一种具有高倍率性能的非水电解液及钠离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种具有高倍率性能的非水电解液，包含钠盐、非水溶剂以及添加剂；所述添加剂至少包括氟代碳酸亚乙酯和磺酸内酯类化合物，且所述氟代碳酸亚乙酯与磺酸内酯类化合物的质量比为2:1～1:5。本发明专利技术还公开了包括所述非水电解液的钠离子电池。本发明专利技术的非水电解液，使用氟代碳酸亚乙酯和磺酸内酯类化合物配合作为添加剂，能够实现高倍率充放电。能够实现高倍率充放电。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高倍率性能的非水电解液及钠离子电池


[0001]本专利技术涉及电解液
，具体涉及一种具有高倍率性能的非水电解液及钠离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有工作电压高、比容量大、循环寿命长、无记忆效应及环境友好等优点，被广泛应用于数码、储能、动力和军用航天航空等领域。但是锂离子电池成本高、安全性差、高低温性能一般、倍率性能较低；锂资源储量低且分布不均匀。钠资源储量丰富、分布广泛、成本低廉，因此钠离子电池近年来备受关注。
[0003]电解液作为电池中离子传输的载体，对电池性能的发挥起着至关重要的作用。尤其是作为动力电池使用时，需要满足高倍率性能的要求。
[0004]目前，钠离子电池在使用过程中必须使用环状溶剂碳酸乙烯酯(EC)，但 EC的熔点高，容易使锂离子溶剂化，增加其在正负极脱嵌的势垒，影响电池的倍率性能。例如，公开号为CN107171020A的中国专利公开了一种钠离子电池非水电解液及包含该非水电解液的钠离子电池，其采用碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂作为非水溶剂，并采用二腈或多腈功能添加剂，使得钠离子电池正极表面形成一层稳定的保护膜，抑制贮存和充放电的过程中气体的产生，从而改善钠离子电池的循环性能和安全寿命，但是其倍率性能不佳。公开号为CN111082140A的中国专利公开了一种新型钠离子电池电解液和钠电池，其采用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC) 的混合溶剂作为非水溶剂，并添加了马来酸酐和氟代马来酸酐中的一种或两种作为添加剂，从而提高了钠电池的循环性能和其他电性能，延长钠电池的循环寿命，但是同样其倍率性能不佳。
[0005]因此迫切需要开发出一种具有高倍率性能的钠离子电池非水电解液。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是提供一种具有高倍率性能的钠离子电池非水电解液。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种具有高倍率性能的非水电解液，包含钠盐、非水溶剂以及添加剂；所述添加剂至少包括氟代碳酸亚乙酯和磺酸内酯类化合物，且所述柠康酸酐与磺酸内酯类化合物的质量比为2:1～1:5。
[0009]进一步地，所述磺酸内酯类化合物为1
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丙烯基
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1,3
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磺酸内酯。
[0010]进一步地，所述电解液中，氟代碳酸亚乙酯和磺酸内酯类化合物的总浓度为1.0～5.0wt％。
[0011]进一步地，所述电解液中，氟代碳酸亚乙酯的浓度为1～3wt％，磺酸内酯类化合物的浓度为0.5～2wt％。
[0012]进一步地，所述非水溶剂是由选自链状碳酸酯类有机溶剂、环状碳酸酯类有机溶剂中的一种或多种组成的非水溶剂。
[0013]进一步地，所述链状碳酸酯类有机溶剂选自碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的一种或多种；所述环状碳酸酯类有机溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸1,2
‑
亚丁酯、碳酸2,3
‑
亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯、γ
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丁内酯中的一种或多种。
[0014]进一步地，所述非水溶剂是由碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯组成的混合溶剂，两者的比例为1：(1～3)。
[0015]进一步地，所述钠盐选自氯化钠、氟化钠、硫酸钠、磷酸钠、硝酸钠、六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、高氯酸钠、N
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羟基磺酰基琥珀酰亚胺钠中的一种或多种。
[0016]进一步地，所述钠盐为六氟磷酸钠，所述六氟磷酸钠的浓度为0.2～2mol/L。
