一种钠二次电池用电解液、钠二次电池及用电装置制造方法及图纸

本申请公开了一种钠二次电池用电解液、钠二次电池及用电装置。钠二次电池用电解液包括：金属钠盐以及溶剂；其中，金属钠盐的钠离子与溶剂形成的钠离子

【技术实现步骤摘要】
一种钠二次电池用电解液、钠二次电池及用电装置
[0001]

[0002]本申请涉及电池领域，具体涉及一种钠二次电池用电解液、钠二次电池及用电装置。

技术介绍

[0003]节能减排是可持续发展的关键，也就促进了能源结构的调整，推动了电池技术的发展与应用。电解液作为二次电池的重要组成部分，在电化学反应中起着离子载体的重要作用。而目前商用的用于钠二次电池的电解液在低温下粘度增大且易凝固，进而导致低的离子电导率、高的电化学阻抗和缓慢的动力学过程等问题，严重影响电池的使用寿命和循环稳定性，进一步限制了钠二次电池在低温下的实际应用。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本申请提供一种钠二次电池用电解液、钠二次电池及用电装置，能够提升钠二次电池在低温下的反应动力学，提升钠二次电池的低温性能。
[0005]第一方面，本申请提供了一种钠二次电池用电解液，包括：金属钠盐以及溶剂；其中，金属钠盐的钠离子与溶剂形成的钠离子
‑
溶剂配合物的去溶剂化能小于或等于100 kJ/mol。
[0006]本申请实施例的技术方案中，通过调控电解液的溶剂类型，能够调控钠离子与电解液中溶剂形成的配合物（Na
+
‑
(溶剂)
x
配合物）的去溶剂化能，这样的设计使得在低温时钠离子
‑
溶剂配合物的去溶剂化过程具有低能垒，钠离子与溶剂分子之间亲和力弱，从而改善低温时溶剂化的钠离子去溶剂化困难的问题，提升钠二次电池在低温下的反应动力学，提升钠二次电池的低温性能。
[0007]在一些实施例中，金属钠盐的摩尔浓度为0.1
‑
1.2mol/L；可选地，金属钠盐的摩尔浓度为0.2
‑
0.8mol/L。
[0008]通过将金属钠盐控制在较低浓度，可以减弱钠离子与溶剂分子之间的亲和力，更有效地提升电池在低温下的反应动力学。
[0009]在一些实施例中，溶剂包括第一溶剂和第二溶剂；第一溶剂包括链状醚类溶剂；第二溶剂包括二乙醚、环状醚类中的一种或多种。
[0010]其中，第一溶剂可以提高金属钠盐的溶解度，提高电解液的电导率，第二溶剂可以降低钠离子
‑
溶剂配合物的去溶剂化势垒，提升钠离子
‑
溶剂配合物的去溶剂化过程，通过第一溶剂和第二溶剂的相互配合，可以提高电解液的电导率和反应动力学，更有效地提升电池的低温电化学性能。
[0011]在一些实施例中，第一溶剂包括乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二丙基醚以及二丁醚中的一种或多种；和/或第二溶剂
包括二乙醚、1,3
‑
二氧戊环、四氢呋喃以及甲基四氢呋喃中的一种或多种。
[0012]在一些实施例中，第一溶剂与第二溶剂的体积比大于或等于1:1，且小于或等于10:1；可选地，第一溶剂与第二溶剂的体积比大于或等于1.5:1，且小于或等于5:1。通过将第一溶剂与第二溶剂的体积比控制在上述范围内，可以提升溶剂对于金属钠盐的溶解度，进而调控金属钠盐的浓度；也能够降低钠离子
‑
溶剂配合物的去溶剂化能，更有效地提升电池的低温电化学性能。
[0013]在一些实施例中，金属钠盐包括六氟磷酸钠、二氟草酸硼酸钠、四氟硼酸钠、双草酸硼酸钠、高氯酸钠、六氟砷酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、三氟甲基磺酸钠以及双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种。上述金属钠盐的离子电导率较高，且电化学稳定性较强，易于提升低温下电池的电化学性能。
[0014]第二方面，本申请提供了一种钠二次电池，其包括上述实施例中的钠二次电池用电解液。
[0015]本申请实施例的技术方案中，钠二次电池的电解液中钠离子
‑
溶剂配合物的去溶剂化能小于或等于100 kJ/mol，这样的设计使得钠二次电池在低温时钠离子
‑
溶剂配合物的去溶剂化过程具有较低势垒，钠离子与溶剂分子之间具有较弱亲和力，改善低温时溶剂化的钠离子去溶剂化困难的问题，提升钠二次电池在低温下的反应动力学，从而提升钠二次电池的低温性能。
