[发明专利]一种硅基负极电解液及锂离子动力电池

说明书

本发明公开一种硅基负极电解液及锂离子动力电池，该硅基负极电解液包括：锂盐、含氟化醚的有机溶剂、成膜添加剂、除气添加剂和硝酸锂；其特征在于，所述成膜添加剂为二氟磷酸锂和五氟苯基异氰酸酯(PFPI)。本发明中电解液所用锂盐以高电导率的双氟磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂为主要成分，这三种锂盐混合可以在较高的电压和温度下工作，且二氟草酸硼酸锂可以同时在正负极形成SEI膜，即使在不添加别的成膜添加剂的情况下电池依然有不错的电化学性能，且由于氟化醚和己二腈的存在，该电解液也具有一定的抗氧化能力；除气添加剂的存在可以降低电池在循环过程中和高温存储过程中产气量。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种硅基负极电解液及锂离子动力电池。

背景技术

随着新能源汽车的逐渐发展，当前动力电池的能量密度难以满足汽车高续航的要求，为了提高动力电池的能量密度，大部分动力电池厂家都逐步使用理论克容量很高的硅基负极材料。虽然硅基负极具有很高的理论容量，但是硅基负极由于具有很大的体积膨胀而导致负极表面的SEI膜不断破裂与形成，因此其循环性能较差。因此配备性能良好的电解液对于使用硅基负极的电池显得尤为重要。目前常用的动力电池电解液的主要组成成分有锂盐、有机溶剂以及添加剂，其中所用的锂盐以六氟磷酸锂为主，有机溶剂主要为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯等碳酸酯类类溶剂，而常见的添加剂主要为成膜添加剂、阻燃添加剂、过充添加剂、高低温添加剂以及除气添加剂，其中常见的添加剂有碳酸乙烯酯，氟代碳酸酯、联苯、环己基苯以及二氟磷酸锂以及硫酸乙烯酯。

目前硅基电解液锂盐还是六氟磷酸锂为主，溶剂是以碳酸酯类溶剂混合氟代碳酸乙烯酯溶剂为主，该类电解液在电池循环过程中容易不断形成SEI膜，使得电池容量衰减很快，电池内阻不断增大，且氟代碳酸乙烯酯在高温状态下容易发生脱氟反应，产生氟化氢，会产生较多气体。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种硅基负极电解液及锂离子动力电池。本发明采用在电解液添加氟化醚、除气添加剂和硝酸锂来改善电池的循环性能。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

一种硅基负极电解液，包括：锂盐、含氟化醚的有机溶剂、成膜添加剂、除气添加剂和硝酸锂；其中，所述成膜添加剂为二氟磷酸锂(LiPF₂O₂)和五氟苯基异氰酸酯(PFPI)。

作为本发明一优选技术方案，所述锂盐浓度为0.8-3mol/L。

进一步地，所述锂盐浓度为0.9-2.5mol/L。

作为本发明一优选技术方案，所述锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF₆)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)中的一种或多种。

作为本发明一优选技术方案，所述有机溶剂由环状碳酸酯、链状碳酸酯、氟代碳酸酯以及氟化醚溶剂组成，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)的一种或两种，其所占电解液的质量分数为10％-40％。优选的，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯(EC)。

作为本发明一优选技术方案，所述链状碳酸酯为碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)碳酸二乙酯(DEC)中的一种或两种以上，其所占电解液的质量分数为20％-50％。优选的，链状碳酸酯为EMC。

作为本发明一优选技术方案，所述的氟代碳酸酯类以氟代碳酸乙烯酯(FEC)为主，其所占电解液质量分数的0％-15％，所述的氟化醚为氢氟醚四氟乙基四氟丙基醚(HFE)和六氟异丙基乙醚(HFPE)中的一种或两种，主要用为硝酸锂的助溶剂，其所占电解液质量的1％-10％。

作为本发明一优选技术方案，所述成膜添加剂含量占电解液质量的0.5-4％。优选地，二氟磷酸锂(LiPF₂O₂)和五氟苯基异氰酸酯(PFPI)质量比为1:1。