[發明專利]一種含硅的鋰離子電池電解液和含硅的鋰離子電池

在審

• 申請號: 201910101096.3
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109830750A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 廖波;李素麗;王海;徐延銘;李俊義
• 申請（專利權）人: 珠海光宇電池有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M4/38
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

本發明公開了一種含硅的鋰離子電池電解液，包括有機溶劑、導電鋰鹽和添加劑。添加劑包括至少一種氟代碳酸酯化合物、至少一種酸酐化合物和至少一種腈類化合物。本發明屬于鋰離子電池技術領域，其優勢在于通過氟代碳酸酯化合物的加入可以抑制電解液分解；酸酐化合物可以有效避免了硅的膨脹引起的界面膜破裂，同時，腈類化合物可以緩解了硅的膨脹。三者的協同作用，使得電池具有超高的循環穩定性和卓越的高溫儲存性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種含硅的鋰離子電池電解液和含硅的鋰離子電池。

背景技術

隨著信息化時代的到來，儲能的需求越來越大。鋰離子電池基于其卓越的性能，在儲能領域得到廣泛的應用，例如：智能手機、平板電腦、藍牙耳機等電子設備。但是，其在電子設備中的續航能力仍滿足不了人們的需求。為了開發具有長續航能力的鋰離子電池，使用高容量的負極材料具有突出優勢。硅因其克容量較高，可達到4200mAh/g，受到研究人員的關注。但是，其膨脹率達到400%，制約了硅在商業化上的應用。

目前，改善硅的循環穩定性主要有以下兩方面，第一，碳包覆；但是碳包覆仍然無法抑制硅膨脹引起的顆粒破碎問題。第二，電解液添加劑；目前較好的添加劑為FEC，但是FEC在高溫下產氣的問題是難以解決的。因此，為了提升含硅的鋰離子電池的長循環壽命和抑制高溫儲存產氣，特提出本申請。

發明內容

本發明的目的是為了解決含硅的鋰離子電池循環壽命短及高溫產氣的問題，提供一種含硅的鋰離子電池電解液和含硅的鋰離子電池，該電解液可以在含硅的負極上形成高強度的界面膜，以緩解硅的體積膨脹、抑制電解液分解，使得電池具有超高的循環穩定性和卓越的高溫儲存性能。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種含硅的鋰離子電池電解液，包括有機溶劑、導電鋰鹽和添加劑，所述的添加劑由至少一種氟代碳酸酯化合物、至少一種酸酐化合物和至少一種腈類化合物組成。

一種含有上述的電解液的鋰離子電池，包括正極片、負極片、隔膜、電解液，所述的電解液為含硅的鋰離子電池電解液，所述的負極片中含有2%~20%的硅或硅的復合材料。

本發明相對于現有技術的有益效果是：本發明的含硅的鋰離子電池電解液，氟代碳酸酯化合物可以在含硅的負極表面形成良好的界面膜，其可以抑制電解液分解；酸酐化合物在含硅的負極表面形成彈性的界面膜，有效避免了硅的膨脹引起的界面膜破裂，同時，腈類化合物可以在含硅的負極表面形成高強度的界面膜，緩解了硅的膨脹。三者的協同作用，使得電池具有超高的循環穩定性和卓越的高溫儲存性能。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明的技術方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發明技術方案進行修正或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神范圍，均應涵蓋在本發明的保護范圍之中。

具體實施方式一：本實施方式記載的是一種含硅的鋰離子電池電解液，包括有機溶劑、導電鋰鹽和添加劑，所述的添加劑由至少一種氟代碳酸酯化合物、至少一種酸酐化合物和至少一種腈類化合物組成。

具體實施方式二：具體實施方式一所述的含硅的鋰離子電池電解液，所述的氟代碳酸酯化合物為氟代碳酸乙烯酯（F1）、雙氟代碳酸乙烯酯（F2）、氟代碳酸二乙酯（F3）或氟代碳酸甲乙酯（F4）中的一種或幾種的混合物，其用量占含硅的鋰離子電池電解液總質量的1%~10%。

具體實施方式三：具體實施方式一所述的含硅的鋰離子電池電解液，所述的酸酐化合物為丁二酸酐（S1）、戊二酸酐（S2）、2-甲基馬來酸酐（S3）或檸康酸酐（S4）中的一種或幾種的混合物，其用量占含硅的鋰離子電池電解液總質量的0.1%~5%。