本發(fā)明屬于鋰離子電池
技術領域：
，尤其涉及一種硅基負極鋰離子電池電解液。
背景技術：
：硅基材料作為目前克容量最高的鋰離子電池負極材料，在脫嵌鋰過程中體積大幅度膨脹與收縮帶來的應力使負極產生大量微裂紋，造成活性物質之間、活性物質與集流體之間接觸不良，從而引起活性物質剝落和結構崩塌，導致導電性降低、電池內阻增加，因此硅基負極鋰離子電池存在首次庫倫效率低、倍率性能差、循環(huán)壽命短等問題。鋰離子電池性能的提升依賴正極、負極、隔膜和電解液的相互配合，可以通過與硅基負極相配的電解液來改善鋰離子電池的性能，常規(guī)做法是在電解液中加入成膜添加劑，如FEC(氟代碳酸乙烯酯)、VC(添加碳酸亞乙烯酯)。FEC可以在負極表面形成均勻、穩(wěn)定的SEI(SolidElectrolyteInterface)膜，但耐溫性差，高溫下易分解；且如果FEC加入量不足，也會導致循環(huán)后期性能衰減。VC在負極表面所形成的SEI膜較厚，成膜過程消耗較多的鋰及成膜添加劑，導致電池的首次庫倫效率較低，且成膜過厚也造成電池阻抗增大，影響倍率性能。鑒于此，實有必要提供一種硅基負極鋰離子電池電解液以克服以上缺陷。技術實現要素：本發(fā)明提供一種能夠改善負極成膜性能，并提高循環(huán)性能和高溫性能的硅基負極鋰離子電池電解液。本發(fā)明提供的一種硅基負極鋰離子電池電解液，包括有機溶劑、鋰鹽、成膜添加劑及功能添加劑；所述成膜添加劑包括氟代碳酸酯及三(五氟苯基)硼烷且所述氟代碳酸酯與所述三(五氟苯基)硼烷的添加量分別為所述電解液總質量的1％-15％與0.1％-5％。在一個優(yōu)選實施方式中，所述有機溶劑為環(huán)狀碳酸酯或鏈狀碳酸酯。在一個優(yōu)選實施方式中，所述有機溶劑為碳酸乙烯酯、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種。在一個優(yōu)選實施方式中，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、三氟甲基磺酰鋰、雙(氟磺酰)亞胺鋰及雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰中的至少一種。在一個優(yōu)選實施方式中，所述鋰鹽在所述電解液中的摩爾濃度為0.3mol/L-1.5mol/L。在一個優(yōu)選實施方式中，所述氟代碳酸酯為氟代碳酸乙烯酯、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。在一個優(yōu)選實施方式中，所述功能添加劑為(氟磺酰)(正全氟丁基磺酰)亞胺鋰、雙氟代磺酰亞胺鋰、雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺鋰、雙(五氟乙基磺?；?酰亞胺鋰、二氟甲基環(huán)二磺酰亞胺鋰、四氟乙基環(huán)雙磺酰亞胺鋰或六氟丙基環(huán)雙磺酰亞胺鋰。在一個優(yōu)選實施方式中，所述功能添加劑的添加量為所述電解液總質量的0.1％-5％。本發(fā)明提供的硅基負極鋰離子電池電解液中，將氟代碳酸酯與三(五氟苯基)硼烷作為成膜添加劑聯合使用，具有更好的成膜功能，能夠在硅基負極表面形成穩(wěn)定、均勻、有韌性的SEI膜；三(五氟苯基)硼烷聯可以提升LiF在電解液中的溶解度，減少SEI膜中的LiF含量，有利于提升SEI膜的穩(wěn)定性并降低其阻抗；此外，氟代磺酰亞胺類鹽作為功能添加劑能夠在硅基負極表面迅速釋放氟離子形成高質量的氟化鋰膜，有利于鋰離子的透過。因此，所形成的SEI膜能夠承受硅基負極在反復充放電過程中產生的體積膨脹，從而提升循環(huán)性能?！靖綀D說明】圖1為本發(fā)明提供的硅基負極鋰離子電池電解液在不同的實施例中的紐扣電池循環(huán)性能測試曲線對比圖?！揪唧w實施方式】為了使本發(fā)明的目的、技術方案和有益技術效果更加清晰明白，以下結合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的具體實施方式僅僅是為了解釋本發(fā)明，并不是為了限定本發(fā)明。本發(fā)明提供一種硅基負極鋰離子電池電解液，包括有機溶劑、鋰鹽、成膜添加劑及功能添加劑。具體地，所述有機溶劑為環(huán)狀碳酸酯或鏈狀碳酸酯。優(yōu)選的，所述有機溶劑為碳酸乙烯酯、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種。所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟砷酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、三氟甲基磺酰鋰、雙(氟磺酰)亞胺鋰及雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰中的至少一種。進一步地，所述鋰鹽在所述電解液中的摩爾濃度為0.3mol/L-1.5mol/L。所述成膜添加劑包括氟代碳酸酯及三(五氟苯基)硼烷且所述氟代碳酸酯與所述三(五氟苯基)硼烷的添加量分別為所述電解液總質量的1％-15％與0.1％-5％。所述氟代碳酸酯為氟代碳酸乙烯酯、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。