[发明专利]一种用于硅锂离子电池的电解液添加剂的应用

说明书

本发明涉及一种用于硅锂离子电池的电解液添加剂及其应用，它的化学结构通式为：（1）；式中，R₁为H或甲基，R₂和R₃相互独立地为C1～C6烷基或烷氧基。通过采用特定结构的电解液添加剂，从而有利于在硅负极电极表面形成稳定的SEI膜，抑制SEI的持续生长，抑制在循环过程中由于硅负极体积效应引起的材料破裂和脱落引起的容量损失，提高长期循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明属于锂离子电解液领域，涉及一种电解液添加剂，具体涉及一种用于硅锂离子电池的电解液添加剂及其应用。

背景技术

锂离子电池已广泛应用于手机、数码相机和笔记本电脑等便携式电子设备，更有望成为近年来兴起的电动车和混合动力车的能源，具有重要的商业价值。目前商品化锂离子电池的正极材料以氧化物正极材料如LiCoO₂、LiMn₂O₄和LiFePO₄等为主；负极材料是石墨以及以石墨为前躯体的各种碳材料。虽然碳材料具有良好的可逆充放电性能，但是其理论容量低(372mAh/g)，高倍率充放电性能差；并且当电池过充电时，碳材料表面易形成锂枝晶，引起短路，产生安全隐患。

由于碳材料已经很难满足当今电子信息、能源技术飞速发展的需要，因此开发新型且可靠的高容量锂离子电池负极材料成为高性能锂离子电池发展的技术瓶颈。硅可作为锂离子电池的负极材料，并且以其高的质量比容量(4200mAh/g)和材料丰富、价格低廉等优点越来越受到重视。但是硅负极材料在嵌脱锂过程中产生巨大的体积变化，导致电极容量衰减快，循环性能差，难以商业化。纳米尺度的硅材料可望解决这一问题。近年来，许多硅纳米材料已被合成，并且有效地提高了硅基负极材料的电化学性能。

在电池充电化成过程中，会有电解液分解并在负极表面形成一层电子绝缘的固态电解质界面(SEI)膜。在电池的后续使用过程中，由于各种可能的因素，这层SEI膜会持续生长，导致负极导电性变差。其它方面的一些原因也会导致电池内阻变大。极化和电池内阻变大的结果，使电池的循环性能下降。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种用于硅锂离子电池的电解液添加剂。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于硅锂离子电池的电解液添加剂，它的化学结构通式为：

式中，R₁为H或甲基，R₂和R₃相互独立地为C1～C6烷基或烷氧基。

优化地，R₁为H。

进一步地，R₂和R₃相互独立地为C1～C6烷基。

进一步地，R₂和R₃均为甲基。

本发明的又一目的在于提供一种上述用于硅锂离子电池的电解液添加剂的应用，将所述电解液添加剂加入电解液中即可，所述电解液添加剂在所述电解液中的体积百分比为1～20％，所述电解液包括锂盐和有机溶剂。

优化地，所述锂盐为LiPF₆，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲基乙基酯(即碳酸甲乙酯)按体积比1:1:1组成的混合溶剂。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明用于硅锂离子电池的电解液添加剂，通过采用特定结构的电解液添加剂，从而与硅负极相适配而在其表面形成稳定的SEI膜，抑制SEI的持续生长，抑制在循环过程中由于硅负极体积效应引起的材料破裂和脱落引起的容量损失，提高长期循环性能和倍率性能。

附图说明

图1为实施例1、2和对比例1中制得的电池长期循环性能对比图；