一种匹配硅碳负极且耐高电压的锂离子电池电解液制造技术

本发明专利技术涉及一种匹配硅碳负极且耐高电压的锂离子电池电解液,它包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂为具有式I结构的4,4‑二氟‑1‑苯基‑1,3‑丁二酮和式II结构的1,3‑二‑2‑噻吩基‑2‑丙烯醛基‑1‑酮,非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的至少两种的组合，优选的为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的组合物,锂盐为LiPF

A high voltage resistant electrolyte for lithium-ion battery with silicon carbon anode

【技术实现步骤摘要】
一种匹配硅碳负极且耐高电压的锂离子电池电解液
本专利技术涉及锂电子电池
，具体涉及一种匹配硅碳负极且耐高电压的锂离子电池电解液。
技术介绍
锂离子电池作为一种新能源材料，具有自放电低，循环寿命长且无环境污染等优点，基本符合人们对新型能源的发展要求。目前，锂离子电池主要应用于动力电池，其中以可再生能源锂离子电池为动力的新能源汽车可以帮助人们缓解不可再生能源的消耗、城市汽车尾气排放造成环境污染等问题；另外，锂离子电池还应用于消费类产品，例如移动电源、手机、手表、手提电脑等消费类电子产品。碳酸酯电解液是现今商用锂离子电池最常用电解液体系，具备电导率高、制备简便、与电极相容性好等优点，然而，在高电压电池体系中，碳酸酯电解液因氧化稳定电位低于4.5V易发生严重氧化分解，造成高电压电极循环容量严重衰减。硅负极材料具有约4200mAh/g的理论容量，被认为是最有潜力的下一代高能量密度锂离子电池负极材料，但是，硅负极在充放电过程中存在巨大的体积变化，导致材料的粉化与电极结构的破坏，进一步导致容量的迅速衰减，严重制约了其工业化应用。因此，急需寻找一种锂离子电池电解液，能够在锂离子电池的正、负极表面形成致密、柔韧性强的SEI膜，以防止电解液在电极材料表面持续分解，以提高锂离子电池的电化学性能；因此，提供一种防止电极表面持续发生氧化分解反应、提高锂电子电池循环的匹配硅碳负极且耐高电压的锂离子电池电解液是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种防止电极表面持续发生氧化分解反应、提高锂电子电池循环的匹配硅碳负极且耐高电压的锂离子电池电解液。本专利技术的目的是这样实现的：一种匹配硅碳负极且耐高电压的锂离子电池电解液，它包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂为具有式I结构的4,4-二氟-1-苯基-1,3-丁二酮和式II结构的1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮，式I和式II的结构式分别如下：1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮和所述4,4-二氟-1-苯基-1,3-丁二酮在电池电解液中的质量比为1：(0.8～1)。1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮和4,4-二氟-1-苯基-1,3-丁二酮在电解液中所占的质量分数之和为1％～5％。非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的至少两种的组合，优选的为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的组合物。锂盐为LiPF6和LiBF2(C2O4)，LiPF6在电池电解液中的摩尔浓度为0.95mol/L，LiBF2(C2O4)在电解液中的摩尔浓度为0.05mol/L。本专利技术的有益效果：本专利技术的1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮作为电解液添加剂，可以先于碳酸酯类溶剂在正极表面发生电化学反应，形成一层具有导电作用的薄膜，覆盖正极材料的活性位点，防止碳酸酯类电解液在正极材料表面发生持续氧化分解反应，进而提高锂离子电池的高压循环性能。与1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮相比，4,4-二氟-1-苯基-1,3-丁二酮优先在负极表面形成一层致密性高、柔韧性好的SEI膜，以避免硅负极体积变化太大而导致电解液持续在负极表面发生氧化分解反应，进而提高锂离子电池的循环性能。本专利技术提供的锂离子电池电解液可以在正/负极表面形成致密、柔韧性好的SEI膜，防止电解液在电极表面持续发生氧化分解反应，进而提高锂离子电池的循环等电化学性能；本专利技术具有一种防止电极表面持续发生氧化分解反应、提高锂电子电池循环的优点。具体实施方式实施例1本实施例的锂离子电池电解液，包括添加剂、非水有机溶剂、锂盐，非水有机溶剂由质量比为3：7的碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯组成；LiPF6在电解液中的摩尔浓度为0.95mol/L；LiBF2(C2O4)在电解液中的摩尔浓度为0.05mol/为L，添加剂1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮和4,4-二氟-1-苯基-1,3-丁二酮；1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮和4,4-二氟-1-苯基-1,3-丁二酮的质量比为1：1，二者在电解液中所占的质量分数和为1％。