[发明专利]非水电解液及其应用

说明书

本发明提供了一种非水电解液及其应用，所述非水电解液包括硅氧类添加剂，所述硅氧类添加剂包括碳原子数为2至6的不饱和烃基取代基。所述非水电解液中，硅氧类添加剂的加入，能从根本上解决硅碳负极体积膨胀导致的SEI开裂和重构的问题，抑制了非水电解液持续的副反应，提高了锂离子电池的循环性能，降低了阻抗增长并且有效抑制了产气。

技术领域

本发明属于电池领域，涉及一种非水电解液，尤其涉及一种非水电解液及其与应用。

背景技术

目前，随着人们对锂离子电池能量密度要求的不断提高，引入了克容量更高的硅碳负极体系，然而引入的硅基材料由于其合金化的储锂反应机制，导致了充放电过程体积变化和内应力增长。当前常规电解液所构筑的SEI(固体电解质中间相)膜很难抵御硅碳负极材料在充放电过程中剧烈的体积变化，加剧了电解液副反应和活性锂的消耗，从而严重限制了电池的循环寿命，同时导致了电池阻抗增长和产气问题。

目前，从电解液角度改善上述问题的方法主要是提高电解液中FEC(氟代碳酸乙烯酯)等成膜添加剂的含量来实现。然而FEC等成膜添加剂含量的提高，即增加了成本，而且不能从根本上解决硅碳负极材料体积膨胀导致的SEI开裂和重构的问题，同时还恶化了电池的产气和阻抗的增长。

基于以上研究，需要提供一种非水电解液，能优化SEI膜的构成，与电极表面的附着强度高，能提高循环过程SEI膜的应力抵抗能力，从根本上解决硅碳负极材料体积膨胀导致的SEI开裂和重构的问题，并且能抑制电池产气，改善电池的循环性能和阻抗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非水电解液及其应用，所述非水电解液能优化SEI构成以及与电极表面的键合方式，提高SEI膜的机械稳定性，降低硅碳负极体积变化导致的SEI膜开裂，降低电解液的副反应，从而改善硅碳负极锂离子电池的循环寿命差、阻抗增长快以及产气严重的问题。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种非水电解液，所述非水电解液包括硅氧类添加剂，所述硅氧类添加剂的结构通式为：

其中，R1和R2分别独立地包括碳原子数为2至6的不饱和烃基取代基，R3和R4分别独立地包括甲基或乙基。

本发明所述硅氧类添加剂的引入，能够增加SEI膜与硅碳负极表面Si-O-Si共价键的键合，优化SEI膜与硅碳负极表面的附着强度，抑制充放电过程中，因电极体积膨胀导致的SEI膜机械开裂，解决新生SEI膜界面导致的电解液持续的副反应，阻抗增长以及产气的问题，有效提高硅碳负极锂离子电池的循环寿命。

所述R1和R2分别独立地包括碳原子数为2至6的不饱和烃基取代基，例如可以是链状不饱和烃基、环丁烯基、环己烯基、环己基或苯基中的任意一种。

所述不饱和烃基取代基的碳原子数为2至6，例如可以是2、3、4、5或6。

优选地，所述不饱和烃基取代基的不饱和度为1至3，例如可以是1、2或3。

优选地，所述不饱和烃基取代基包括链状不饱和烃基，例如可以是乙烯基、丙烯基、乙炔基或异丁烯基中的任意一种。

本发明所述链状不饱和烃基包括直链的不饱和烃基，或主链上有取代基的不饱和烃基。