[发明专利]锂离子电池

说明书

本发明属于新能源技术领域，特别是涉及一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜以及非水电解液，所述负极包括负极活性材料，所述负极活性材料中包含硅基材料；所述非水电解液包括如结构式1所示的环状二磺酸酯类化合物和如结构式2所示的不饱和磷酸酯类化合物，结构式1和结构式2在硅基负极形成的SEI膜组分相互穿插，相互影响，最终形成马赛克(Mosaic))模型的保护膜。它既有效传导锂离子，消耗循环过程中产生的气体，又能增强硅基活性材料的接触，抑制了其体积效应，减小副反应的发生，有效保护硅基负极界面，从而改善电池在循环过程中的气胀和阻抗增长，提升负极含硅基活性材料的锂离子电池的循环性能。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，特别是涉及一种锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因其具有工作电压高、工作温度范围广、能量密度和功率密度大、无记忆效应和循环寿命长等优点，不仅在手机、笔记本电脑等3C数码产品领域得到了广泛的应用，同时也在新能源汽车和储能领域具有广阔的应用市场。近年来伴随着新能源领域的快速发展，非水电解液锂离子电池的应用也得到飞跃式增长。尽管包含非水电解液的动力电池已经实现商业化，但终端用户对于续航里程的提升还存在迫切要求，为此，动力电池还需进一步提高其能量密度。

从材料角度出发，当前提升电池能量密度的方法主要有：一是提高正极材料的充电上限电压，从而提升电池容量；另一种是开发克容量更高的正、负极材料，如Ni≥60％的三元材料，硅基负极材料的开发与应用等。其中，硅基负极材料因为其具有远高于石墨负极材料的理论比容量，使得其成为提高锂离子电池能量密度的一个重要发展方向。然而与石墨负极相比，硅基负极在循环过程中存在很大的体积效应(＞300％)，与锂合金化后，硅晶体体积出现明显的变化，使得硅基负极表面的固态电解质界面膜(SEI膜)在电池循环过程中不断地发生破裂和重生，导致电解液的消耗和活性锂的损失，界面阻抗增加，从而恶化循环性能。同时，在锂离子电池充放电过程中由于副反应的反生，会产生大量的还原性气体，造成电池鼓胀，破坏电池内部的物理接触，急剧恶化循环性能，并且当电池内部的气体积累到一定程度可能会使电池爆炸，还会带来安全隐患。

日本电气株式会社在中国的申请专利CN03132755.9公开了一种至少包括两个磺酰基的环状磺酸酯的锂离子电池，其电解液可抑制锰酸锂/石墨电池中正极的锰离子溶出，从而改善循环性能，同时改善电池的存储特性，如抑制存储阻抗的增加，电量保持等，但是发明人发现，在三元/石墨体系中，该种电解液可改善存储性能，但是对于循环性能的恶化非常明显。专利文献201410534841.0公开了一种含叁键的磷酸酯化合物添加剂，能够明显提高电池的高温性能。但本专利发明人实验发现，含叁键的磷酸酯化合物会明显增大电池阻抗，这种缺陷极大限地限制了其在动力电池中的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有的硅基负极的锂离子电池气胀和阻抗增长导致循环性能变差的问题，提供一种锂离子电池。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜以及非水电解液，所述负极包括负极活性材料，所述负极活性材料中包含硅基材料；

所述非水电解液包括如结构式1所示的环状二磺酸酯类化合物和如结构式2所示的不饱和磷酸酯类化合物，

其中，结构式1中，Q表示氧原子、亚甲基或单键；A表示取代或无取代的碳原子数1～6的亚烷基、羰基、亚硫酰基、碳原子数1～6的氟代亚烷基、氟取代或未取代的含有醚基的碳原子数为2～6的碳链；B表示取代或无取代的亚烷基、碳原子数1～6的氟代亚烷基或氧原子；