一种硅基负极锂离子电池电解液制造技术

技术编号:15749151 阅读:298 留言:0更新日期:2017-07-03 11:04
本发明专利技术提供一种硅基负极锂离子电池电解液,包括有机溶剂、锂盐、成膜添加剂及功能添加剂;所述成膜添加剂包括氟代碳酸酯及三(五氟苯基)硼烷且所述氟代碳酸酯与所述三(五氟苯基)硼烷的添加量分别为所述电解液总质量的1%‑15%与0.1%‑5%。该发明专利技术在硅基负极表面形成稳定、均匀、有韧性的SEI膜,能够承受硅基负极在反复充放电过程中产生的体积膨胀,从而提升电池的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种硅基负极锂离子电池电解液
本专利技术属于锂离子电池
,尤其涉及一种硅基负极锂离子电池电解液。
技术介绍
硅基材料作为目前克容量最高的锂离子电池负极材料,在脱嵌锂过程中体积大幅度膨胀与收缩带来的应力使负极产生大量微裂纹,造成活性物质之间、活性物质与集流体之间接触不良,从而引起活性物质剥落和结构崩塌,导致导电性降低、电池内阻增加,因此硅基负极锂离子电池存在首次库伦效率低、倍率性能差、循环寿命短等问题。锂离子电池性能的提升依赖正极、负极、隔膜和电解液的相互配合,可以通过与硅基负极相配的电解液来改善锂离子电池的性能,常规做法是在电解液中加入成膜添加剂,如FEC(氟代碳酸乙烯酯)、VC(添加碳酸亚乙烯酯)。FEC可以在负极表面形成均匀、稳定的SEI(SolidElectrolyteInterface)膜,但耐温性差,高温下易分解;且如果FEC加入量不足,也会导致循环后期性能衰减。VC在负极表面所形成的SEI膜较厚,成膜过程消耗较多的锂及成膜添加剂,导致电池的首次库伦效率较低,且成膜过厚也造成电池阻抗增大,影响倍率性能。鉴于此,实有必要提供一种硅基负极锂离子电池电解液以克服以上缺陷。
技术实现思路
本专利技术提供一种能够改善负极成膜性能,并提高循环性能和高温性能的硅基负极锂离子电池电解液。本专利技术提供的一种硅基负极锂离子电池电解液,包括有机溶剂、锂盐、成膜添加剂及功能添加剂;所述成膜添加剂包括氟代碳酸酯及三(五氟苯基)硼烷且所述氟代碳酸酯与所述三(五氟苯基)硼烷的添加量分别为所述电解液总质量的1%-15%与0.1%-5%。在一个优选实施方式中,所述有机溶剂为环状碳酸酯或链状碳酸酯。在一个优选实施方式中,所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯及丙酸乙酯中的至少一种。在一个优选实施方式中,所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、二氟草酸硼酸锂、三氟甲基磺酰锂、双(氟磺酰)亚胺锂及双(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的至少一种。在一个优选实施方式中,所述锂盐在所述电解液中的摩尔浓度为0.3mol/L-1.5mol/L。在一个优选实施方式中,所述氟代碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、三氟代碳酸丙烯酯或二氟代碳酸丙烯酯。在一个优选实施方式中,所述功能添加剂为(氟磺酰)(正全氟丁基磺酰)亚胺锂、双氟代磺酰亚胺锂、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锂、双(五氟乙基磺酰基)酰亚胺锂、二氟甲基环二磺酰亚胺锂、四氟乙基环双磺酰亚胺锂或六氟丙基环双磺酰亚胺锂。在一个优选实施方式中,所述功能添加剂的添加量为所述电解液总质量的0.1%-5%。本专利技术提供的硅基负极锂离子电池电解液中,将氟代碳酸酯与三(五氟苯基)硼烷作为成膜添加剂联合使用,具有更好的成膜功能,能够在硅基负极表面形成稳定、均匀、有韧性的SEI膜;三(五氟苯基)硼烷联可以提升LiF在电解液中的溶解度,减少SEI膜中的LiF含量,有利于提升SEI膜的稳定性并降低其阻抗;此外,氟代磺酰亚胺类盐作为功能添加剂能够在硅基负极表面迅速释放氟离子形成高质量的氟化锂膜,有利于锂离子的透过。因此,所形成的SEI膜能够承受硅基负极在反复充放电过程中产生的体积膨胀,从而提升循环性能。【附图说明】图1为本专利技术提供的硅基负极锂离子电池电解液在不同的实施例中的纽扣电池循环性能测试曲线对比图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白,以下结合附图和具体实施方式,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是,本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本专利技术,并不是为了限定本专利技术。本专利技术提供一种硅基负极锂离子电池电解液,包括有机溶剂、锂盐、成膜添加剂及功能添加剂。具体地,所述有机溶剂为环状碳酸酯或链状碳酸酯。优选的,所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯及丙酸乙酯中的至少一种。所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、二氟草酸硼酸锂、三氟甲基磺酰锂、双(氟磺酰)亚胺锂及双(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的至少一种。进一步地,所述锂盐在所述电解液中的摩尔浓度为0.3mol/L-1.5mol/L。所述成膜添加剂包括氟代碳酸酯及三(五氟苯基)硼烷且所述氟代碳酸酯与所述三(五氟苯基)硼烷的添加量分别为所述电解液总质量的1%-15%与0.1%-5%。所述氟代碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、三氟代碳酸丙烯酯或二氟代碳酸丙烯酯。所述功能添加剂为(氟磺酰)(正全氟丁基磺酰)亚胺锂、双氟代磺酰亚胺锂、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锂、双(五氟乙基磺酰基)酰亚胺锂、二氟甲基环二磺酰亚胺锂、四氟乙基环双磺酰亚胺锂或六氟丙基环双磺酰亚胺锂。进一步地,所述功能添加剂的添加量为所述电解液总质量的0.1%-5%。对比例室温下,在充满氩气的手套箱中,首先将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯按照质量1:1:1的质量比混合配置所述有机溶剂;然后加入氟代碳酸乙烯酯作为成膜添加剂,且所述氟代碳酸乙烯酯的添加量是所述有机溶剂质量的5%;最后加入六氟磷酸锂作为锂盐,且所述六氟磷酸锂在所述电解液中的摩尔浓度为1.0mol/L。实施例1室温下,在充满氩气的手套箱中,首先将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯按照质量1:1:1的质量比混合配置所述有机溶剂;然后加入氟代碳酸乙烯酯与三(五氟苯基)硼烷作为成膜添加剂,且所述氟代碳酸乙烯酯与所述三(五氟苯基)硼烷的添加量分别是所述有机溶剂质量的5%、1%;然后加入六氟磷酸锂作为锂盐,且所述六氟磷酸锂在所述电解液中的摩尔浓度为1.0mol/L;最后加入双氟代磺酰亚胺锂作为功能添加剂,且所述双氟代磺酰亚胺锂是所述有机溶剂质量的0.5%。实施例2室温下,在充满氩气的手套箱中,首先将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯按照质量1:1:1的质量比混合配置所述有机溶剂;然后加入氟代碳酸乙烯酯与三(五氟苯基)硼烷作为成膜添加剂,且所述氟代碳酸乙烯酯与所述三(五氟苯基)硼烷的添加量分别是所述有机溶剂质量的5%、2%;然后加入六氟磷酸锂作为锂盐,且所述六氟磷酸锂在所述电解液中的摩尔浓度为1.0mol/L;最后加入双氟代磺酰亚胺锂作为功能添加剂,且所述双氟代磺酰亚胺锂是所述有机溶剂质量的0.5%。实施例3室温下,在充满氩气的手套箱中,首先将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯按照质量1:1:1的质量比混合配置所述有机溶剂;然后加入氟代碳酸乙烯酯与三(五氟苯基)硼烷作为成膜添加剂,且所述氟代碳酸乙烯酯与所述三(五氟苯基)硼烷的添加量分别是所述有机溶剂质量的5%、4%;然后加入六氟磷酸锂作为锂盐,且所述六氟磷酸锂在所述电解液中的摩尔浓度为1.0mol/L;最后加入双氟代磺酰亚胺锂作为功能添加剂,且所述双氟代磺酰亚胺锂是所述有机溶剂质量的0.5%。实施例4室温下,在充满氩气的手套箱中,首先将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯按照质量1:1:1的质量比混合配置所述有机溶剂;然后加入氟代碳酸乙烯酯与三(五氟苯基)硼烷作为成膜添加剂,且所述氟代碳酸乙烯酯与所述三(五氟苯基)硼烷的添加量分别是所述有机溶剂质量的5%、4%;然后加入六氟磷酸锂作为锂盐,且所述六氟磷酸锂在所述电解液中的摩尔本文档来自技高网...
一种硅基负极锂离子电池电解液

