[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

本發明提供一種硅碳鋰離子電池及其制備方法和用途。所述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，其中苯基硅烷類化合物可更好的與正極絡合形成類似保護層，使得正極結構更穩定，避免金屬離子溶出催化電解液副反應分解；而碳酸亞乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯可在負極表面形成較好的SEI膜，供鋰離子高效遷移。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種含有非水電解液的硅碳鋰離子電池及其制備方法和用途。

背景技術

近年來，鋰離子電池被廣泛使用于數碼、儲能、動力、軍用航天和通訊設備等領域。但隨著電子設備的多元化和功能的多樣化，人們對電子設備的續航能力要求越來越高。因此，提高鋰離子電池的能量密度是當前的研究熱點。

硅碳電池是提高電池能量密度的有效手段之一，而其中電解液是硅碳鋰離子電池的主材之一，它在硅碳鋰離子電池中起到傳輸Li⁺的作用。因此，電解液的研究與開發對硅碳鋰離子電池來說至關重要，然而緩解硅負極膨脹、兼顧高低溫性能的電解液并不容易開發。現階段，電解液中添加劑的使用是解決以上問題的高效武器。但是，當前的電解液添加劑往往難以同時兼顧高低溫性能。因此，迫切需要開發一種能夠擴寬硅碳鋰離子電池的使用溫度以及延長電池循環壽命的高效添加劑。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的電解液添加劑抑制硅負極膨脹、高低溫性能難兼顧的問題，提供了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。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

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。

進一步地，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。

進一步地，所述正極活性物質和導電劑的質量比為本領域公知的。

進一步地，所述負極活性物質和導電劑的質量比為本領域公知的。

進一步地，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。

進一步地，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。