非水电解液及其应用制造技术

本发明专利技术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。并且有效抑制了产气。并且有效抑制了产气。

【技术实现步骤摘要】
非水电解液及其应用


[0001]本专利技术属于电池领域，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]本专利技术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。r/>[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术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：
[0008][0009]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。
[0010]本专利技术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
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O
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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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]本专利技术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。
[0016]优选地，所述硅氧类添加剂包括如下结构的化合物1(CAS:129762
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8)、化合物2(CAS:67892
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60
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8)、化合物3(CAS:1196468
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42
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4)、化合物4(CAS:1268471
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4)、化合物5(CAS:126990
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35
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0)、化合物6(CAS:18551
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20
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7)、化合物7(CAS:6843
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66
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9)或化合物8(CAS:401920
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37
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4)中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括化合物1和化合物2的组合，化合物3和化合物4的组合，化合物5和化合物6的组合，化合物6和化合物7的组合，或化合物7和化合物8的组合。
[0017][0018]优选地，基于所述非水电解液的质量，所述硅氧类添加剂的含量为0.1wt％至5wt％，例如可以是0.1wt％、0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2.0wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％或5wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，所述非水电解液还包括氟代碳酸乙烯酯和环状酯类化合物。
[0020]本专利技术所述硅氧类添加剂与氟代碳酸乙烯酯和环状酯类化合物联用，不仅能降低氟代碳酸乙烯酯的使用量，从而降低成本，还能通过所述硅氧类添加剂与氟代碳酸乙烯酯和环状酯类化合物之间的相互作用，使硅碳负极体系的锂离子电池具有高的循环寿命，优异的产气及阻抗抑制表现。
[0021]优选地，基于所述非水电解液的质量，所述氟代碳酸乙烯酯的含量为0.1wt％至5wt％，例如可以是0.1wt％、0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2.0wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％或5wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0022]本专利技术所述硅氧类添加剂的使用，使氟代碳酸乙烯酯的使用量降低至5wt％以下，大大降低了所述非水电解液的成本。
[0023]优选地，基于所述非水电解液的质量，所述环状酯类化合物的含量为0.1wt％至10wt％，例如可以是0.1wt％、1wt％、2.0wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0024]优选地，所述环状酯类化合物包括环状碳酸酯类化合物、环状磺酸内酯类化合物
或环状硫酸酯类化合物中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括环状碳酸酯类化合物和环状磺酸内酯类化合物的组合，或环状磺酸内酯类化合物和环状硫酸酯类化合物的组合。
[0025]优选地，所述环状碳酸酯类化合物包括碳酸亚乙烯酯和/或碳酸乙烯亚乙酯。
[0026]优选地，所述环状磺酸内酯类化合物包括1,3
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丙烷磺酸内酯和/或1,3
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丙烯磺酸内酯。
[0027]优选地，所述环状硫酸酯类化合物包括硫酸乙烯酯和/或硫酸丙烯酯。
[0028]优选地，所述非水电解液还包括电解质和非水溶剂。
[0029]优选地，所述电解质包括锂盐。
[0030]优选地，基于所述非水电解液的质量，所述锂盐的含量为10wt％至20wt％，例如可以是10wt％、15wt％或20wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0031]优选地，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂或二氟磷酸锂中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括六氟磷酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非水电解液，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述不饱和烃基取代基的不饱和度为1至3。3.根据权利要求2所述的非水电解液，其特征在于，所述不饱和烃基取代基包括链状不饱和烃基。4.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，基于所述非水电解液的质量，所述硅氧类添加剂的含量为0.1wt％至5wt％。5.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述非水电解液还...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱琪琪，余乐，
申请(专利权)人：远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：