有机醚类电解液及其在钠离子电池的应用制造技术

本发明专利技术公开一种有机醚类电解液及其在钠离子电池的应用。本发明专利技术通过在有机醚类电解液中引入NaNO3添加剂，并将其应用于钠离子电池中，电极与电解液间的固

【技术实现步骤摘要】
有机醚类电解液及其在钠离子电池的应用


[0001]本专利技术属于钠离子电池
，涉及一种有机醚类电解液及其在钠离子电池的应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为主流的储能电池体系，然而其在大规模应用于大型储能系统设备时需要大量的锂资源，但地壳上的锂元素资源非常有限。作为同主族且地壳中较为丰富的元素钠元素，钠离子电池具有和锂离子电池相似的电池储能机理，成为未来新电池体系的发展方向。
[0003]钠离子电池中醚类电解液具有比酯类电解液更高的电解质盐溶解度，而高浓度的电解液质盐会降低电解液的副反应发生，还能产生更稳定的SEI，提升电池的循环性能和可逆性提升。它具有更高的离子传导率，更利于载流子在电解液中的移动，提升电解液性能，并且具有更薄的固态电解质界面，这使得它拥有更高的首周库伦效率，从而实现能量的高效利用。并且醚类电解液可以使得石墨负极能够正常工作，而酯类钠离子电解液中石墨比容量较低。
[0004]但是钠离子电池中醚类电解液存在很多问题，比如普遍充电电压低于3.5V，一旦高于这个电压醚类溶剂容易发生氧化反应，从而使得容量与循环性大幅度衰减，导致醚基钠离子电池的应用受到极大阻碍。文献1(Yi Q,Lu Y,Sun X,et al.Fluorinated Ether Based Electrolyte Enabling Sodium
‑
Metal Batteries with Exceptional Cycling Stability[J].ACS applied materials&interfaces,2019,11(50):46965
‑
46972.)利用氟化醚来提升醚类电解液的氧化电压，但是其成本较高合成复杂。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种有机醚类电解液及其在钠离子电池的应用。本专利技术通过在传统的醚类钠离子电池电解液的基础上添加一定量的NaNO3添加剂，以提高电解液氧化电压，同时提升钠离子电池在充放电过程中的库伦效率和循环稳定性。
[0006]实现本专利技术目的的技术方案如下：
[0007]有机醚类电解液，由电解质钠盐、有机醚溶剂以及NaNO3组成。
[0008]优选地，所述的有机醚类电解液中，NaNO3的浓度为0.03～0.1M。
[0009]优选地，所述的电解质钠盐为三氟甲基磺酸钠或高氯酸钠，浓度为0.5～1.5M。
[0010]优选地，所述的有机醚溶剂为非水有机链状的醚类溶剂，选自二乙二醇二甲醚或四乙二醇二甲醚。
[0011]本专利技术还提供由上述有机醚类电解液组成的钠离子电池。
[0012]本专利技术所述的钠离子电池包括钠离子半电池和钠离子全电池。
[0013]本专利技术所述的钠离子半电池的组成为本领域常规的组成，包括钠离子电池正极、金属钠负极、电池隔膜以及上述有机醚类电解液。
[0014]本专利技术所述的钠离子全电池的组成为本领域常规的组成，包括钠离子电池正极、石墨或其它碳负极、电池隔膜以及上述有机醚类电解液。
[0015]本专利技术所述的钠离子电池正极为本领域常规使用的正极材料，例如镍锰酸钠、锰酸钠或磷酸钒钠等。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0017]本专利技术在有机醚类电解液中引入NaNO3添加剂，电极与电解液间的固
‑
液界面膜中形成有效成分，保护电解液溶剂，从而提升电解液的氧化电压，实现高电压醚类钠离子电池，提升电池的库伦效率与循环性能。
附图说明
[0018]图1为使用对比例1制得的电解液组装的钠离子半电池在0.1mVs
‑1扫描速度下线性扫描伏安曲线。
[0019]图2为使用实施例1制得的电解液组装的钠离子半电池在0.1mVs
‑1扫描速度下线性扫描伏安曲线。
[0020]图3(a)为使用对比例1制得的电解液组装的钠离子半电池在100mA g
‑1电流密度下在2
‑
4V内恒电流充放电曲线。
[0021]图3(b)为使用对比例1制得的电解液组装的钠离子半电池在100mA g
‑1电流密度下在2
‑
4V内循环曲线。
[0022]图4(a)为使用实施例1制得的电解液组装的钠离子半电池在100mA g
‑1电流密度下在2
‑
4V内恒电流充放电曲线。
[0023]图4(b)为使用实施例1制得的电解液组装的钠离子半电池在100mA g
‑1电流密度下在2
‑
4V内循环曲线。
[0024]图5(a)为使用对比例1制得的电解液组装的钠离子全电池在100mA g
‑1电流密度下在1.5
‑
3.5V内恒电流充放电曲线。
[0025]图5(b)为使用对比例1制得的电解液组装的钠离子全电池在100mA g
‑1电流密度下在1.5
‑
3.5V内循环曲线。
[0026]图6(a)为使用实施例1制得的电解液组装的钠离子全电池在100mA g
‑1电流密度下在1.5
‑
3.5V内恒电流充放电曲线。
[0027]图6(b)为使用实施例1制得的电解液组装的钠离子全电池在100mA g
‑1电流密度下在1.5
‑
3.5V内循环曲线。
[0028]图7为使用对比例2制得的电解液组装的钠离子半电池在100mAg
‑1电流密度下在2
‑
4V内循环曲线。
[0029]图8为使用实施例2制得的电解液组装的钠离子半电池在100mAg
‑1电流密度下在2
‑
4V内循环曲线。
[0030]图9为使用对比例3制得电解液组装的钠离子半电池在100mAg
‑1电流密度下在2
‑
4V内充放电曲线。
[0031]图10为使用实施例3制得电解液组装的钠离子半电池在100mAg
‑1电流密度下在2
‑
4V内充放电曲线。
[0032]图11为使用实施例4制得电解液组装的钠离子半电池在100mAg
‑1电流密度下在2
‑
4V内循环曲线。
[0033]图12为使用对比例4制得电解液组装的钠离子半电池在100mAg
‑1电流密度下在2
‑
4V内循环曲线。
[0034]具体实施方法
[0035]下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步详细的描述。
[0036]实施例1
[0037]有机醚类电解液，具体制备方法如下：
[0038]在填充氩气的手套箱中，将三氟甲基磺酸钠溶解于二乙二醇二甲醚电解液中，三氟甲基磺酸钠盐最终浓度为1.0M，然后向其中加入NaNO3，NaNO3在电解液中的浓度为0.1M，搅拌混合溶解，配制中所用的试剂均在手套箱中干燥12h以上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.有机醚类电解液，其特征在于，由电解质钠盐、有机醚溶剂以及NaNO3组成。2.根据权利要求1所述的有机醚类电解液，其特征在于，所述的有机醚类电解液中，NaNO3的浓度为0.03～0.1M。3.根据权利要求1所述的有机醚类电解液，其特征在于，所述的电解质钠盐为三氟甲基磺酸钠或高氯酸钠，浓度为0.5～1.5M。4.根据权利要求1所述的有机醚类电解液，其特征在于，所述的有机醚溶剂选自二乙二醇二甲醚或四乙二醇二甲醚。5.根据权利要求1至4任一所述的有机醚类电解液组成的钠离子电池。6.根据权利要求5所述的钠离子电池，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨梅，刘子恒，王星宇，夏晖，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：