一种钠离子电池电解液的制备方法及钠离子电池技术

本发明专利技术涉及钠离子电池领域，用于解决现有的钠离子电池电解液耐高温、阻燃性能不佳，易于导致电池在实际应用中具有潜在的安全隐患的问题，具体涉及一种钠离子电池电解液的制备方法及钠离子电池；该方法中通过向电解液的混合溶剂中添加电解液改性剂能够有效的提升了混合溶剂的耐高温、阻燃性能，从而避免了出现了电解液发生自燃的现象，而且提高了溶剂的热稳定性，使其难以挥发，避免高温条件下引起电池内部压力增大，提高了钠离子电池的安全性能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池电解液的制备方法及钠离子电池


[0001]本专利技术涉及钠离子电池领域，具体涉及一种钠离子电池电解液的制备方法及钠离子电池。

技术介绍

[0002]钠元素和锂元素同在一个主族，并且只差一个周期，所以钠元素具有与锂元素相似的物理、化学性质，与锂不同的是，钠元素的来源十分广泛，随着人们对钠电池研究的不断深入，未来完全有希望可以得到性能优异的商品化钠离子电池。
[0003]安全性是商品化电池必须满足的首要条件，也是钠电池大规模商品化生产的障碍之一。由于钠离子电池与锂离子电池相似，其液体电解液易燃，极大降低了电池的安全性。
[0004]目前钠离子电池电解液多数是以NaPF6或NaC l O4作钠盐，使用EC、DEC、DMC等碳酸酯溶剂，但是这类电解液闪点低可燃性强，在电池滥用等情况下极有可能引起电解质的燃烧进而造成电池爆炸。而且碳酸酯溶剂沸点低，挥发性强，高温下容易引起电池内部压力增大，导致电池在实际应用中具有潜在的安全隐患。
[0005]如何改善现有的钠离子电池电解液耐高温、阻燃性能不佳，易于导致电池在实际应用中具有潜在的安全隐患是本专利技术的关键，因此，亟需一种钠离子电池电解液的制备方法及钠离子电池来解决以上问题。

