[發明專利]一種含有非水電解液的硅碳鋰離子電池及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201910849387.0
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN112467208A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 母英迪;王龍;廖波;王海;李素麗;李俊義;徐延銘
• 申請（專利權）人: 珠海冠宇電池股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/0587
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 聶稻波;謝怡婷

1.一種含有非水電解液的硅碳鋰離子電池，所述硅碳鋰離子電池包括正極、負極、隔膜和電解液，所述正極包括正極活性物質、粘結劑和導電劑，所述負極包括負極活性物質和導電劑，所述電解液包括非水有機溶劑、導電鋰鹽和添加劑，所述的添加劑包括苯基硅烷類化合物、碳酸亞乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯；

其中，所述的苯基硅烷類化合物與正極活性物質和導電劑質量之和的質量比大于0且小于等于0.06；所述的碳酸亞乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯與負極活性物質和導電劑質量之和的質量比大于0且小于等于0.05。

2.根據權利要求1所述的電池，其中，所述碳酸亞乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯的質量比為20:1-1:20，例如為1:1-1:20。

3.根據權利要求1-2任一項所述的電池，其中，所述的苯基硅烷類化合物與正極活性物質和導電劑質量之和的質量比大于等于0.005且小于等于0.06，例如小于等于0.05、0.04、0.03、0.02、0.01、0.005；所述的碳酸亞乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯與負極活性物質和導電劑質量之和的質量比大于等于0.005且小于等于0.05，例如小于等于0.04、0.03、0.02、0.01、0.005。

4.根據權利要求1-3任一項所述的電池，其中，所述的苯基硅烷類化合物具有式(I)所示的結構通式：

其中，R₁、R₂相同或不同，各自獨立地選自鹵素、無取代或任選被一個、兩個或更多個R_a取代的下列基團：C_1-12烷基、C_2-12烯基、C_2-12炔基、C_6-20芳基；每一個R_a相同或不同，彼此獨立地選自鹵素、C_1-12烷基。

5.根據權利要求1-4任一項所述的電池，其中，R₁、R₂相同或不同，各自獨立地選自F、C_1-6烷基、C_2-6烯基、苯基、萘基。

6.根據權利要求1-5任一項所述的電池，其中，所述的苯基硅烷類化合物選自下述式(II)-式(VII)所示化合物中的至少一種：

7.根據權利要求1-6任一項所述的電池，其中，所述的非水有機溶劑選自碳酸酯、羧酸酯和氟代醚，其中，所述的碳酸酯選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯中的一種或多種組合；所述的羧酸酯選自丙酸乙酯、丙酸丙酯中的一種或多種組合；所述的氟代醚選自1,1,2,3-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚。

8.根據權利要求1-7任一項所述的電池，其中，所述的鋰鹽為六氟磷酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰或雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰中的一種或多種，其用量占非水電解液總質量的10％～20％。

9.根據權利要求1-8任一項所述的電池，其中，所述正極活性物質選自LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄、Li_xNi_yM_1-yO₂中的一種或幾種，其中，0.9≤x≤1.2，0.5≤y1，M選自Co、Mn、Al、Mg、Ti、Zr、Fe、Cr、Mo、Cu、Ca中的一種或幾種。

優選地，所述的負極活性物質為石墨或含1-12wt.％SiOx/C或Si/C的石墨復合材料，其中，2x0。

10.根據權利要求1-9任一項所述的電池，其中，所述的鋰離子電池的其可逆克容量≥420mAh/g。