[发明专利]适用于硅碳负极的锂电池电解液和锂电池

说明书

本公开涉及一种适用于硅碳负极的锂电池电解液和锂电池，所述锂电池电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括氟代苯甲酸酐，所述氟代苯甲酸酐的质量占电解液总质量的0.1‑5％。本公开提供的锂电池电解液能够提高电池的循环寿命和安全性。

技术领域

本公开涉及锂电池技术领域，具体地，涉及一种适用于硅碳负极的锂电池电解液和锂电池。

背景技术

随着对锂离子动力电池能量密度要求的提高，要求锂离子电池的正负极材料具有更高的容量，近年来，硅材料因其具有较高的容量而被得到越来越多的关注。纯硅的理论克容量可达4200mAh/g，可替代现有的石墨作为下一代的负极材料，但由于该材料在充放电过程中会发生高达300％以上的体积膨胀，因而会引起材料粉化，从而导致其导电性能和循环性能变差。为了缓解膨胀，考虑将硅材料与碳材料进行复合，形成硅碳材料，可在一定程度上保证了负极材料的高容量的同时又减小了膨胀，使得负极材料的循环性能得到提升。

现有技术使用硅碳复合材料来缓解硅材料在充放电过程中的膨胀，但该方法仍然无法有效解决体积膨胀对材料结构和电极界面造成的不可逆破坏，循环性能仍然无法满足动力电池实用化的需求；同时，由于近年来对动力电池能量密度要求的提高，这就要求提高正负极材料克容量，目前高镍正极和硅碳负极因其具有较高的容量而被逐步商业化应用，由此引发的电池的安全性问题会越来越严重。

一方面，由于硅碳材料在充放电过程中的膨胀，导致负极表面SEI膜(中文名称：固体电解质界面膜)不断破裂、修复，使得SEI膜厚度增加且均匀性差，从而引起负极阻抗增大，导电性能变差，容量损失率增加；另一方面，由于电池能量密度的提高，由此带来的电池安全问题愈发突出。因此，亟需一种能提高硅碳负极锂离子电池循环性能和安全性能的电解液。

发明内容

本公开的目的是提供一种适用于硅碳负极的锂电池电解液和锂电池，本公开提供的锂电池电解液能够提高电池的循环寿命和安全性。

为了实现上述目的，本公开提供一种适用于硅碳负极的锂电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括氟代苯甲酸酐，所述氟代苯甲酸酐的质量占电解液总质量的0.1-5％，优选占0.5-3％。

可选的，所述氟代苯甲酸酐为由含氟基团R取代苯甲酸酐苯环上的氢所得，所述含氟基团R为-F或-CF₃。

可选的，每个氟代苯甲酸酐上具有多个相同或不同的含氟基团R。

可选的，所述氟代苯甲酸酐的结构式选自如式(i)-(iii)中的一种或多种：

可选的，所述添加剂还包括氟代碳酸乙烯酯，所述氟代碳酸乙烯酯的质量占电解液总质量的0.1-5％。

可选的，所述添加剂还包括碳酸亚乙烯酯，所述碳酸亚乙烯酯的质量占电解液总质量的0.1-5％。

可选的，所述有机溶剂选自环状碳酸酯和线性碳酸酯中的一种或多种。

可选的，所述线性碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯中的一种或多种，所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的一种或多种。

可选的，所述锂盐包括LiPF₆，包括或不包括其它锂盐，所述其它锂盐选自LiBOB、LiDFOB、LiClO₄和LiBF₄中的一种，所述电解液中LiPF₆的浓度为0.7-1.3mol/L，所述其它锂盐的总浓度为0-0.5mol/L。

本公开还提供一种锂电池，所述锂电池包括正极、负极、隔膜和本公开所提供的适用于硅碳负极的锂电池电解液。

本公开具有如下优点：