电解液添加剂、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电解液添加剂、电解液及钠离子电池，该电解液添加剂包括添加剂a和添加剂b，所述添加剂a为如下式1所示的第一化合物和如下式2所示的第二化合物中的一种或多种。本发明专利技术采用添加剂a与添加剂b进行组合作为电解液添加剂，其中，添加剂a能减少活性物质的损失及电阻的提高，还能抑制水分子在高温和循环中的分解产气，提高材料的稳定性。此外，添加剂a与添加剂b的协同使用，能形成更加均匀致密的SEI膜，由于该SEI膜阻抗小，因此可以进一步提升了电池的循环和高温储存性能。

【技术实现步骤摘要】
电解液添加剂、电解液及钠离子电池
本专利技术涉及能源材料
，特别是涉及一种电解液添加剂、电解液及钠离子电池。
技术介绍
钠是地球上储量较丰富的元素之一，其工作原理与钠离子电池相似，同时具有成本低、安全性好及能长期大规模存储等优点，越来越受到研发人员的关注。现有技术中，钠离子电池存在循环性能较差，高温存储胀气及首次效率较低等缺点，制约了其广泛的应用。电解液作为钠离子动力电池的关键材料之一，其对电池的循环性能、高低温性能及首次效率有着显著的影响。在电解液的三大组分中，钠盐和溶剂的配方变化不大，电解液添加剂是提升钠离子电池性能的关键因素，因此开发满足钠离子电池性能的电解液添加剂及电解液具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种电解液添加剂及电解液，用于解决钠离子电池存在循环性能较差，高温存储胀气及首次效率较低等缺点。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种电解液添加剂，包括添加剂a和添加剂b，所述添加剂a为如下式1所示的第一化合物和如下式2所示的第二化合物中的一种或多种：其中，R1～R15分别独立地选自H、卤原子、碳原子数为1～10的烷烃基、碳原子数为2～10的不饱和烃基、碳原子数为1～10的烷氧基和碳原子数为2～10的烷酰基中的一种，且所述烷烃基、所述不饱和烃基、所述烷氧基和所述烷酰基中的H可部分或全部被卤原子、氰基、羧基和磺酸基中的一种或多种取代；所述添加剂b为碳酸亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、亚硫酸丙烯酯和4-甲基硫酸亚乙酯中一种或多种。在其中一个实施例中，所述第一化合物中，R1为卤原子，R2～R5为碳原子数为1～10的烷烃基，所述第二化合物中，R6～R10和R11为卤原子，R12～R15为碳原子数为1～10的烷烃基。在其中一个实施例中，所述第一化合物中，R1为氟、R2～R5为甲基，所述第二化合物中，R6～R11为氟，R12～R15为甲基。在其中一个实施例中，所述添加剂a为所述第一化合物和所述第二化合物，且所述第一化合物和所述第二化合物的质量比为2:1。在其中一个实施例中，所述电解液添加剂中，所述添加剂a和所述添加剂b的质量比为(1～5):(1～5)。本专利技术还提供了一种电解液，包括钠盐电解质、有机溶剂和权利要求1～5任一项所述的电解液添加剂。在其中一个实施例中，所述电解液添加剂的质量占所述所述电解液的总质量的2％～20％，优选为2％～10％。在其中一个实施例中，所述有机溶剂包括环状有机溶剂和链状有机溶剂，所述环状有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的一种或多种，所述链状有机溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一种或多种。可选地，所述有机溶剂的质量占所述电解液的总质量的72％～90％，优选为80％～90％。在其中一个实施例中，所述钠盐电解质包括六氟磷酸钠、高氯酸钠、四氟硼酸钠和双氟草酸硼酸钠中的一种或多种。可选地，所述钠盐电解质的质量占所述电解液的总质量的8％～26％，优选为8％～16％。本专利技术还提供了一种钠离子电池，包括权利要求6～9任一项所述的电解液、正极、负极和隔膜。相对于现有技术，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术采用了一种新型添加剂a包括第一化合物和第二化合物中的一种或多种，与添加剂b进行组合作为电解液添加剂。其中，添加剂a在正负极表面形成稳定的界面膜，在正极形成的界面膜能有效抑制正极中过渡金属溶解到电解质中，从而减少了活性物质的损失及电阻的提高。另添加剂a能与正极材料中的结合水进行反应，抑制水分子在高温和循环中的分解产气，避免大尺寸的水和钠离子进入正极材料中挤压晶格，提高材料的稳定性，同时能与正极材料表面的碱性发生反应，进一步提升材料的稳定性。此外，添加剂a与添加剂b的协同使用，能形成更加均匀致密的SEI膜，由于该SEI膜阻抗小，因此可以进一步提升了电池的循环和高温储存性能。综上，本专利技术的电解液添加剂可明显改善电池的循环和高温存储性能，并大幅度减少高温存储过程中的产气量。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，并给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。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“和/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。本专利技术一实施例的一种电解液添加剂，包括添加剂a和添加剂b，所述添加剂a为如下式1所示的第一化合物和如下式2所示的第二化合物中的一种或多种：其中，R1～R15分别独立地选自H、卤原子、碳原子数为1～10的烷烃基、碳原子数为2～10的不饱和烃基、碳原子数为1～10的烷氧基和碳原子数为2～10的烷酰基中的一种，且所述烷烃基、所述不饱和烃基、所述烷氧基和所述烷酰基中的H可部分或全部被卤原子、氰基、羧基和磺酸基中的一种或多种取代；所述添加剂b为碳酸亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、亚硫酸丙烯酯和4-甲基硫酸亚乙酯中一种或多种。相对于现有技术，本专利技术采用了一种新型添加剂a包括第一化合物和第二化合物中的一种或多种，与添加剂b进行组合作为电解液添加剂。其主要作用是添加剂a在正负极表面形成稳定的界面膜，在正极形成的界面膜能有效抑制正极中过渡金属溶解到电解质中，从而减少了活性物质的损失及电阻的提高。另添加剂a能与正极材料中的结合水进行反应，抑制水分子在高温和循环中的分解产气，避免大尺寸的水和钠离子进入正极材料中挤压晶格，提高材料的稳定性，同时能与正极材料表面的碱性发生反应，进一步提升材料的稳定性。此外添加剂a与添加剂b的协同使用，能形成更加均匀致密的SEI膜，由于该SEI膜阻抗小，因此可以进一步提升了电池的循环和高温储存性能。综上，本专利技术的电解液添加剂可明显改善电池的循环和高温存储性能，并大幅度减少高温存储过程中的产气量。优选地，第一化合物中，R1为卤原子，R2～R5为碳原子数为1～10的烷烃基，所述第二化合物中，R6～R11为卤原子，R12～R15为碳原子数为1～10的烷烃基。更优选地，第一化合物中的R1为氟、R2～R5为甲基，所述第二化合物中，R6～R11为氟，R12～R15为甲基，该结构的第一化合物和第二化合物在抑制正极材料活性物质的溶解和提高材料的稳定性更为优秀。在一个具体实施例中，所述添加剂a为所述第一化合物和所述第二化合物，且所述第一化合物和所述第二化合物的质量比为2:1，改善电池高温循环和高温存储性能的效果较好。在一个具体实施例中，所述电解液添加剂中，所述添加剂a和所述添加剂b的质量比为(1～5):(1～5)。本专利技术一实施例的一种电解液，包括钠盐电解质、有机溶剂和前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液添加剂，其特征在于，包括添加剂a和添加剂b，所述添加剂a为如下式1所示的第一化合物和如下式2所示的第二化合物中的一种或多种：/n

