[发明专利]一种电池电解液、制备方法及含有该电解液的硅负极电池

说明书

本发明公开了一种电池电解液、制备方法及含有该电解液的硅负极电池，电解液包括锂盐、有机溶剂，还包括功能添加剂，所述功能添加剂为氟代碳酸乙烯酯和4‑氯甲基‑1,3,2‑二氧硫杂环戊烷‑2‑氧化物。本发明在电解液中加入功能添加剂氟代碳酸乙烯酯和4‑氯甲基‑1,3,2‑二氧硫杂环戊烷‑2‑氧化物，通过电化学过程或化学过程在硅负极表面生成更薄且稳定的固体电解质相界面，两种添加剂组合使用，提高SEI膜的锂离子导电性，提高电池的循环性能和倍率性能，尤其是电池的低温性能。

技术领域

本发明涉及电池电解液技术领域，具体涉及一种电池电解液、制备方法及含有该电解液的硅负极电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、自放电小、工作电压范围宽、无记忆效应、使用寿命长、无环境污染等优点，已广泛应用电子产品和电动汽车以及储能领域，目前负极材料的应用主要以传统石墨材料为主，但石墨比容量已接近372mAh/g的理论值，难有提升的空间，从而限制了锂离子电池的能量密度，导致其难以满足日益增长的能量密度需求。

目前新型硅负极材料已经逐渐应用于电池中提高电池能量密度。但硅负极在电池循环过程中体积膨胀严重，导致负极表面的SEI膜不断破裂重组，造成电池容量衰减迅速，电解液消耗严重。

目前硅负极主要的研究方向是开发新型功能电解液添加剂，形成稳定的SEI膜，提高电池的循环性能。现在常用的电解液添加剂为FEC，效果有待继续改善，并且FEC添加剂形成的SEI膜很厚，不利于锂离子的传导，电池的低温性能差。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种电池电解液、制备方法及含有该电解液的硅负极电池。

本发明的技术方案如下所述：

本发明的第一个发明目的是提供一种电池电解液，其包括锂盐、有机溶剂，还包括功能添加剂，所述功能添加剂为氟代碳酸乙烯酯和4-氯甲基-1,3,2-二氧硫杂环戊烷-2-氧化物。其中4-氯甲基-1,3,2-二氧硫杂环戊烷-2-氧化物分子式为C₃H₅O₃SCl。

进一步方案，所述锂盐选自LiPF₆、LiBF₄、LiBOB、LiBC₂O₄F₂、LiClO₄、LiCF₃SO₃、LiN(FSO₂)₂、LiN(CF₃SO₂)₂ 中的至少一种。

进一步方案，所述有机溶剂选自碳酸酯类有机溶剂、醚类有机溶剂中的至少一种。

优选的，所述碳酸酯类有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙基甲基碳酸酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的至少一种。

所述醚类有机溶剂选自二氧五环、二氧六环、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二乙醚中的至少一种。

进一步方案，所述电池电解液中4-氯甲基-1,3,2-二氧硫杂环戊烷-2-氧化物的体积百分比为0.5-3%、氟代碳酸乙烯酯的体积百分比为1-5%。

本发明的第二个发明目的是提供一种电池电解液的制备方法，先将有机溶剂与锂盐混合后搅拌均匀得初混液，再在初混液中加入氟代碳酸乙烯酯（FEC）和4-氯甲基-1,3,2-二氧硫杂环戊烷-2-氧化物后搅拌均匀，即得到电池电解液。

进一步方案，所述初混液中锂盐的浓度为0.5-5mol/L；所述电池电解液中4-氯甲基-1,3,2-二氧硫杂环戊烷-2-氧化物的体积百分比为0.5-3%、氟代碳酸乙烯酯的体积百分比为1-5%。