技术实现思路

[0006]为了克服上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种钠离子电池电解液的制备方法及钠离子电池：通过将碳酸乙烯酯熔化，之后加入二乙基碳酸酯搅拌，得到混合溶剂，将电解液改善剂加入至混合溶剂中继续搅拌，之后用4A分子筛进行除水、静置，得到改性溶剂，将无水高氯酸钠加入至改性溶剂搅拌至完全溶剂，之后静置，得到钠离子电池电解液，解决了现有的钠离子电池电解液耐高温、阻燃性能不佳，易于导致电池在实际应用中具有潜在的安全隐患的问题。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0008]一种钠离子电池电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤一：将碳酸乙烯酯加入至安装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，在温度为55
‑
60℃，搅拌速率为400
‑
500r/mi n的条件下搅拌15
‑
30mi n，待碳酸乙烯酯完全熔化，之后加入二乙基碳酸酯继续搅拌25
‑
45mi n，得到混合溶剂；
[0010]步骤二：将电解液改善剂加入至混合溶剂中继续搅拌1
‑
2h，之后用4A分子筛进行除水，之后静置10
‑
15h，得到改性溶剂；
[0011]步骤三：将无水高氯酸钠加入至改性溶剂搅拌至完全溶剂，之后静置20
‑
30h，得到摩尔浓度为1mo l/L的钠离子电池电解液。
[0012]作为本专利技术进一步的方案：步骤一中的所述碳酸乙烯酯、二乙基碳酸酯的体积比为1：1，步骤二中的所述电解液改善剂、混合溶剂的质量比为10
‑
25：100。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：所述电解液改善剂由以下步骤制备得到：
[0014]S1：将三氟甲基苯、浓硫酸加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为
‑5‑
0℃，搅拌速率为400
‑
500r/mi n的条件下边搅拌边逐滴加入发烟硝酸，控制滴加速率为1
‑
2滴/s，滴加完毕后升温至25
‑
30℃的条件下继续搅拌反应2
‑
3h，反应结束将反应产物冷却至0
‑
5℃，之后用二氯甲烷萃取2
‑
3次，合并萃取液用饱和碳酸氢钠溶液洗涤2
‑
3次，之后用无水硫酸镁干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，得到中间体1；
[0015]反应原理如下：
[0016][0017]S2：将中间体1、10％钯碳以及无水甲醇加入至反应釜中，在温度为20
‑
25℃，搅拌速率为400
‑
500r/mi n的条件下边搅拌边通入氢气，维持反应釜内压力为3.4
‑
3.5MPa，待反应釜内压力不再变化后，将反应产物真空抽滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，得到中间体2；
[0018]反应原理如下：
[0019][0020]S3：将浓硫酸、冰醋酸加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为25
‑
30℃，搅拌速率为400
‑
500r/mi n的条件下边搅拌边逐滴加入中间体2，控制滴加速率为1
‑
2滴/s，滴加完毕后降温至0
‑
5℃的条件下边搅拌边逐滴加入亚硝酸钠溶液，控制滴加速率为1
‑
2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应1
‑
1.5h，之后升温至120
‑
125℃的条件下继续搅拌反应1
‑
1.5h，之后常压蒸馏，收集馏分，将馏分用二氯甲烷萃取2
‑
3次，之后将萃取液旋转蒸发去除溶剂，得到中间体3；
[0021]反应原理如下：
[0022][0023]S4：将间二氟苯、无水三氯化铝以及二氯甲烷加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为
‑5‑
0℃，搅拌速率为400
‑
500r/mi n的条件下边搅拌边逐滴加入乙酰氯，控制滴加速率为1
‑
2滴/s，滴加完毕后升温至25
‑
30℃的条件下继续搅拌反应2
‑
3h，反应结束将反应产物倒入至冰水中，之后用浓盐酸调节pH为2
‑
3，之后静置分层，将有机相依次用氢氧化钠溶液和蒸馏水洗涤2
‑
3次，之后用无水硫酸镁干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，得到中间体4；
[0024]反应原理如下：
[0025][0026]S5：将中间体3、甲苯加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，在温度为25
‑
30℃，搅拌速率为400
‑
500r/mi n的条件下搅拌20
‑
30mi n，之后升温至回流的条件下边搅拌边逐滴加入氢氧化钠溶液，控制滴加速率为1
‑
2滴/s，滴加完毕后脱水，之后降温至30
‑
35℃的条件下加入中间体4、N，N
‑
二甲基苯胺，之后升温至回流的条件下继续搅拌反应3
‑
5h，反应结束后将反应产物常压蒸馏，收集温度为190
‑
200℃的馏分，冷却，得到中间体5；
[0027]反应原理如下：
[0028][0029]S6：将中间体5、环己烷加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为25
‑
30℃，搅拌速率为400
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将碳酸乙烯酯加入至安装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，在温度为55
‑
60℃，搅拌速率为400
‑
500r/min的条件下搅拌15
‑
30min，待碳酸乙烯酯完全熔化，之后加入二乙基碳酸酯继续搅拌25
‑
45min，得到混合溶剂；步骤二：将电解液改善剂加入至混合溶剂中继续搅拌1
‑
2h，之后用4A分子筛进行除水，之后静置10
‑
15h，得到改性溶剂；步骤三：将无水高氯酸钠加入至改性溶剂搅拌至完全溶剂，之后静置20
‑
30h，得到摩尔浓度为1mol/L的钠离子电池电解液。2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池电解液的制备方法，其特征在于，步骤一中的所述碳酸乙烯酯、二乙基碳酸酯的体积比为1：1，步骤二中的所述电解液改善剂、混合溶剂的质量比为10
‑
25：100。3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池电解液的制备方法，其特征在于，所述电解液改善剂由以下步骤制备得到：S1：将三氟甲基苯、浓硫酸加入至三口烧瓶中，边搅拌边逐滴加入发烟硝酸，滴加完毕后升温继续搅拌反应，反应结束将反应产物冷却、萃取，将萃取液洗涤、干燥、旋转蒸发，得到中间体1；S2：将中间体1、10％钯碳以及无水甲醇加入至反应釜中，边搅拌边通入氢气，待反应釜内压力不再变化后，将反应产物真空抽滤，将滤液旋转蒸发，得到中间体2；S3：将浓硫酸、冰醋酸加入至三口烧瓶中，边搅拌边逐滴加入中间体2和亚硝酸钠溶液，滴加完毕后继续搅拌反应，之后常压蒸馏，收集馏分，将馏分萃取，之后将萃取液旋转蒸发，得到中间体3；S4：将间二氟苯、无水三氯化铝以及二氯甲烷加入至三口烧瓶中，边搅拌边逐滴加入乙酰氯，滴加完毕后继续搅拌反应，反应结束将反应产物倒入至冰水中，之后调节pH、静置分层，将有机相洗涤、干燥、旋转蒸发，得到中间体4；S5：将中间体3、甲苯加入至四口烧瓶中进行搅拌，之后升温至回流，边搅拌边逐滴加入氢氧化钠溶液，滴加完毕后脱水，之后加入中间体4、N，N
‑
二甲基苯胺继续搅拌反应，反应结束后将反应产物常压蒸馏，收集馏分，冷却，得到中间体5；S6：将中间体5、环己烷加入至三口烧瓶中进行搅拌，之后边搅拌边逐滴加入液溴，滴加完毕后继续搅拌反应，反应结束后将反应产物洗涤、干燥、旋转蒸发、重结晶，得到中间体6；S7：将中间体6、2，6
‑
二氨基吡啶、碳酸钾以及N，N
‑
二甲基甲酰胺加入至四口烧瓶中进行搅拌反应，反应结束后将反应产物旋转蒸发、重结晶，得到中间体7；S8：将中间体7、正己烷、联硼酸频那醇酯以及10％铱炭催化剂加入至三口烧瓶中进行搅拌反应，反应结束后将反应产物加入至冰水中，之后萃取，将萃取液洗涤、干燥，之后真空抽滤，将滤液以混合溶剂作为流动相进行层析柱纯化，得到电解液改善剂。4.根据权利要求3所述的一种钠离子电池电解液的制备方法，其特征在于，步骤S1中的所述三氟甲基苯、浓硫酸以及发烟硝酸的用量比为0.1mol：40
‑
50mL：7.0
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7.5mL，所述浓硫酸的质量分数为95

【专利技术属性】
技术研发人员：康书文，邹伟民，张维民，管国志，吉跃华，
申请(专利权)人：江苏传艺钠电新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：