所述功能添加劑為(氟磺酰)(正全氟丁基磺酰)亞胺鋰、雙氟代磺酰亞胺鋰、雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺鋰、雙(五氟乙基磺?；?酰亞胺鋰、二氟甲基環(huán)二磺酰亞胺鋰、四氟乙基環(huán)雙磺酰亞胺鋰或六氟丙基環(huán)雙磺酰亞胺鋰。進一步地，所述功能添加劑的添加量為所述電解液總質量的0.1％-5％。對比例室溫下，在充滿氬氣的手套箱中，首先將碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯按照質量1:1:1的質量比混合配置所述有機溶劑；然后加入氟代碳酸乙烯酯作為成膜添加劑，且所述氟代碳酸乙烯酯的添加量是所述有機溶劑質量的5％；最后加入六氟磷酸鋰作為鋰鹽，且所述六氟磷酸鋰在所述電解液中的摩爾濃度為1.0mol/L。實施例1室溫下，在充滿氬氣的手套箱中，首先將碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯按照質量1:1:1的質量比混合配置所述有機溶劑；然后加入氟代碳酸乙烯酯與三(五氟苯基)硼烷作為成膜添加劑，且所述氟代碳酸乙烯酯與所述三(五氟苯基)硼烷的添加量分別是所述有機溶劑質量的5％、1％；然后加入六氟磷酸鋰作為鋰鹽，且所述六氟磷酸鋰在所述電解液中的摩爾濃度為1.0mol/L；最后加入雙氟代磺酰亞胺鋰作為功能添加劑，且所述雙氟代磺酰亞胺鋰是所述有機溶劑質量的0.5％。實施例2室溫下，在充滿氬氣的手套箱中，首先將碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯按照質量1:1:1的質量比混合配置所述有機溶劑；然后加入氟代碳酸乙烯酯與三(五氟苯基)硼烷作為成膜添加劑，且所述氟代碳酸乙烯酯與所述三(五氟苯基)硼烷的添加量分別是所述有機溶劑質量的5％、2％；然后加入六氟磷酸鋰作為鋰鹽，且所述六氟磷酸鋰在所述電解液中的摩爾濃度為1.0mol/L；最后加入雙氟代磺酰亞胺鋰作為功能添加劑，且所述雙氟代磺酰亞胺鋰是所述有機溶劑質量的0.5％。實施例3室溫下，在充滿氬氣的手套箱中，首先將碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯按照質量1:1:1的質量比混合配置所述有機溶劑；然后加入氟代碳酸乙烯酯與三(五氟苯基)硼烷作為成膜添加劑，且所述氟代碳酸乙烯酯與所述三(五氟苯基)硼烷的添加量分別是所述有機溶劑質量的5％、4％；然后加入六氟磷酸鋰作為鋰鹽，且所述六氟磷酸鋰在所述電解液中的摩爾濃度為1.0mol/L；最后加入雙氟代磺酰亞胺鋰作為功能添加劑，且所述雙氟代磺酰亞胺鋰是所述有機溶劑質量的0.5％。實施例4室溫下，在充滿氬氣的手套箱中，首先將碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯按照質量1:1:1的質量比混合配置所述有機溶劑；然后加入氟代碳酸乙烯酯與三(五氟苯基)硼烷作為成膜添加劑，且所述氟代碳酸乙烯酯與所述三(五氟苯基)硼烷的添加量分別是所述有機溶劑質量的5％、4％；然后加入六氟磷酸鋰作為鋰鹽，且所述六氟磷酸鋰在所述電解液中的摩爾濃度為1.0mol/L；最后加入雙氟代磺酰亞胺鋰作為功能添加劑，且所述雙氟代磺酰亞胺鋰是所述有機溶劑質量的2％。將實施例1、實施例2、實施例3、實施例4及對比例分別與磷酸鐵鋰、隔膜PE及硅基負極組裝成CR2023扣式電池，進行常溫1C循環(huán)300周的恒電流充放電循環(huán)測試，其中，電壓范圍是3.65-2.00V；并在60℃的環(huán)境下老化擱置10天后測量容量保持率和容量恢復率。請參考圖1，由實施例1、實施例2、實施例3、實施例4及對比例得到的電解液制成扣式電池并進行充放電循環(huán)測試的結果表明：氟代碳酸酯與三(五氟苯基)硼烷在硅基負極鋰離子電解液中作為成膜添加劑聯合使用，得到的扣式電池的循環(huán)性能得到了改善，其中，以實施例4為電解液的扣式電池充放電循環(huán)測試中，300周后容量保持率為94.34％，循環(huán)性能得到了較大的提升。組別對比例實施例1實施例2實施例3實施例4容量保持率76.23％80.68％81.81％82.56％84.35％容量恢復率80.50％83.11％84.54％86.85％88.24％如上表所示，由實施例1、實施例2、實施例3、實施例4及對比例得到的電解液制成的扣式電池老化后的測量結果表明：添加了氟代碳酸酯與三(五氟苯基)硼烷的電解液的扣式電池的容量保持率和容量恢復率都得到了改善，說明高溫老化性能得到了較大的提升。本發(fā)明提供的硅基負極鋰離子電池電解液中，將氟代碳酸酯與三(五氟苯基)硼烷作為成膜添加劑聯合使用，具有更好的成膜功能，能夠在硅基負極表面形成穩(wěn)定、均勻、有韌性的SEI膜；三(五氟苯基)硼烷聯可以提升LiF在電解液中的溶解度，減少SEI膜中的LiF含量，有利于提升SEI膜的穩(wěn)定性并降低其阻抗；此外，氟代磺酰亞胺類鹽作為功能添加劑能夠在硅基負極表面迅速釋放氟離子形成高質量的氟化鋰膜，有利于鋰離子的透過。因此，所形成的SEI膜能夠承受硅基負極在反復充放電過程中產生的體積膨脹，從而提升循環(huán)性能。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施局限于這些說明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍內。當前第1頁1 2 3