[0017]第二方面，本专利技术提供了一种钠离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，其中所述隔膜被设置于所述正极与负极之间，用于隔离所述正极与负极；所述电解液为第一方面所述的具有高倍率性能的非水电解液。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0019]本专利技术采用氟代碳酸亚乙酯和磺酸内酯类化合物作为电解液的添加剂，能够共同作用在电池负极形成稳定的保护膜，提高了电极材料和电解液的稳定性，从而显著提高倍率充放电性能。另外，本专利技术采用环状溶剂碳酸丙烯酯PC+链状溶剂EMC电解液体系，这种电解液体系消除了钠离子在电解液迁移过程中的溶剂化效应，极大地降低了钠离子在脱嵌过程中的势垒，从而提高了电池的倍率性能。
具体实施方式
[0020]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0021]本专利技术提供了一种具有高倍率性能的非水电解液，包含钠盐、非水溶剂以及添加剂；所述添加剂至少包括氟代碳酸亚乙酯和磺酸内酯类化合物，且所述柠康酸酐与磺酸内酯类化合物的质量比为2:1～1:5。
[0022]氟代碳酸亚乙酯作为一种添加剂，能够使得形成SEI膜的性能更好，形成紧密结构层但又不增加阻抗，能阻止电解液进一步分解；与磺酸内酯类化合物配合使用时，能够在电池负极形成稳定的保护膜，提高了电极材料和电解液的稳定性，从而显著提高倍率充放电性能。
[0023]本专利技术中，所述磺酸内酯类化合物优选为1
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丙烯基
‑
1,3
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磺酸内酯。
[0024]在一优选的实施例中，所述电解液中，氟代碳酸亚乙酯和磺酸内酯类化合物的总浓度为1.0～5.0wt％。优选地，氟代碳酸亚乙酯和磺酸内酯类化合物的总浓度为2.0～4.0wt％。
[0025]在一优选的实施例中，所述电解液中，氟代碳酸亚乙酯的浓度为1～3wt％，磺酸内酯类化合物的浓度为0.5～2wt％。优选地，氟代碳酸亚乙酯的浓度为 1～2wt％，磺酸内酯类化合物的浓度为0.5～1wt％。
[0026]本专利技术中，所述非水溶剂可选择本领域常用的电解液溶剂。在一优选的实施例中，
所述非水溶剂是由选自链状碳酸酯类有机溶剂、环状碳酸酯类有机溶剂中的一种或多种组成的非水溶剂。作为所述链状碳酸酯类有机溶剂，可选自碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)中的一种或多种。作为所述环状碳酸酯类有机溶剂，可选自碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸1,2
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亚丁酯、碳酸2,3
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亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯、γ
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丁内酯(GBL)中的一种或多种。
[0027]在一优选的实施例中，所述为碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯组成的混合溶剂。采用环状溶剂碳酸丙烯酯+链状溶剂碳酸甲乙酯电解液体系，这种电解液体系消除了钠离子在电解液迁移过程中的溶剂化效应，极大地降低了钠离子在脱嵌过程中的势垒，从而提高了电池的倍率性能；并且EMC的耐高温性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高倍率性能的非水电解液，其特征在于，包含钠盐、非水溶剂以及添加剂；所述添加剂至少包括氟代碳酸亚乙酯和磺酸内酯类化合物，且所述氟代碳酸亚乙酯与磺酸内酯类化合物的质量比为2:1～1:5。2.根据权利要求1所述的一种具有高倍率性能的非水电解液，其特征在于，所述磺酸内酯类化合物为1
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丙烯基
‑
1,3
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磺酸内酯。3.根据权利要求1所述的一种具有高倍率性能的非水电解液，其特征在于，所述电解液中，氟代碳酸亚乙酯和磺酸内酯类化合物的总浓度为1.0～5.0wt％。4.根据权利要求3所述的一种具有高倍率性能的非水电解液，其特征在于，所述电解液中，氟代碳酸亚乙酯的浓度为1～3wt％，磺酸内酯类化合物的浓度为0.5～2wt％。5.根据权利要求1所述的一种具有高倍率性能的非水电解液，其特征在于，所述非水溶剂是由选自链状碳酸酯类有机溶剂、环状碳酸酯类有机溶剂中的一种或多种组成的非水溶剂。6.根据权利要求5所述的一种具有高倍率性能的非水电解液，其特征在于，所述链状碳酸酯类有机溶剂选自碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的一种或多种...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈梦婷，赵成龙，刘夏，
申请(专利权)人：星恒电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：