[发明专利]一种含有非水电解液的硅碳锂离子电池及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种硅碳锂离子电池及其制备方法和用途。所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极包括正极活性物质、粘结剂和导电剂，所述负极包括负极活性物质和导电剂，所述电解液包括非水有机溶剂、导电锂盐和添加剂，所述的添加剂包括苯基硅烷类化合物、碳酸亚乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯；其中，其中苯基硅烷类化合物可更好的与正极络合形成类似保护层，使得正极结构更稳定，避免金属离子溶出催化电解液副反应分解；而碳酸亚乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯可在负极表面形成较好的SEI膜，供锂离子高效迁移。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种含有非水电解液的硅碳锂离子电池及其制备方法和用途。

背景技术

近年来，锂离子电池被广泛使用于数码、储能、动力、军用航天和通讯设备等领域。但随着电子设备的多元化和功能的多样化，人们对电子设备的续航能力要求越来越高。因此，提高锂离子电池的能量密度是当前的研究热点。

硅碳电池是提高电池能量密度的有效手段之一，而其中电解液是硅碳锂离子电池的主材之一，它在硅碳锂离子电池中起到传输Li⁺的作用。因此，电解液的研究与开发对硅碳锂离子电池来说至关重要，然而缓解硅负极膨胀、兼顾高低温性能的电解液并不容易开发。现阶段，电解液中添加剂的使用是解决以上问题的高效武器。但是，当前的电解液添加剂往往难以同时兼顾高低温性能。因此，迫切需要开发一种能够扩宽硅碳锂离子电池的使用温度以及延长电池循环寿命的高效添加剂。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的电解液添加剂抑制硅负极膨胀、高低温性能难兼顾的问题，提供了一种含有非水电解液的硅碳锂离子电池及其制备方法和用途。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种含有非水电解液的硅碳锂离子电池，所述硅碳锂离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极包括正极活性物质、粘结剂和导电剂，所述负极包括负极活性物质和导电剂，所述电解液包括非水有机溶剂、导电锂盐和添加剂，所述的添加剂包括苯基硅烷类化合物、碳酸亚乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯；

其中，所述的苯基硅烷类化合物与正极活性物质和导电剂质量之和的质量比大于0且小于等于0.06；所述的碳酸亚乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯与负极活性物质和导电剂质量之和的质量比大于0且小于等于0.05。

进一步地，所述碳酸亚乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯的质量比为20:1-1:20，例如为1:1-1:20。

进一步地，所述正极活性物质和导电剂的质量比为本领域公知的。

进一步地，所述负极活性物质和导电剂的质量比为本领域公知的。

进一步地，所述的苯基硅烷类化合物与正极活性物质和导电剂质量之和的质量比大于等于0.005且小于等于0.06，例如小于等于0.05、0.04、0.03、0.02、0.01、0.005；所述的碳酸亚乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯与负极活性物质和导电剂质量之和的质量比大于等于0.005且小于等于0.05，例如小于等于0.04、0.03、0.02、0.01、0.005。

进一步地，所述的苯基硅烷类化合物具有式(I)所示的结构通式：

其中，R₁、R₂相同或不同，各自独立地选自卤素、无取代或任选被一个、两个或更多个R_a取代的下列基团：C_1-12烷基、C_2-12烯基、C_2-12炔基、C_6-20芳基；每一个R_a相同或不同，彼此独立地选自卤素、C_1-12烷基。