[發(fā)明專利]一種鋰離子電池電解液及鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010046343.7
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN111082145B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白晶;王霹霹;毛沖;黃秋潔;程梅笑;歐霜輝
• 申請（專利權(quán)）人: 珠海市賽緯電子材料股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0567
• 分類號(hào): H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/058;H01M10/42
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 王賢義

本發(fā)明公開并提供一種適用于硅碳負(fù)極的電解液，該電解液能夠降低了硅碳負(fù)極的膨脹率，有效減少電解液的副反應(yīng)損耗；同時(shí)還提供一種鋰離子電池，該鋰離子電池的電池容量衰減速度慢、性能穩(wěn)定、實(shí)際放電能力好。匹配硅碳石墨負(fù)極的鋰離子電池電解液包括原液和加入原液的添加劑，添加劑包含酸酐類添加劑和焦碳酸酯類添加劑，酸酐類添加劑和焦碳酸酯類添加劑分別為酸酐類有機(jī)小分子化合物和焦碳酸酯類有機(jī)小分子化合物。鋰離子電池包括上述的匹配硅碳石墨負(fù)極的鋰離子電池電解液。本發(fā)明應(yīng)用于鋰離子電池的技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電解液，尤其涉及一種軟包鋰離子硅碳電池電解液及鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池由于具有高比能量、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于3C數(shù)碼、電動(dòng)工具、航天、儲(chǔ)能、動(dòng)力汽車等領(lǐng)域，電子信息技術(shù)及消費(fèi)產(chǎn)品的快速發(fā)展對鋰離子電池能量密度性能提出了更高的要求。目前，商業(yè)化的鋰離子電池主要是以石墨為負(fù)極材料，但石墨的最大理論比容量僅有372mAh/g，與鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元，鎳鈷鋁等正極材料配合，電池的能量密度提升有限，要追求更高能量密度則需要容量更高的正負(fù)極材料體系。純硅基負(fù)極理論克容量可達(dá)4200mAh/g，但硅負(fù)極材料在脫嵌鋰過程中不斷的收縮膨脹造成顆粒的破碎，導(dǎo)致循環(huán)過程容量不斷下降，并且伴隨著300％以上的體積膨脹效應(yīng)。同時(shí)，硅負(fù)極上不穩(wěn)定的SEI膜在循環(huán)過程中逐漸增厚，極化增大，且造成較大的機(jī)械應(yīng)力，使電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步破壞。

為解決上述問題，將硅碳復(fù)合形成硅碳負(fù)極材料，在提高材料比容量的同時(shí)，也可在一定程度上降低硅基負(fù)極材料的體積效應(yīng)。因此，開發(fā)與之相匹配的電解液是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必然需求。對于硅碳負(fù)極材料電解液的開發(fā)目前主要集中在解決電池循環(huán)過程中的體積膨脹和循環(huán)穩(wěn)定性問題。常規(guī)電解液體系在硅碳負(fù)極表面形成的SEI膜不穩(wěn)定，很容易由于充放電過程中的體積效應(yīng)問題而發(fā)生SEI破損與脫落，導(dǎo)致電池容量迅速衰減。有鑒于此，確有必要開發(fā)一種適用于硅碳負(fù)極材料的電解液及其添加劑，在一定程度上抑制硅的體積效應(yīng)，保證硅碳負(fù)極材料鋰離子電池良好的循環(huán)穩(wěn)定性，同時(shí)兼顧較好的高低溫與倍率性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種適用于硅碳負(fù)極的電解液，該電解液能夠降低了硅碳負(fù)極的膨脹率，有效減少電解液的副反應(yīng)損耗，并有效改善硅碳負(fù)極鋰離子電池的實(shí)際放電能力、循環(huán)穩(wěn)定性、高溫存儲(chǔ)性能、低溫放電性能以及倍率放電性能；同時(shí)還提供一種包含了該電解液的鋰離子電池，該鋰離子電池的電池容量衰減速度慢、性能穩(wěn)定、實(shí)際放電能力好。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：所述鋰離子電池電解液包括原液，所述鋰離子電池電解液的成分還包括加入所述原液的添加劑，所述添加劑包含酸酐類添加劑和焦碳酸酯類添加劑，所述酸酐類添加劑和所述焦碳酸酯類添加劑分別為酸酐類有機(jī)小分子化合物和焦碳酸酯類有機(jī)小分子化合物，所述酸酐類添加劑的結(jié)構(gòu)式為：

；

焦碳酸酯類添加劑的結(jié)構(gòu)式為：

；

其中，R1～R3分別獨(dú)立地表示分別選自氫原子、氟原子、碳含量大于等于1的烷基、烯烴基、烷氧基或芳香基中的任意一種，同時(shí)所述鋰離子電池電解液匹配硅碳石墨負(fù)極，所述硅碳石墨負(fù)極的活性材料為硅碳或氧化亞硅以及人造石墨的復(fù)合負(fù)極材料。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述原液的成分包含鋰鹽、非水有機(jī)溶劑、助劑。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述酸酐類添加劑和所述焦碳酸酯類添加劑的總量占所述鋰離子電池電解液總質(zhì)量的0.5～5％，如0.5％、1％、1 .5％、2％、2 .5％、3％、3.5％、4％、4 .5％或5％等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。

優(yōu)選地，所述酸酐類添加劑和焦碳酸酯類添加劑的質(zhì)量比為3:5。