[發明專利]一種適用于硅碳體系鋰離子電池的電解液

有效

• 申請號: 202011034816.8
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112018446B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 母英迪;王龍;王海;李素麗
• 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;H01M10/42
• 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: 劉元霞;謝怡婷

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種適用于硅碳體系鋰離子電池的電解液及包括該電解液的硅碳體系鋰離子電池。本發明中提供的電解液組合可以顯著提升電池的循環壽命和安全性能，添加劑中丙烯基?1,3?磺酸內酯和式1所示結構的硅氧烷類聚合物中的環狀酯基團在電池充放電過程中二者協同開環能夠在正極表面生成薄層聚環狀酯，形成更堅固的CEI正極保護膜，有效提升電池的高溫儲存和高溫循環性能；同時式1所示結構的硅氧烷類聚合物中的Si?O鍵交聯生成剛性較大的Si?O?Si交聯結構，可以增強負極表面SEI膜的韌性，對硅碳負極材料的循環膨脹有明顯抑制作用，延長循環壽命。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種適用于硅碳體系鋰離子電池的電解液及包括該電解液的硅碳體系鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池自從商業化以來，由于它的比能量高、循環性能好，被廣泛用于數碼、儲能、動力、軍用航天和通訊設備等領域。隨著鋰離子電池的廣泛應用，消費者對鋰離子電池的使用環境、需求不斷提升，同時對電子設備的續航能力要求越來越高，這就要求鋰離子電池具有高低溫性能兼顧的同時能夠具有較高的能量密度。

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，然而緩解硅負極循環膨脹大和兼顧高低溫性能的電解液并不容易開發?，F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形成堅固有韌性的SEI膜來抵擋循環過程中硅負極膨脹帶來的破壞，且高溫添加劑帶來的阻抗較大，且嚴重影響了電池的低溫性能。因此，迫切需要開發一種能夠延長硅碳電池循環壽命以及高低溫兼顧的適用于硅碳體系鋰離子電池的電解液。

發明內容

本發明提供了一種適用于硅碳體系鋰離子電池的電解液及包括該電解液的硅碳體系鋰離子電池，使用該電解液的硅碳鋰離子電池可以有效緩解電池循環膨脹大、電池循環壽命低和電池高低溫性能難兼顧等問題，從而顯著提升硅碳體系鋰離子電池的高低溫性能和循環壽命，此外還顯著提升硅碳體系鋰離子電池的安全性能，適合大規模商業化生產。

具體的，本發明提供了如下技術方案：

一種電解液，所述電解液包括有機溶劑、添加劑和鋰鹽，所述添加劑包括含有式1所示結構的硅氧烷類聚合物、丙烯基-1,3-磺酸內酯、乙氧基(五氟)環三磷腈和硫酸亞乙酯；

式1中，m為聚合度；n為大于等于0的整數；R₁選自烷基或取代的烷基；R₂選自-O-C(＝O)-O-、-CH₂-S(＝O)₂-O-、-O-S(＝O)-O-、-O-S(＝O)₂-O-。

進一步地，m為大于1的整數。進一步地，m為10-50之間的整數。

進一步地，n為0-2之間的整數，例如為0、1或2。

進一步地，R₁選自C_1-6的烷基或氟取代的C_1-6的烷基；優選地，R₁選自C_1-3的烷基或氟取代的C_1-3的烷基；例如為甲基、乙基、丙基、氟取代的甲基、氟取代的乙基、氟取代的丙基，其中氟取代的數量為1個、2個或3個以上。

進一步地，所述硅氧烷類聚合物含有式1-1、1-2、1-3、1-4或1-5所示結構中的一種：

其中，m的定義如上所述。