【技术保护点】
一种硅基负极锂离子电池电解液,其特征在于:包括有机溶剂、锂盐、成膜添加剂及功能添加剂;所述成膜添加剂包括氟代碳酸酯及三(五氟苯基)硼烷且所述氟代碳酸酯与所述三(五氟苯基)硼烷的添加量分别为所述电解液总质量的1%‑15%与0.1%‑5%。

【技术特征摘要】
1.一种硅基负极锂离子电池电解液,其特征在于:包括有机溶剂、锂盐、成膜添加剂及功能添加剂;所述成膜添加剂包括氟代碳酸酯及三(五氟苯基)硼烷且所述氟代碳酸酯与所述三(五氟苯基)硼烷的添加量分别为所述电解液总质量的1%-15%与0.1%-5%。2.如权利要求1所述的硅基负极锂离子电池电解液,其特征在于:所述有机溶剂为环状碳酸酯或链状碳酸酯。3.如权利要求2所述的硅基负极锂离子电池电解液,其特征在于:所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯及丙酸乙酯中的至少一种。4.如权利要求1所述的硅基负极锂离子电池电解液,其特征在于:所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、二氟草酸硼酸锂、三氟甲基磺酰锂、双(氟磺酰)亚胺锂及双(三...

【专利技术属性】
技术研发人员:邓昌源王振峰容亮斌许辉饶睦敏
申请(专利权)人:深圳市沃特玛电池有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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