电解液的制备方法：在氩气气氛下，将已经精馏脱水纯化处理的碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯混合均匀形成有机溶剂，将充分干燥的锂盐溶解于上述有机溶剂中，然后在有机溶剂中加入添加剂，混合均匀，获得电解液1。实施例2本实施例的锂离子电池电解液，包括添加剂、非水有机溶剂、锂盐，非水有机溶剂由质量比为3：7的碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯组成；LiPF6在电解液中的摩尔浓度为0.95mol/L；LiBF2(C2O4)在电解液中的摩尔浓度为0.05mol/为L。添加剂1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮和4,4-二氟-1-苯基-1,3-丁二酮；1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮和4,4-二氟-1-苯基-1,3-丁二酮的质量比为1：0.8，二者在电解液中所占的质量分数和为2％。本实施例的电解液的制备方法参照实施例1所述的方法。实施例3本实施例的锂离子电池电解液，包括添加剂、非水有机溶剂、锂盐，非水有机溶剂由质量比为1：1：1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯组成；LiPF6在电解液中的摩尔浓度为0.95mol/L；LiBF2(C2O4)在电解液中的摩尔浓度为0.05mol/为L，添加剂1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮和4,4-二氟-1-苯基-1,3-丁二酮；1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮和4,4-二氟-1-苯基-1,3-丁二酮的质量比为1：1，二者在电解液中所占的质量分数和为5％。本实施例的电解液的制备方法参照实施例1所述的方法。实施例4本实施例的锂离子电池电解液，包括添加剂、非水有机溶剂、锂盐，非水有机溶剂由质量比为3：7的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯组成；LiPF6在电解液中的摩尔浓度为0.95mol/L；LiBF2(C2O4)在电解液中的摩尔浓度为0.05mol/为L，添加剂1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮和4,4-二氟-1-苯基-1,3-丁二酮；1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮和4,4-二氟-1-苯基-1,3-丁二酮的质量比为1：0.9，二者在电解液中所占的质量分数和为4％。本实施例的电解液的制备方法参照实施例1所述的方法。实施例5本实施例的锂离子电池电解液，包括添加剂、非水有机溶剂、锂盐，非水有机溶剂由质量比为3：7的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯组成；LiPF6在电解液中的摩尔浓度为0.95mol/L；LiBF2(C2O4)在电解液中的摩尔浓度为0.05mol/为L，添加剂1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮和4,4-二氟-1-苯基-1,3-丁二酮；1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮和4,4-二氟-1-苯基-1,3-丁二酮的质量比为1：0.95，二者在电解液中所占的质量分数和为3％。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种匹配硅碳负极且耐高电压的锂离子电池电解液，它包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述添加剂为具有式I结构的4,4-二氟-1-苯基-1,3-丁二酮和式II结构的1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮，式I和式II的结构式分别如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种匹配硅碳负极且耐高电压的锂离子电池电解液，它包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述添加剂为具有式I结构的4,4-二氟-1-苯基-1,3-丁二酮和式II结构的1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮，式I和式II的结构式分别如下：





2.如权利要求1所述的匹配硅碳负极且耐高电压的锂离子电池电解液，其特征在于：所述1,3-二-2-噻吩基-2-丙烯醛基-1-酮和所述4,4-二氟-1-苯基-1,3-丁二酮在电池电解液中的质量比为1：(0.8～1)。


3.如权利要求1所述的匹配硅碳负极且耐高电压的锂离子电池电解液，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张二斌，李娟，茹小虎，王传莹，闫平安，贾英杰，靳子光，胡奈华，王琳，靳继鹏，
申请(专利权)人：多氟多新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41