[发明专利]一种硅基负极电解液、制备方法及其锂离子电池

说明书

本发明公开了一种硅基负极电解液、制备方法及其锂离子电池，其中所述硅基负极电解液，包括：17～20重量份的锂剂，所述锂剂包括六氟磷酸锂、双二氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、四氟硼酸锂中的至少三种；70～82.5重量份的非水主溶剂；以及0.5～10重量份的非水主溶剂添加剂。本发明的硅基负极电解液可以较优适用于高硅锂电池体系(硅含量≥9％)，解决了现有技术中硅基负极所用电解液产气、循环容量衰减较快等问题。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种硅基负极电解液、制备方法及其锂离子电池。

背景技术

硅基材料体积膨胀较大，循环过程中会发生颗粒破碎，伴随着SEI膜的不断重组修复从而加剧电解液的消耗。随着硅含量的不断升高，提升FEC的含量成为提高电池的电化学性能的主要途径。但是FEC含量的增加会导致电芯产气加剧，增加电池使用安全风险，并且伴随循环等电化学过程进行电解液消耗加剧，目前的电解液并不能达到预期效果。

随着锂离子电池的快速发展，对于能量密度的需求逐渐提升，硅负极材料由于其高克容(4200mAh/g)炙手可热。但是其充电效率以及循环寿命次数较低，自身膨胀率可达300％。主要原因是其在循环过程中，巨大的体积变化容易引起硅颗粒的破碎粉化，导致不稳定的SEI膜在破碎的新鲜表面不断生成，进而使电池容量衰减较快。为了缓解这些缺陷，材料厂通过纳米化、预锂化和预镁化等途径降低硅膨胀造成的影响，起到了一定的效果。但是电解液作为锂离子电池的“血液”在硅负极的广泛应用推广中至关重要，合适的电解液对电池的性能的提升较大，因此适用于硅负极体系电解液的开发成为当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可以不断地在负极侧形成均匀致密稳定的SEI膜的硅基负极电解液、制备方法及其锂离子电池，以解决现有技术中硅基负极所用电解液产气、循环容量衰减较快等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种硅基负极电解液，包括：

17～20重量份的锂剂，所述锂剂包括六氟磷酸锂、双二氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、四氟硼酸锂中的至少三种；

70～82.5重量份的非水主溶剂；

以及0.5～10重量份的非水主溶剂添加剂。

进一步地，所述非水主溶剂包括氟代溶剂。

进一步地，所述非水主溶剂包括氟代碳酸甲乙酯、氟代碳酸二甲酯、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、氟代己二腈、氟代环状碳酸酯、氟代甲基乙基砜、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、己二腈中的任意一种或多种。

进一步地，所述非水主溶剂包括氟代碳酸甲乙酯、氟代碳酸二甲酯、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、氟代己二腈、氟代环状碳酸酯、氟代甲基乙基砜、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、己二腈中的至少三种。

进一步地，多种所述非水主溶剂的添加量相同。

进一步地，所述非水主溶剂添加剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯、3-(三甲基硅氧基)丙腈、2-丁烯腈1,3,6-己烷三甲腈、含硫杂环硼酸酯、硝酸锂、硫酸乙烯酯、丁磺酸内酯、氟代磷酸酯中的任意一种或多种。

进一步地，所述非水主溶剂添加剂包括1,3丙磺内酯，所述1,3丙磺内酯的添加量小于3重量份。用来解决电池在循环过程中的高温循环以及存储产气等问题。

进一步地，所述锂剂为双二氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂和六氟磷酸锂。

一种上述的硅基负极电解液的制备方法，包括以下步骤：