一种用于硅碳负极的锂离子电池电解液及包含该电解液的锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种使用硅碳材料作为负极的锂离子电池用的电解液及包含该电解液的锂离子电池。该电解液由锂盐，非水系有机溶剂和添加剂组成。其中添加剂为硼酸三(六氟异丙基)酯和三(2

【技术实现步骤摘要】
一种用于硅碳负极的锂离子电池电解液及包含该电解液的锂离子电池
[0001]
：本专利技术设计锂离子电池领域，具体涉及使用硅碳材料作为负极的锂离子电池用电解液。

技术介绍

[0002]近几年，锂离子电池已经成为了人们日常生活中最为重要的电化学储能设备之一，被广泛应用于手机、笔记本电脑等便携式电子设备。随着电动汽车领域的发展，“里程焦虑”使得消费者对具有高能量密度的锂离子电池需求日益迫切。使用具有高比容量的硅碳负极替代目前商业化使用的石墨负极能够进一步提高锂离子电池的能量密度。然而，硅碳负极中在充/放电过程中会发生剧烈的体积膨胀/收缩，使得硅碳负极材料在循环过程中不断生成新的表面，而新的表面需要不断消耗电解液成膜，这会导致电池容量急剧衰减。因此，需要寻找能够在硅碳负极表面具有优异成膜能力的成膜添加剂。在公布号为CN113471533A的专利申请中报道了通过在电解液中加入N ,N ,N
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三氟甲基氰基酯基磺酸铵盐来抑制硅碳负极锂离子电池高温存储产气，从而提高高温存储容量保持率和高温循环性能。
[0003]
技术实现思路
：一种用于硅碳负极锂离子电池的电解液，其特征在于该电解液由锂盐、非水系有机溶剂和添加剂组成。
[0004]所述的用于硅碳负极锂离子电池的电解液，其特征在于所述电解液添加剂为硼酸三(六氟异丙基)酯和三(2
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氰乙基)硼酸酯中的一种或两种。硼酸三(六氟异丙基)酯的结构式和三(2
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氰乙基)硼酸酯的结构式如下所示。
[0005]所述电解液添加剂的含量占电解液总质量的1%
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5%。
[0006]所述锂盐是为LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiTFSI和LiFSI中的至少一种，优选为LiPF6。
[0007]所述锂盐的浓度为0.8 ~1.5mol/L，优选为1.0~1.2mol/L。
[0008]所述非水系有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯中的至少两种，优选为碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的组合。
[0009]一种锂离子电池，其特征在于包括正极、负极、隔膜以及如上所述的锂离子电池电解液。
[0010]技术效果
通过在电解液中加入硼酸三(六氟异丙基)酯或三(2
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氰乙基)硼酸酯或硼酸三(六氟异丙基)酯和三(2
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氰乙基)硼酸酯添加剂，能够在硅碳负极表面形成致密且富有韧性的SEI膜，能够有效减少电解液在循环过程中的还原分解，从而有效延长电池在常温和高温下的循环寿命。
[0011]具体实施方式：为了使得本专利技术的目的、技术方案和良好效果更加清晰可见，下面结合具体的实例对本专利技术进行更加详实的阐述。但在这里的实施例仅是为了更好地解释本专利技术，而非用于限制本专利技术的内容。其中实施例的锂盐浓度、溶剂比例和添加剂含量等均可因具体的需求做出相应的改变而对结果无实质性的影响。
[0012]实施例1(1) 电解液的配制电解液的配制全程在充满氩气，并且水氧含量均小于0.01ppm的手套箱中进行，首先将碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯以3:7的体积比混合，然后向混合液中加入定量的六氟磷酸锂得到浓度为1mol/L的溶液，最后再加入2wt% 硼酸三(六氟异丙基)酯添加剂得到锂离子电池电解液(2) 锂离子电池的组装将正极活性材料LiCoO2、导电剂(乙炔黑)、粘结剂(PVDF)按质量比97.5:1:1.5溶于溶剂NMP中搅拌10h得到正极浆料，然后将其均匀涂布在正极集流体铝箔上烘干得到正极片；将负极活性材料硅碳复合材料、导电剂(Super
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P)、增稠剂(羧甲基纤维素钠)、粘结剂(丁苯橡胶)按质量比94.5:1:2:2.5溶去离子水中搅拌10h制成负极浆料，之后将负极浆料均匀涂负极集流体铜箔上烘干得到负极片。采用卷绕法将经过辊压和分切后的正极片和负极片与PP隔膜组装得到裸电芯，随后将上述制备的电解液注入到干燥后的套壳的电芯中，经过静置、预充、化成、老化和分容完成锂离子电池的制备。
[0013]实施例2与实施例1的区别在于电解液中的硼酸三(六氟异丙基)酯添加剂在电解液中的质量占比为4%。
[0014]实施例3与实施例1的区别在于电解液中的添加剂为三(2
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氰乙基)硼酸酯。
[0015]实施例4与实施例1的区别在于电解液中的添加剂为三(2
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氰乙基)硼酸酯，其在电解液中的质量占比为4%。
[0016]实施例5与实施例1的区别在于电解液中的添加剂为硼酸三(六氟异丙基)酯和三(2
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氰乙基)硼酸酯，其在电解液中的质量占比分别为1%和1%。
[0017]实施例6与实施例1的区别在于电解液中的添加剂为硼酸三(六氟异丙基)酯和三(2
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氰乙基)硼酸酯，其在电解液中的质量占比分别为2%和2%。
[0018]对比例1与实施例1的区别在于电解液中未加入硼酸三(六氟异丙基)酯添加剂。
[0019]对上述实施例1~6和对比例1的锂离子电池在常温和高温下进行测试，测试结果见表1.表1 电池性能测试结果从表1可以看出，在电解液中加入硼酸三(六氟异丙基)酯或三(2
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氰乙基)硼酸酯或硼酸三(六氟异丙基)酯和三(2
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氰乙基)硼酸酯能够有效提高锂离子电池常温和高温循环性能，并能够有效抑制锂离子电池在常温和高温下循环过程中内阻的增长。
[0020]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本专利技术作了详尽的描述，但在本专利技术基础上可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本专利技术精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本专利技术要求保护的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用硅碳材料作为负极的锂离子电池用电解液，其包含锂盐、非水系有机溶剂和添加剂。2.根据权利要求1所述的用于硅碳负极锂离子电池的电解液，其特征在于所述电解液添加剂为硼酸三(六氟异丙基)酯和三(2
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氰乙基)硼酸酯中的一种或两种。硼酸三(六氟异丙基)酯的结构式和三(2
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氰乙基)硼酸酯的结构式如下所示。3.根据权利要求书1所述的用于硅碳负极锂离子电池的电解液，其特征在于所述电解液添加剂的含量占电解液总质量的1％
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5％。4.根据权利要求书1所述的用于硅碳负极锂离子电池的电解液，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭小琦，
申请(专利权)人：湖南时代安能新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：