[0016]在一些实施例中，钠二次电池为无负极钠二次电池。无负极电池的负极结构在初始状态只包括集流体，集流体表面不设置负极活性材料。无负极钠二次电池首次充电后正极材料中的金属钠迁移至负极侧，并沉积在负极集流体表面。部分金属钠会残留在负极集流体表面，再次充放电时，金属钠在负极集流体表面沉积
‑
剥离，实现循环。该实施方式中，在低温下电解液中的钠离子
‑
溶剂配合物的去溶剂化能垒较低，更容易实现钠的沉积与剥离，低温反应活性较高。
[0017]在一些实施例中，电池包括负极，负极包括负极集流体和负极活性材料；负极活性材料包括硅基材料、硅碳材料、碳材料、硒基材料中的一种或多种。电解液中的钠离子
‑
溶剂配合物的去溶剂化能垒低，钠离子容易嵌入上述负极活性材料，同时也容易从上述负极活性材料上脱嵌，具有优异的低温反应活性。且电池进行充放循环时，活性材料的结构变化小，有利于延长电池的使用寿命。
[0018]在一些实施例中，电池包括正极，正极包括正极集流体以及正极活性材料；正极活性材料包括过渡金属氧化物、聚阴离子化合物以及普鲁士蓝类似物中的一种或多种。钠离子容易嵌入上述正极活性材料，同时也容易从上述正极活性材料上脱嵌，具有优异的低温反应活性。且电池进行充放循环时，活性材料的结构变化小，有利于延长电池的使用寿命。
[0019]在一些实施例中，正极的膜片电阻为0.1Ω
‑
50Ω；可选地，正极的膜片电阻为0.1Ω
‑
10Ω。膜片电阻的大小一定程度上会影响钠离子
‑
溶剂配合物的去溶剂化过程，膜片电阻小时电极极化较小，低温下的浓差极化小，能够促进去溶剂化。设置正极极片的膜片电阻在该阻值范围内，进一步优化了去溶剂化过程的效果，更有利于提高电池的低温性能。
[0020]第三方面，本申请提供了一种用电装置，包括前述钠二次电池。具有优异的低温性能。
[0021]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，
而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
[0022]附图说明
通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：图1是本申请钠二次电池一些实施例的结构示意图；图2是本申请钠二次电池一些实施例的分解结构示意图；图3是本申请一些实施例的电池单体的分解结构示意图；图4是本申请一些实施例的车辆的结构示意图。
[0023]具体实施方式
下面将对本申请技术方案的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠二次电池用电解液，其特征在于，包括金属钠盐以及溶剂；其中，所述金属钠盐的钠离子与所述溶剂形成的钠离子
‑
溶剂配合物的去溶剂化能小于或等于100 kJ/mol。2.根据权利要求1所述的钠二次电池用电解液，其特征在于，所述金属钠盐的摩尔浓度为0.1
‑
1.2mol/L。3.根据权利要求2所述的钠二次电池用电解液，其特征在于，所述金属钠盐的摩尔浓度为0.2
‑
0.8mol/L。4.根据权利要求1所述的钠二次电池用电解液，其特征在于，所述溶剂包括第一溶剂和第二溶剂；所述第一溶剂包括链状醚类溶剂；所述第二溶剂包括二乙醚、环状醚类中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的钠二次电池用电解液，其特征在于，所述第一溶剂包括乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二丙基醚以及二丁醚中的一种或多种；和/或所述第二溶剂包括二乙醚、1,3
‑
二氧戊环、四氢呋喃以及甲基四氢呋喃中的一种或多种。6.根据权利要求4所述的钠二次电池用电解液，其特征在于，所述第一溶剂与所述第二溶剂的体积比大于或等于1:1，且小于或等于10:1。7.根据权利要求6所述的钠二次电池用电解液，其特征在于，所述第一溶剂与所述第二溶剂的体积比大于或等于1.5:1，且小于或等于5:1。8.根据权利要求1

【专利技术属性】
技术研发人员：黄起森，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：