[发明专利]用于含硅电极的电解质体系

说明书

一种制备包含含硅阳极的电化电池的方法包括：形成包含含硅阳极和第一电解质体系的第一电化电池，将含硅阳极预锂化以在所述第一电化电池中产生预锂化阳极，以及形成包括预锂化阳极和第二电解质体系的第二电化电池。第一电解质体系包括含量大于5wt％的氟化溶剂和第一盐；且第二电解质体系包括烃和第二盐。形成第二电化电池可包括从第一电化电池移除第一电解质体系并将第二电解质引入空的第一电化电池；或者从第一电化电池中移除预锂化阳极，并用预锂化阳极和第二电解质体系构建第二电化电池。

背景技术

该部分提供与本公开相关的背景技术信息，其不一定为现有技术。

本公开涉及用于具有含硅电活性材料的电化电池的二元电解质体系，以及涉及包括二元电解质体系的电极和电化电池的制备的方法。

作为背景技术，高能量密度的电化电池(例如锂离子电池)可以用于各种消费产品和车辆，例如混合电动汽车(HEV)和电动汽车(EV)。典型的锂离子电池包括第一电极(例如，阴极)、第二电极(例如，阳极)、电解质材料和隔膜。通常，堆叠的锂离子电池电芯电连接以增加总输出。传统的锂离子电池通过在负极和正极之间可逆地传递锂离子来操作。隔膜和电解质设置在负极和正极之间。电解质适于传导锂离子，且其可为固体或液体形式。在电池充电期间，锂离子从阴极(例如，正极)移动至阳极(例如，负极)，并且在电池放电时其以相反方向移动。

阳极和阴极材料与电解质的接触可在电极之间产生电势。当电极之间的外电路中产生电子流时，电势通过电池电芯内的电化学反应来维持。电池堆内的每个负极和正极连接至集电器(其通常为金属，例如用于阳极的铜和用于阴极的铝)。在电池使用期间，与两个电极相关联的集电器通过外电路相连接，该外电路允许电子产生的电流在电极之间通过以补偿锂离子的传输。

许多不同的材料可用于制造锂离子电池的组件。例如，用于锂电池的阴极材料通常包含可以嵌入锂离子的电活性材料，例如尖晶石类型的锂-过渡金属氧化物或混合氧化物，例如包括尖晶石LiMn₂O₄、LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn_1.5Ni_0.5O₄、LiNi_(1-x-y)Co_xM_yO₂(其中0＜x＜1，y＜1，且M可为Al、Mn等)或磷酸铁锂。电解质通常含有一种或多种锂盐，其可在非水溶剂中溶解和离子化。负极通常包括锂插入材料或合金主体材料。例如，用于形成阳极的典型电活性材料包括锂-石墨插层化合物、锂-硅插层化合物、锂-锡插层化合物和锂合金。

某些阳极材料具有特别的优势。虽然石墨化合物是最常见的，但具有高比容量(与传统石墨相比)的阳极材料越来越受关注。例如，硅具有最高的已知锂理论充电容量，使其成为可充电锂离子电池最有前途的材料之一。然而，包含硅的阳极材料可能存在明显的缺陷。例如，体积膨胀会导致电接触和电极活动的丧失。对于含硅电极的商业可行性所需的负载密度水平尤其如此。

在某些情况下，氟化基电解质体系已用于改善含硅阳极材料的循环性能并促进保护性固体电解质界面(SEI)层的初步形成。然而，包括这种氟化基电解质体系的锂离子电池在某些情况下也具有包括析气在内潜在缺点。对于密封的软包电池，这种析气可能特别令人关注。因此，期望开发用于高能电化电池的可靠的高性能材料，例如，其允许使用高浓度的氟化基电解质体系并最小化或减少析气副反应，从而类似地抑制或最小化由此产生的负效应。为了长期和有效使用，含有硅的阳极材料应当能够最小化容量衰减并且最大化充电容量以长期用于锂离子电池。

发明内容

本部分提供了对本公开的总体概述，但并未全面公开其全部范围或其所有特征。