[發明專利]一種抑制硅負極膨脹的添加劑以及含有該添加劑的電解液

有效

• 申請號: 202011397132.4
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112467221B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 歐霜輝;戴曉兵;王霹霹;黃秋潔;白晶;毛沖
• 申請（專利權）人: 珠海市賽緯電子材料股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;鄒敏敏

本發明公開了一種抑制硅負極膨脹的添加劑和含有該添加劑的電解液及鋰離子電池，抑制硅負極膨脹的添加劑包括具有如結構式Ⅰ所示的化合物：其中，R₁、R₂分別獨立的選自C₁?C₁₂的直鏈烴基或C₁?C₁₂的鹵素取代直鏈烴基，R₃～R₈分別獨立的選自氫基或鹵素，n≥5，0≤m≤5。該添加劑在硅負極表面發生聚合反應，形成穩定保護膜，提高硅負極/電解液界面的穩定性，提高硅負極表面保護膜的韌性，抑制電解液循環產氣和高溫儲存產氣，抑制硅負極材料膨脹，從而改善硅負極材料的粉化現象，大大提高了電池高溫儲存性能、常溫循環性能和高溫循環性能，保證鋰離子電池性能的優良發揮。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種抑制硅負極膨脹的添加劑、含有該添加劑的電解液及鋰離子電池。

背景技術

隨著數碼產品種類和數量迅速增多，新能源汽車在未來幾年中呈放量式的增長。根據《節能與新能源汽車產業發展規劃》，動力電池要求到2020年能量密度達300Wh/Kg，開發具有高能量密度的電池體系勢在必行。負極材料的能量密度對電池體系的制約尤為明顯，常用石墨負極理論克容量為372mAh/g，工業中開發出的產品已接近這一理論值。硅負極其理論克容量可達4200mAh/g，可能成為下一代負極材料，但該材料導電性和循環性能均較差，充放電過程中容易粉化，并且伴隨著巨大的體積膨脹效應。

為解決上述問題，對硅負極材料的改進主要有以下幾條路徑：

a)將硅材料納米化，制成硅納米顆粒、硅納米線/管、納米薄膜等一維和多位結構，例如以韓國三星SDI為代表的采用化學氣相沉積定向生長具有一定孔隙率的非晶硅薄膜，其克比容量可達3000mAh/g左右；

b)以日本信越化學、松下為代表的側重于采用硅氧化物與摻雜硅和碳材料為一體的制備硅負極材料，其可比容量可達1000mAh/g以上；

c)以中國上海杉杉、貝特瑞為代表的采用納米硅與碳材料復合技術制備硅碳負極材料，其克比容量可達500mAh/g以上。

上述三種技術路線最有可能首先工業化的是納米硅和碳材料復合技術路線，開發與之相匹配的電解液體系是其產業化發展的必然。

目前對于硅碳負極材料電解液的開發主要集中在解決電池循環穩定性以及電池充放電過程體積膨脹方面，適用于石墨負極材料的FEC、VC成膜添加劑對硅碳負極的電性能有一定作用。

因此，亟需提供一種提高硅負極界面穩定性、抑制循環產氣和高溫存儲產氣的鋰離子電池電解液的添加劑，從而提高硅負極電池的高溫存儲和循環性能。

發明內容

本發明的目的之一在于，提供一種能改善硅負極界面穩定性，抑制循環或高溫存儲產氣，達到提高硅負極鋰離子電池的高溫存儲、循環性能的鋰離子電池電解液的添加劑。

本發明的目的之二在于，提供一種含有上述抑制硅負極膨脹的添加劑，抑制循環或高溫存儲產氣，達到提高硅負極鋰離子電池的高溫存儲、循環性能的用于鋰離子電池的電解液。

本發明的目的之三在于，提供一種含有上述電解液，抑制循環或高溫存儲產氣，達到提高硅負極鋰離子電池的高溫存儲、循環性能的鋰離子電池。

為實現上述目的，本發明提供了一種抑制硅負極膨脹的添加劑，包括具有如結構式Ⅰ所示的化合物：

其中，R₁、R₂分別獨立的選自C₁-C₁₂的直鏈烴基或C₁-C₁₂的鹵素取代直鏈烴基，R₃～R₈分別獨立的選自氫基或鹵素，n≥5，0≤m≤5。