[发明专利]一种匹配硅碳负极材料的锂离子电池高温高安全电解液

说明书

本发明涉及一种匹配硅碳负极材料的锂离子电池高温高安全电解液。该电解液包括溶剂、锂盐、负极成膜添加剂和阻燃添加剂，负极成膜添加剂为碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯以质量比1:(1‑5)组成的混合物，其添加量占电解液总质量的5‑10％；所述阻燃添加剂为甲基膦酸二甲酯、磷酸三苯酯、乙氧基(五氟)环三磷腈中的一种或几种，其添加量占电解液总质量的1‑3％。该电解液中，溶剂、锂盐、添加剂的组成适宜，锂盐和碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯组成的复合添加剂可与硅碳负极形成强韧、致密的SEI膜，其能够耐受硅碳负极的体积膨胀，表现出与硅碳负极良好的兼容性。

技术领域

本发明属于锂离子电池的电解液领域，具体涉及一种匹配硅碳负极材料的锂离子电池高温高安全电解液。

背景技术

随着能源和环境问题的日趋紧迫，太阳能、风能、核能等新能源形式的开发和应用已受到社会各界的广泛关注。但要充分利用上述能源并将它们转换为电能，亟待解决的是绿色能源储备技术。在这样的背景下，二次电池应运而生。其中，锂离子电池作为新型二次电池，以其优越的性能逐渐成为近些年来国内外研究的热点。与其他二次电池相比，锂离子电池具有能量密度大、循环寿命长、低污染等显著优势。因此，问世以来就一直受到研究人员的青睐。经过近些年的发展，锂离子电池已广泛用于录像机、移动电话、笔记本电脑等电子产品中，而且市场需求量与日俱增。

锂离子电池按电解质所处状态不同可分为液态锂离子电池和固态锂离子电池。目前市场上常见的锂离子电池大部分是液态锂离子电池。液态锂离子电池中，电解液对锂离子电池的电性能具有重要影响，良好的电解液能促进稳定、一致性好的SEI膜的形成，从而能够减少锂枝晶的产生并提高电池的循环性能。

现有电解液在应用于石墨负极时一般具有良好的表现。但石墨负极的能量密度较低，已难以满足市场需求。硅碳负极材料作为高能量密度负极材料，在锂离子电池中的应用日趋广泛，但硅碳负极材料在电化学反应过程中的体积膨胀较大，非常容易破坏充放电过程中形成的SEI膜，进而导致电池的循环性能变差。

公布号为CN108832180A的中国专利申请公开了一种用于高电压-硅碳体系锂离子电池的电解液，该电解液包括有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，添加剂包含己二腈、亚硫酸丙烯酯和硫酸锂。该电解液所使用的添加剂共同作用可以使电解液在阴极表面成膜，减少溶剂被氧化的情况。但是该电解液并不具有高温适用性，且未提供放电后的容量以及大倍率充放电后的容量保持率。总之，现有电解液与硅碳负极的兼容性较差，导致相应锂离子电池的循环性能有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种匹配硅碳负极材料的锂离子电池高温高安全电解液，以解决现有电解液与硅碳负极的兼容性较差的问题。

为实现上述目的，本发明的匹配硅碳负极材料的锂离子电池高温高安全电解液所采用的技术方案是：

一种匹配硅碳负极材料的锂离子电池高温高安全电解液，包括溶剂、锂盐、负极成膜添加剂和阻燃添加剂，负极成膜添加剂为碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯以质量比1:(1-5)组成的混合物，其添加量占电解液总质量的5-10％；所述阻燃添加剂为甲基膦酸二甲酯、磷酸三苯酯、乙氧基(五氟)环三磷腈中的一种或几种，其添加量占电解液总质量的1-3％。

本发明提供的匹配硅碳负极材料的锂离子电池高温高安全电解液，溶剂、锂盐、添加剂的组成适宜，在该电解液的溶剂中，锂盐和碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯组成的复合添加剂可与硅碳负极形成强韧、致密的SEI膜，其能够耐受硅碳负极的体积膨胀，表现出与硅碳负极良好的兼容性。

在高能量密度电池的正常工作中，电池内芯的工作温度经常会上升到50℃以上，在该高温条件下，硅碳负极的SEI膜会加剧破坏，导致电池的循环性能下降，而该电解液具有良好的高温适用性，可提高与硅碳负极的高温兼容性，进而可使硅碳负极的优点得以充分发挥。