本發(fā)明屬于鋰電池電解液的
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種用于硅負(fù)極鋰電池的三酮電解液。
背景技術(shù)：
：鋰離子電池因其具有工作電壓高、能量密度高、環(huán)境友好、循環(huán)穩(wěn)定、安全等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)、MP4等等各種電子設(shè)備中。但隨著電子設(shè)備中電池容量的提高，人們對(duì)鋰離子電池的工作電壓和能量密度也提出了更高的要求。電解液是電池的重要組成部分，承擔(dān)著通過(guò)電池內(nèi)部在正負(fù)電極之間傳輸離子的作用，它對(duì)電池的容量、工作溫度范圍、循環(huán)性能及安全性能等有重要的影響。電解質(zhì)一般分為液體電解質(zhì)和固體電解質(zhì)兩類，需滿足以下基本要求：(1)高的離子電導(dǎo)率，一般應(yīng)達(dá)到1×10-3-2×10-2S/cm；(2)高的熱穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性，在較寬的溫度范圍內(nèi)不發(fā)生分解；(3)較寬的電化學(xué)窗口，在較寬的電壓范圍內(nèi)保持電化學(xué)性能的穩(wěn)定；(4)與電池其它部分具有良好的相容性；(5)安全、無(wú)毒、無(wú)污染。液體有機(jī)電解液是最為常用的，但是隨著電池的應(yīng)用范圍不斷拓寬，人們對(duì)電池各方面的要求不斷增加，原有的電解液體系已經(jīng)不能滿足使用要求。在電解液中添加少量的某些物質(zhì)，能顯著改善電池的某些性能，如電解液的電導(dǎo)率、電池的循環(huán)效率和可逆容量、電池的安全性能等，這些少量物質(zhì)稱為功能性添加劑。一般需要在電解液中加入某些功能性添加劑來(lái)實(shí)現(xiàn)電池的某些特殊功能，功能性添加劑在電池的生產(chǎn)和研究中應(yīng)用越來(lái)越多。電池在使用過(guò)程中安全始終是第一位的，過(guò)充是一項(xiàng)重要的指標(biāo)，一般除了在電池組裝過(guò)程中通過(guò)外圍安全設(shè)置和保護(hù)電路板提高安全外，還從電池設(shè)計(jì)和電池的電解液等方面來(lái)進(jìn)行改善。利用電解液添加劑實(shí)現(xiàn)電池的過(guò)充保護(hù)對(duì)于簡(jiǎn)化電池制造工藝和降低成本具有非常重要的意義，一般可以從以下幾個(gè)方面考慮：1、氧化還原梭，2、阻燃電解質(zhì)，3、自關(guān)閉電解質(zhì)添加劑。電解液中添加防過(guò)充添加劑可以有效提高電池的安全性，但是添加劑并不是越多越好，并不是只要過(guò)充合格就能保證其它項(xiàng)目也一樣優(yōu)秀。防過(guò)充添加劑的加入量過(guò)多會(huì)影響電池的其他性能，如電池容量降低，循環(huán)變差，安全測(cè)試鼓脹超標(biāo)等。因此，一般添加劑的使用在達(dá)到效果的情況下要盡可能減少，而且為了取得良好的效果，不同添加劑有的單一使用效果好，有的則需要復(fù)合使用更好，添加劑的種類和加入量有待仔細(xì)研究。此外，為了減少添加劑的加入對(duì)電池其它性能造成的影響，可以采用多種方式結(jié)合的形式提高過(guò)充性能的同時(shí)降低添加劑的使用量。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種用于硅負(fù)極鋰電池的三酮電解液，通過(guò)合理配制添加劑，使得含有此類添加劑的電解液能有效的提高硅負(fù)極鋰電池的充放電性能，減少副反應(yīng)的發(fā)生，從而減少電池脹氣，提高電池循環(huán)壽命。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)其目的采用的技術(shù)方案是：一種用于硅負(fù)極鋰電池的三酮電解液，包括鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑，所述鋰鹽在有機(jī)溶劑中的濃度為1-1.5mol/L，添加劑的用量為0.5％-10％，關(guān)鍵點(diǎn)是，所述的有機(jī)溶劑為碳酸酯，所述的添加劑包括成膜添加劑、防過(guò)充添加劑和正極保護(hù)添加劑，所述的添加劑包括占據(jù)質(zhì)量百分比為0.2-2％成膜添加劑、0.5-3％防過(guò)充添加劑和0.1-2％正極保護(hù)添加劑，其中成膜添加劑包括占電解液質(zhì)量0.1-5％的環(huán)戊烯三酮。