【技术特征摘要】
1.一种电解液添加剂，其特征在于，包括添加剂a和添加剂b，所述添加剂a为如下式1所示的第一化合物和如下式2所示的第二化合物中的一种或多种：



其中，R1～R15分别独立地选自H、卤原子、碳原子数为1～10的烷烃基、碳原子数为2～10的不饱和烃基、碳原子数为1～10的烷氧基和碳原子数为2～10的烷酰基中的一种，且所述烷烃基、所述不饱和烃基、所述烷氧基和所述烷酰基中的H可部分或全部被卤原子、氰基、羧基和磺酸基中的一种或多种取代；
所述添加剂b包括碳酸亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、亚硫酸丙烯酯和4-甲基硫酸亚乙酯中一种或多种。


2.根据权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于，所述第一化合物中，R1为卤原子，R2～R5为碳原子数为1～10的烷烃基；所述第二化合物中，R6～R11为卤原子，R12～R15为碳原子数为1～10的烷烃基。


3.根据权利要求2所述的电解液添加剂，其特征在于，所述第一化合物中，R1为氟，R2～R5为甲基；所述第二化合物中，R6～R11为氟，R12～R15为甲基。


4.根据权利要求1所述的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，徐雄文，王志斌，
申请(专利权)人：湖南立方新能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43