[发明专利]一种抑制硅负极膨胀的添加剂以及含有该添加剂的电解液

说明书

本发明公开了一种抑制硅负极膨胀的添加剂和含有该添加剂的电解液及锂离子电池，抑制硅负极膨胀的添加剂包括具有如结构式Ⅰ所示的化合物：其中，R₁、R₂分别独立的选自C₁‑C₁₂的直链烃基或C₁‑C₁₂的卤素取代直链烃基，R₃～R₈分别独立的选自氢基或卤素，n≥5，0≤m≤5。该添加剂在硅负极表面发生聚合反应，形成稳定保护膜，提高硅负极/电解液界面的稳定性，提高硅负极表面保护膜的韧性，抑制电解液循环产气和高温储存产气，抑制硅负极材料膨胀，从而改善硅负极材料的粉化现象，大大提高了电池高温储存性能、常温循环性能和高温循环性能，保证锂离子电池性能的优良发挥。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种抑制硅负极膨胀的添加剂、含有该添加剂的电解液及锂离子电池。

背景技术

随着数码产品种类和数量迅速增多，新能源汽车在未来几年中呈放量式的增长。根据《节能与新能源汽车产业发展规划》，动力电池要求到2020年能量密度达300Wh/Kg，开发具有高能量密度的电池体系势在必行。负极材料的能量密度对电池体系的制约尤为明显，常用石墨负极理论克容量为372mAh/g，工业中开发出的产品已接近这一理论值。硅负极其理论克容量可达4200mAh/g，可能成为下一代负极材料，但该材料导电性和循环性能均较差，充放电过程中容易粉化，并且伴随着巨大的体积膨胀效应。

为解决上述问题，对硅负极材料的改进主要有以下几条路径：

a)将硅材料纳米化，制成硅纳米颗粒、硅纳米线/管、纳米薄膜等一维和多位结构，例如以韩国三星SDI为代表的采用化学气相沉积定向生长具有一定孔隙率的非晶硅薄膜，其克比容量可达3000mAh/g左右；

b)以日本信越化学、松下为代表的侧重于采用硅氧化物与掺杂硅和碳材料为一体的制备硅负极材料，其可比容量可达1000mAh/g以上；

c)以中国上海杉杉、贝特瑞为代表的采用纳米硅与碳材料复合技术制备硅碳负极材料，其克比容量可达500mAh/g以上。

上述三种技术路线最有可能首先工业化的是纳米硅和碳材料复合技术路线，开发与之相匹配的电解液体系是其产业化发展的必然。

目前对于硅碳负极材料电解液的开发主要集中在解决电池循环稳定性以及电池充放电过程体积膨胀方面，适用于石墨负极材料的FEC、VC成膜添加剂对硅碳负极的电性能有一定作用。

因此，亟需提供一种提高硅负极界面稳定性、抑制循环产气和高温存储产气的锂离子电池电解液的添加剂，从而提高硅负极电池的高温存储和循环性能。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种能改善硅负极界面稳定性，抑制循环或高温存储产气，达到提高硅负极锂离子电池的高温存储、循环性能的锂离子电池电解液的添加剂。

本发明的目的之二在于，提供一种含有上述抑制硅负极膨胀的添加剂，抑制循环或高温存储产气，达到提高硅负极锂离子电池的高温存储、循环性能的用于锂离子电池的电解液。

本发明的目的之三在于，提供一种含有上述电解液，抑制循环或高温存储产气，达到提高硅负极锂离子电池的高温存储、循环性能的锂离子电池。

为实现上述目的，本发明提供了一种抑制硅负极膨胀的添加剂，包括具有如结构式Ⅰ所示的化合物：

其中，R₁、R₂分别独立的选自C₁-C₁₂的直链烃基或C₁-C₁₂的卤素取代直链烃基，R₃～R₈分别独立的选自氢基或卤素，n≥5，0≤m≤5。