所述的碳酸酯包括環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯環(huán)，狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的體積之比為1:0.1-10。所述的環(huán)狀碳酸酯選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內(nèi)酯中的一種或兩種以上的組合。所述的鏈狀碳酸酯選自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯中的一種或兩種以上的組合。所述的成膜添加劑選自環(huán)戊烯三酮、碳酸亞乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、1,3-丙烯磺酸內(nèi)酯、1,4-丁烷磺酸內(nèi)酯中的一種或兩種以上的組合。所述的防過(guò)充添加劑選自聯(lián)苯、環(huán)己基苯、2-氟聯(lián)苯、2,4-二氟聯(lián)苯、2,3,4-三氟聯(lián)苯中的一種或兩種以上的組合。所述的正極保護(hù)添加劑選自六甲基二硅氮烷、六乙基二硅氮烷、六丙基二硅氮烷中的一種或兩種以上的組合。所述的鋰鹽選自LiPF6、LiBF4、LiSO3F3、LiClO4、Li(CF3SO2)N2、Li(CF3SO2)3中的一種或兩種以上的組合。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)合理配制添加劑，使得含有此類添加劑的電解液能有效的提高硅負(fù)極鋰電池的充放電性能，減少副反應(yīng)的發(fā)生，從而減少電池脹氣，提高電池循環(huán)壽命。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。一、具體實(shí)施例實(shí)施例1有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯(兩者的體積比為40:60)；鋰鹽為L(zhǎng)iPF6，鋰鹽濃度為1M/L，成膜添加劑為碳酸乙烯酯和環(huán)戊烯三酮，占比各為1％，防過(guò)充添加劑為2,4-二氟聯(lián)苯，占比為1％，正極保護(hù)添加劑為六甲基二硅氮烷，占比為0.2％。實(shí)施例2有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯(兩者的體積比為40:60)；鋰鹽為L(zhǎng)iPF6，鋰鹽濃度為1M/L，成膜添加劑為1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯和環(huán)戊烯三酮，占比各為1％，防過(guò)充添加劑為2,4-二氟聯(lián)苯，占比為1％，正極保護(hù)添加劑為六甲基二硅氮烷，占比為0.2％。實(shí)施例3有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯(兩者的體積比為40:60)；鋰鹽為L(zhǎng)iPF6，鋰鹽濃度為1M/L，成膜添加劑為氟代碳酸乙烯酯(FEC)和環(huán)戊烯三酮，占比各為1％，防過(guò)充添加劑為2,4-二氟聯(lián)苯，占比為1％，正極保護(hù)添加劑為六甲基二硅氮烷，占比為0.2％。實(shí)施例4有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯(兩者的體積比為40:60)；鋰鹽為L(zhǎng)iPF6，鋰鹽濃度為1M/L，成膜添加劑為氟代碳酸乙烯酯(FEC)占比為4％，環(huán)戊烯三酮，占比為1％，防過(guò)充添加劑為2,4-二氟聯(lián)苯，占比為1％，正極保護(hù)添加劑為六甲基二硅氮烷，占比為0.2％。