[发明专利]一种三元正极材料与负极硅氧-碳复合负极材料锂离子电池用非水电解液

说明书

本发明属于锂电子电池领域，公开了一种三元正极材料与负极硅氧‑碳复合负极材料锂离子电池用非水电解液，包括非水有机溶剂、电解质锂盐与电解液添加剂；所述非水有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯；所述电解液添加剂碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3‑丙磺酸内酯、碳酸乙烯亚乙酯和二氟磷酸锂。发明非水电解液内包含了环状碳酸脂、负极成膜剂、正极成膜剂与三种锂盐，本发明所述的锂离子非水电解液能应用于提升高温与常温循环性能。

技术领域

本发明属于锂电子电池领域，公开了一种三元正极材料与负极硅氧-碳复合负极材料锂离子电池用非水电解液，发明非水电解液内包含了环状碳酸脂、负极成膜剂、正极成膜剂与三种锂盐。

背景技术

锂离子电池因具携带方便、优异的循环性能与自放电低等优势，已广泛的应用于现代人的生活中。锂离子电池主要由正极、负极、隔离膜与非水电解液所构成。正极部分主要由钴酸锂为主。负极材料则以石墨体系为主。

为提升锂离子电池的能量密度，最简易的做法即是变更锂电池的正负极材料，镍钴锰三元正极材料(化学式为(LiNi_xCo_yMn_zO₂，简称NMC，其中0X1， 0Y1，0Z1)不仅具有高能量密度、热稳定性佳、成本低与安全性高等特点，已成为目前应用于高能量密度的正极材料。除正极材料外，负极的选择也是提升锂离子电池能量密度的方向之一，目前市面上的锂离子电池负极材料主要以石墨体系为主，然而目前石墨的实际比容量已非常接近石墨的理论比容量 (～372mAh/g)，已无提升空间，需进一步开发新的负极材料。相较于石墨，硅氧负极具有高比容量(～1300mAh/g)，能有效提升锂电池能量密度，然而硅氧(SiO_x) 负极则因体积膨胀效应大，使电池于充放电过程中造成SEI膜剧增，进而恶化电池性能，严重影响锂电池的性能发挥。为解决硅氧负极体积膨胀效应的问题，目前最常见的作法是与石墨混合成硅氧-碳复合材料(SiO_x/C，比容量约为 450mAh/g～600mAh/g)，以减缓硅的体积膨胀效应。虽说使用此两种正负极材料有助于提升能量密度，然而正极材料容易于循环过程或是高温储存过程中产生钴离子/锰离子溶出，造成硅氧-碳负极表面固体电解质接口(SEI)膜被破坏，进而造成高温产气/电池电压剧烈下降等缺点。

发明内容

本发明提出一种应用于三元正极材料与负极硅氧-碳复合负极材料、良好的循环性能的锂离子电池高电压用的非水电解液，能有效改善三元正极材料与负极硅氧-碳复合负极材料非水电解液中于正负极成膜的稳定性，有效抑制正负极氧化分解与高温产气，从而提高常温循环寿命，高温储存等特点。

本发明专利采用的技术方案为：

一种三元正极材料与负极硅氧-碳复合负极材料锂离子电池用非水电解液，包括非水有机溶剂、电解质锂盐与电解液添加剂；所述非水有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯；所述电解液添加剂碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3- 丙磺酸内酯、碳酸乙烯亚乙酯和二氟磷酸锂。

进一步的，所述电解质锂盐包括六氟磷酸锂；

进一步的，所述六氟磷酸锂的浓度为1～1.3mol/L。

进一步的，所述电解质锂盐包括双氟磺酰亚胺锂和二氟草酸硼酸锂中的一种或两种。

进一步的，双氟磺酰亚胺锂和二氟草酸硼酸锂均为电解液总质量的0.2-1％。

进一步的，碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、碳酸乙烯亚乙酯和二氟磷酸锂分别为电解液总质量的1-3％、3-5％、1-3％、1-3％、1-3％。

所述电解液添加剂之结构式如表一所述。

表1

进一步的，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯的质量比为10～30:70～90。