-5％防過(guò)充添加劑和0.4-5％正極保護(hù)添加劑，其中成膜添加劑包括占電解液質(zhì)量0.1-5％的2-甲氧基乙氧基磺異氰酸酯。

所述的碳酸酯包括環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯，環(huán)狀碳酸酯與鏈狀碳酸酯的體積之比為1:0.1-10。

所述的環(huán)狀碳酸酯選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內(nèi)酯中的一種或兩種以上的組合。

所述的鏈狀碳酸酯選自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯中的一種或兩種以上的組合。

所述的成膜添加劑選自環(huán)戊烯三酮、碳酸亞乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、1,3-丙烯磺酸內(nèi)酯、1,4-丁烷磺酸內(nèi)酯中的一種或兩種以上的組合。

所述的防過(guò)充添加劑選自聯(lián)苯、環(huán)己基苯、2-氟聯(lián)苯、2,4-二氟聯(lián)苯、2,3,4-三氟聯(lián)苯中的一種或兩種以上的組合。

所述的正極保護(hù)添加劑選自六甲基二硅氮烷、六乙基二硅氮烷、六丙基二硅氮烷中的一種或兩種以上的組合。

所述的鋰鹽選自LiPF₆、LiBF₄、LiSO₃F₃、LiClO₄、Li(CF₃SO₂)N₂、Li(CF₃SO₂)₃中的一種或兩種以上的組合。