[发明专利]硅基锂离子电池电解液和锂离子二次电池

说明书

本发明涉及锂离子二次电池领域，公开了一种硅基锂离子电池电解液和锂离子二次电池。所述锂离子电池电解液含有电解质盐、非水溶剂和第一添加剂，其中，所述第一添加剂为含硫和/或含磷的不饱和杂环化合物。该电解液能够提高硅碳负极材料的循环性能和高温性能。

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池领域，具体涉及了一种硅基锂离子电池电解液和锂离子二次电池。

背景技术

近年来，市场对锂离子电池的性能要求越来越高，一方面便携电子产品集成度的提高增加了能耗，另一方面电动汽车的兴起也要求电池具有更长的续航能力，电池问题已经成为制约行业发展的关键因素。

硅是目前发现的比容量最高的锂离子电池负极材料，理论比容量为4200mAh/g，是一种最有潜力的负极材料，但是硅作为锂离子电池负极应用存在一些瓶颈，第一个问题就是硅在反应中会出现体积膨胀的问题，从而会形成负极材料脱落，影响循环性能和与导电剂粘结剂的接触。第二个问题是硅表面的固体电解质界面膜(SEI膜)比较厚且不均匀。

现有硅负极材料使用的有效成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯(FEC)，配方中使用高含量的FEC做为成膜添加剂来应对硅负极在循环过程中的材料膨胀严重的情况，然而FEC在高温下容易分解产气，影响电池的高温存储和高温循环性能。

研究和开发一种硅基锂离子电池电解液具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有锂离子电池高温存储和高温循环性能差的缺陷问题，提供一种硅基锂离子电池电解液和锂离子二次电池。本发明的电解液能够大幅提高硅碳负极材料的循环性能和高温性能。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种硅基锂离子电池电解液，该锂离子电池电解液含有电解质盐、非水溶剂和第一添加剂，其中，所述第一添加剂为含硫和/或含磷的不饱和杂环化合物。

本发明第二方面提供了一种锂离子二次电池，包括：极芯和电解液；其中，所述电解液为本发明的硅基锂离子电池电解液。

通过上述技术方案，本发明优化了电解液的配方，本发明的电解液能够在硅基负极(硅碳负极材料)表面形成三维导电网络，能够提高硅碳负极材料的循环性能和高温性能，使得该锂离子二次电池具有更高的容量保持率以及更低的厚度膨胀率。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种硅基锂离子电池电解液，该锂离子电池电解液含有电解质盐、非水溶剂和第一添加剂，其中，所述第一添加剂为含硫和/或含磷的不饱和杂环化合物。

在本发明所述的电解液中，通过选用特定的添加剂，使得含有该添加剂的电解液能够在使用硅碳负极材料作为负极的表面形成三维导电网络，能够提高硅碳负极材料的循环性能和高温性能，因此，能够达到提高锂离子二次电池的容量保持率以及能够使得锂离子二次电池的厚度膨胀率更低。

根据本发明，所述第一添加剂为式(1)-(6)所示化合物中的至少一种：