[发明专利]一种锂离子电池电解液

说明书

本发明提供了一种可改善硅碳基锂离子电池循环性能的复合型电解液。所述复合型电解液包括有机溶剂、锂盐和电解液添加剂，其中，所述电解液添加剂包括氟代丙磺内酯、双三氟甲烷磺酰亚胺锂和链状亚硫酸酯类化合物。本发明的锂离子电池电解液能有效改善硅碳基锂离子电池的循环性能，并且电池的内阻变化小。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池电解液。

背景技术

锂离子电池由于具备工作电压高、循环寿命长、能量密度大、无记忆效应以及环境友好等优点而成为最理想的电源之一。随着新能源汽车的发展，对高能量密度锂离子电池的需求也越来越迫切。硅作为合金类负极材料，因其具有最高的理论比容量(4200mAh/g)和较低的脱锂电位(0.5V)，而成为锂离子电池碳基负极升级换代的富有潜力的选择之一。但是硅基负极在充放电过程中会发生巨大的体积变化并且自身电导率低，导致电池容量快速衰减。并且硅基负极材料本身结构不稳定，容易与电解质发生化学和电化学反应，使得电极材料结构崩塌以及电解质分解，导致电池性能衰减。因此，优化硅基负极/电解质界面性质，对改善硅基锂离子电池性能是十分重要的。

众所周知，锂离子电池在首次充电过程中，由于溶剂分子的分解，在电极/电解质界面上会形成一层覆盖于电极材料的钝化层——固体电解质界面膜(SEI膜)。SEI膜的性质对锂离子电池的性质起着重要作用。但是，硅基负极在常规的LiPF₆电解液中难以形成稳定的SEI膜，伴随着电极结构的破坏，在暴露出的硅表面不断形成新的SEI膜，加剧了硅的腐蚀和容量衰减。研究表明，通过在电解液中加入添加剂，以形成具有优良性质的界面膜，是实现硅基锂离子电池的高性能化(循环稳定性、高低温性、安全性、倍率性等)的一个十分有效的手段。因此，为了满足高能量密度的需求，确有必要开发一种新型的锂离子电池电解液，以改善硅碳基锂离子电池的电化学性能，进而满足市场的需要。

发明内容

为了改善现有技术的不足，本发明的目的是提供一种锂离子电池电解液，其可有效改善硅碳基锂离子电池的循环性能，所述电解液包括：非水有机溶剂、锂盐和电解液添加剂；其中，所述电解液添加剂包括三种添加剂，其中，第一种添加剂为氟代丙磺内酯；第二种添加剂为双三氟甲烷磺酰亚胺锂；第三种添加剂为链状亚硫酸酯类化合物。

其中，所述第一种添加剂为具有式(I)所示结构的氟代丙磺内酯；

根据本发明的实施方案，所述第一种添加剂在电解液中的含量为0.1wt％～5.0wt％，优选0.1wt％～3.0wt％。

所述第二种添加剂为具有式(II)所示结构的双三氟甲烷磺酰亚胺锂：

(CF₃SO₂)₂NLi

II

根据本发明的实施方案，所述第二种添加剂在电解液中的含量为0.1wt％～2.0wt％，优选0.1wt％～1.0wt％。

所述第三种添加剂为具有式(III)所示结构的链状亚硫酸酯类化合物；

其中，R₁、R₂相同或不同，彼此独立地选自无取代或被一个、两个或更多个卤素取代的C_1-12烷基，所述卤素选自F、Cl、Br或I。

根据本发明的实施方案，式(III)中R₁、R₂相同或不同，彼此独立地选自无取代或被一个、两个或更多个卤素取代的C_1-6烷基；

其中，所述卤素优选为F。