(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111541522.9 (22)申请日 2021.12.16 (71)申请人 华南师范大学 地址 510631 广东省广州市天河区中山大 道西55号华南师范大学 (72)发明人 何圣功　侯贤华　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 代理人 刘瑜 (51)Int.Cl. H01M 10/0566(2010.01) H01M 10/0567(2010.01) H01M 4/1395(2010.01) H01M 4/1393(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种适配锂离子电池硅碳负极的电解液及 其应用 (57)摘要 本发明公开了一种适配锂离子电池硅碳负 极的电解液及其应用。 该电解液包括六氟磷酸 锂、 有机溶剂、 功能添加剂和负极成膜添加剂； 其 中， 所述的功能添加剂为间三氟甲氧基肉桂酸甲 酯、 对三氟甲氧基肉桂酸和羟基乙叉二膦酸中的 至少一种； 所述的负极成膜添加剂为氟代碳酸乙 烯酯和碳酸亚乙烯酯中的至少一种。 本发明通过 功能添加剂和负极成膜添加剂起到协同作用， 在 锂离子电池的硅碳负极表面形成紧实且导锂性 好、 熔点高、 弹性高的SEI层， 在正极表面均形成 一层薄而致密的CEI膜， 同时又抑制了由PF5产生 的电解液的副分解反应， 增加电解液的稳定性， 可以使锂离子电池的循环性能得到 显著提升 。 权利要求书1页 说明书10页 附图1页 CN 114204120 A 2022.03.18 CN 114204120 A 1.一种适配锂离子电池硅碳负极的 电解液， 其特征在于： 包括六氟磷酸锂、 有机溶剂、 功能添加剂和负极成膜添加剂； 所述的功能添加剂为间三氟甲氧基肉桂酸甲酯、 对三氟甲氧基肉桂酸和羟基乙叉二膦 酸中的至少一种； 所述的负极成膜添加剂为氟代碳 酸乙烯酯和碳 酸亚乙烯酯中的至少一种。 2.根据权利要求1所述的适配锂离 子电池硅碳负极的电解液， 其特 征在于： 所述的功能添加剂由间三氟甲氧基肉桂酸甲酯和羟基乙叉二膦酸组成； 所述的间三氟甲氧基肉桂酸甲酯的用量 为占电解液总质量的0.0 5％～1.0％； 所述的羟基乙叉二膦酸的用量 为占电解液总质量的0.5％～3％； 所述的负极成膜添加剂的用量 为占电解液总质量的1％～5％。 3.根据权利要求1所述的适配锂离 子电池硅碳负极的电解液， 其特 征在于： 所述的六氟磷酸锂的浓度范围为1.0mo l/L～1.2mo l/L。 4.根据权利要求1所述的适配锂离 子电池硅碳负极的电解液， 其特 征在于： 所述的有机溶剂为 碳酸二乙酯、 碳 酸甲乙酯和碳 酸乙烯酯中的一种或几种。 5.根据权利要求 4所述的适配锂离 子电池硅碳负极的电解液， 其特 征在于： 所述的有机溶剂由碳酸二乙酯、 碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯按质量比1～3:1～5:1～2混 合得到。 6.根据权利要求5所述的适配锂离 子电池硅碳负极的电解液， 其特 征在于： 所述的有机溶剂由碳酸二乙酯、 碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯按质量比1:1:1或2:5:3混合 得到。 7.权利要求1～6任一项所述的适配锂离子电池硅碳负极的电解液的制备方法， 其特征 在于： 将六氟磷酸锂、 功能添加剂和负极成膜添加剂加入到有机溶剂 中， 搅拌混合均匀， 得 到所述的电解液。 8.权利要求1～6任一项所述的适配锂离子电池硅碳负极的电解液在制备锂离子电池 中的应用。 9.一种硅碳锂离子电池， 其特征在于： 包括正极材料、 硅碳负极材料和权利要求1～6任 一项所述的适配锂离 子电池硅碳负极的电解液。 10.根据权利要求9所述的硅碳锂离 子电池， 其特 征在于： 所述的正极材 料为LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2； 所述的硅碳负极材 料为Si/C‑650。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114204120 A 2一种适配锂离 子电池硅碳负极的电解液及其应用 技术领域 [0001]本发明属于电池材料技术领域， 特别涉及 一种适配锂离子电池硅碳负极的电解液 及其应用。 背景技术 [0002]锂电池目前广泛应用于电动汽车、 手机、 笔记本电脑、 智能穿戴设备等便携式电化 学储能市场。 然而， 市场主要使用的是以石墨为主的负极材料的锂电池。 而随着市场对锂电 池的能量密度， 安全性， 可靠性， 快速充电和循环稳定性的要求不断提高， 石墨(理论比容量 为372mAh  g‑1)不能满足市场需求。 为了实现高能量转换效率和能量密度， 高性能电化学储 能技术已成为研究的热点。 中国高度重视二次电池材料和关键技术的发展， 并将其纳入 2006～2021年中长期科 学和技术发展规划纲要。 [0003]在负极材料中， 目前最有可能取代石墨作为锂电池负极材料的硅， 其具有以下三 点原因： (1)硅的理论储锂比容量为4200mAhg‑1， 在所有能够合 金化且可以储锂的元素中， 硅 的比容量是最高的； (2)硅的电压平 台略高于石墨(约为0.4V)， 在低温充电或快速充电(嵌 锂)时引起表 面析锂的可能性小， 安全性能要好于石墨； (3)硅的储备非常充足， 其约占地壳 总重量的25.7％， 而且使用硅作为电池负极材 料的成本低， 对环境比较友好且无毒。 [0004]用硅碳用作负电极材料时， 也会存在一些缺陷。 硅在颗粒在嵌锂时， 会导致巨大的 体积效应， 多次充放电之后会引起电极材料的破裂。 随后， 引起强机械应力， 电极活性材料 和集电器之间的接触损失， 并且活性的硅也发生粉化， 从而导 致电极的容 量的快速 衰减。 [0005]当硅被电化学储存用于锂时， 产生固体电解质界面膜， 即SEI膜。 在脱锂时， 硅颗粒 变小导致SEI膜破裂， 从而使新的硅表面暴露并且与电解液接触。 在随后的多个循环期 间， 在新暴露的硅表面上产生新的SEI膜。 这些SEI薄膜是电子绝缘体(用于锂离子的导体)， 其 对循环性能具有很大影响并且可以导致材料的阻抗升高。 从而降低电极材料的电化学活 性。 [0006]因此， 在电解液中引入合适的添加剂是提高电极表面和整体稳定性的一种 简便方 法， 使形成的SEI膜能适应电极的急剧劣化， 在充放电过程中不易破碎， 从而提高了电池的 循环性能。 电解液添加剂具有用量小且对锂离子电池的性能有着显著影响的特点， 在既不 增加经济成本、 又不改变电池生产工艺的前提下 可以明显改善材 料的性能。 发明内容 [0007]本发明的首要目的在于克服现有商业化电解液缺点与不足， 解决硅碳负极体积膨 胀、 SEI膜破裂导致电池容量衰减过快、 循环寿命较差的技术问题， 提供一种适配锂离子电 池硅碳负极的电解液。 [0008]本发明的另一目的在于提供 所述适配锂离 子电池硅碳负极的电解液的制备 方法。 [0009]本发明的再一目的在于提供 所述适配锂离 子电池硅碳负极的电解液的应用。 [0010]本发明的目的通过 下述技术方案实现：说　明　书 1/10 页 3 CN 114204120 A 3