實(shí)施例5有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯(兩者的體積比為40:60)；鋰鹽為L(zhǎng)iPF6，鋰鹽濃度為1M/L，成膜添加劑為氟代碳酸乙烯酯(FEC)占比為5％，環(huán)戊烯三酮，占比為2％，防過(guò)充添加劑為2,4-二氟聯(lián)苯，占比為1％，正極保護(hù)添加劑為六甲基二硅氮烷，占比為0.2％。常溫容量保持率基礎(chǔ)電解液81.8％實(shí)施例185.2％實(shí)施例283.1％實(shí)施例388.5％實(shí)施例491.3％實(shí)施例592.8％對(duì)比例電解液，它包括有機(jī)溶劑、鋰鹽以及添加劑，所述溶劑為環(huán)狀碳酸酯或鏈狀碳酸酯中的至少一種，所述添加劑包括除環(huán)戊烯三酮外的其他成膜添加劑和/或防過(guò)充添加劑和/或正極保護(hù)添加劑。二、性能測(cè)試將本發(fā)明的電解液與對(duì)比例的電解液分別組裝電池后進(jìn)行循環(huán)性能測(cè)試，方法如下：以鈷酸鋰為正極材料，負(fù)極采用中間相碳微球，正負(fù)極集流體分布為鋁箔和銅箔，隔膜采用陶瓷隔膜組成軟包電池，注入電解液后，在手套箱中組裝成軟包電池，靜置8小時(shí)后進(jìn)行測(cè)試。在室溫25℃恒溫下分別以1/10C3.0V到4.2V進(jìn)行充放電對(duì)電池進(jìn)行活化，隨后在45℃條件下的循環(huán)均以1C充放電。循環(huán)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。表1不同倍率下電池放電保持率：將電池以0.5C恒流放電到3.0V，擱置5min，然后以0.5C恒流充電到4.4V，并恒壓充電，截至電流為0.05C，靜置5min，再分別以0.2C、1C、1.5C、2C恒流放電至截至電壓3.0V。記錄0.2C、1C、1.5C、2C條件下的放電容量為D1，記錄0.2C下的放電容量為D0，且基于0.2C下的放電容量，通過(guò)電池的放電容量保持率＝[(D1-D0)/D0]×100％的公式計(jì)算得到電池在不同倍率下的放電容量保持率(測(cè)15支電池，取其平均值)，各個(gè)電池在25℃條件，不同倍率下的放電容量保持率如表2所示。表2電池高溫儲(chǔ)存性能評(píng)價(jià)：60℃/7D和85℃/7D存儲(chǔ)性能測(cè)試，下列表3是電池經(jīng)手標(biāo)準(zhǔn)充放電后再60℃存放7天和85℃存放7天，隨后測(cè)量電池的容量保持率和容量恢復(fù)率。表3電池低溫儲(chǔ)存性能評(píng)價(jià)；下表4是將電池?cái)R置在低溫箱中，分別控制溫度為-30℃或-40℃，擱置時(shí)間240min，隨后測(cè)量電池的容量保持率。表4熱箱測(cè)試：電池均進(jìn)行下述測(cè)試：1)以1.0C電流恒流將電池充電至4.4V，然后恒壓充電至電流降至0.05C，充電停止；2)把電池放在熱箱中，以5℃/min的升溫速度從25℃開(kāi)始升溫至180℃，到達(dá)180℃后維持溫度不變，然后開(kāi)始計(jì)時(shí)，1h后觀察電池的狀態(tài)，通過(guò)該測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)為：電池?zé)o冒煙，無(wú)起火，無(wú)爆炸，其中每組5支電池。各個(gè)電池的熱箱測(cè)試的結(jié)果如表5所示。通過(guò)上述熱箱測(cè)試，表征電池的安全性能。表5項(xiàng)目熱箱測(cè)試后的狀態(tài)實(shí)施例15支電池均通過(guò)，沒(méi)有冒煙、起火、爆炸現(xiàn)象實(shí)施例25支電池均通過(guò)，沒(méi)有冒煙、起火、爆炸現(xiàn)象實(shí)施例35支電池均通過(guò)，沒(méi)有冒煙、起火、爆炸現(xiàn)象實(shí)施例45支電池均通過(guò)，沒(méi)有冒煙、起火、爆炸現(xiàn)象實(shí)施例55支電池均通過(guò)，沒(méi)有冒煙、起火、爆炸現(xiàn)象對(duì)比例2支電池通過(guò)，2支電池冒煙，1支電池起火當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3