[发明专利]一种含硅烷基噁唑烷酮类锂离子电池电解液和电池

说明书

本发明涉及储能材料领域，尤其涉及一种含硅烷基噁唑烷酮类锂离子电池电解液和电池，包括锂盐、有机溶剂以及添加剂，所述添加剂至少包括一种硅烷基噁唑烷酮类化合物，所述硅烷基噁唑烷酮类化合物占电解液总重量的0.01%‑10%。本发明提供的电池在电解液中添加剂硅烷基噁唑烷酮类化合物，利用硅烷基噁唑烷酮类化合物的化学特性，可以及时可以除去电解液中多余的水和HF并且无不良反应产生，另外该类添加剂还可以在锂离子电池负极表面还原成膜，另外，噁唑烷酮基团在电池正极表面会发生聚合反应，形成致密的SEI膜，可以保护正极材料结构和防止金属离子的溶出，会进一步改善电池的常温循环及高温存储性能，提高电池的使用寿命。

技术领域

本发明涉及储能材料领域，尤其涉及一种含硅烷基噁唑烷酮类锂离子电池电解液和电池。

背景技术

锂离子电池由于具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命和无记忆效应等优点而引起了研究人员的关注，被广泛应用于消费类电子产品以及储能与动力电池中。在锂离子电池中，电解液是锂离子电池的重要组分，其重量占整个电池材料的15％，体积占32％，由此可见，电解液的性能本身及其与两电极的相容性直接影响到锂离子电池的性能。因此，电解液的研究与开发对锂离子电池性能的研究与发展至关重要。然而，至今电解液仍存在与正负极的相容性不高、安全性不稳定等突出问题。研究发现，添加剂的使用可以显著提高电池的某些性能，包括电极容量、倍率充放电性能、正负极匹配性能、循环性能或安全性能等。在功能添加剂中，负极成膜添加剂非常重要且使用较多，能够用于改善电池的倍率性能和循环寿命，目前常用的有碳酸亚乙烯酯和碳酸乙烯亚乙酯等，但是对于有机电解液中的水和HF却难以有所作用。有机电解液中水和酸(HF)的含量过高，不仅会导致LiFP₆的分解，而且会破坏SEI膜。当Al₂O₃、MgO、BaO和锂或钙的碳酸盐等作为添加剂加入到电解液中，它们将与电解液中微量的HF发生反应，降低HF的含量，阻止其对电极的破坏和对LiFP₆分解的催化作用，提高电解液的稳定性，从而改善电池性能。但这些物质去除HF的速度较慢，因此很难做到阻止HF对电池性能的破坏。而一些酸酐类化合物虽然能较快地去除HF，但会同时产生破坏电池性能的其它酸性物质。

公开号CN103280598B，一种锂离子电池及其电解液，包括所述锂离子电池的电解液包括锂盐﹑非水有机溶剂以及双希夫碱类化合物的添加剂，其中双希夫碱类化合物为芳香醛缩三乙烯四胺双希夫碱或芳香酮缩三乙烯四胺双希夫碱。该发明能抑制金属离子在负极极片表面的还原沉积，提高高温性能。但是，该方案无法有效除去电池中的水分和HF，并且在正极难以聚合成膜。

公开号CN105745779B，含有含甲硅烷基化合物的用于添加于电解液中的组合物、电解液以及锂离子二次电池，申请说明书中记载了分别包含1种以上的化合物(a)：含甲硅烷基化合物和1种以上的化合物(b)：碱性化合物和/或硅化合物的用于添加于电解液中的组合物。该发明提及甲硅烷基用于添加于电解液中能在维持电池的循环特性的同时提高转换效率，能降低气体产生量，但对水和产生的HF的去除能力没有提及。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种含硅烷基噁唑烷酮类锂离子电池电解液和电池。

利用硅烷基噁唑烷酮类化合物的化学特性，可以及时可以除去电解液中多余的水和HF并且无不良反应产生，另外该类添加剂还可以在锂离子电池负极表面还原成膜，另外，噁唑烷酮基团在电池正极表面会发生聚合反应，形成致密的SEI膜，可以保护正极材料结构和防止金属离子的溶出，会进一步改善电池的常温循环及高温存储性能，提高电池的使用寿命。

本发明第一方面提供了一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂以及添加剂，所述添加剂至少包括一种硅烷基噁唑烷酮类化合物；

所述含硅烷基噁唑烷酮类化合物的分子结构通式为：