一种钠离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种钠离子电池，包括正极、负极和电解液，所述负极包括负极活性材料，所述负极活性材料包括碳材料，所述碳材料的结晶度为X％；所述电解液包括电解质盐、溶剂和添加剂，所述添加剂在所述电解液中的质量百分含量为Y％；其中，X和Y满足关系式25≤X*Y≤120。本发明专利技术的钠离子电池通过负极碳材料的结晶度和电解液添加剂含量调控钠离子电池负极储钠位点以及界面反应，当碳材料的结晶度X％与电解液中添加剂质量百分含量Y％满足关系式25≤X*Y≤120，能够同时改善钠离子电池的首效与容量性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池


[0001]本专利技术涉及储能装置
，具体而言，本专利技术涉及一种钠离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池以石墨材料为负极，石墨材料的结构规整，结晶度较高，库伦效率较高。与商业化锂离子电池不同，钠离子电池以含有部分无定形区域的碳材料为负极，钠离子电池库伦效率不高，主要是由于负极与电解液界面反应，生成不稳定的界面膜，消耗有限的钠源。电解液在碳材料表面反应形成界面膜，界面膜的形成依赖于碳材料结构与电解液，在很大程度上影响着电池库伦效率与容量。因此，为了提高钠离子电池的电池库伦效率与容量，需要对钠离子电池进行深入研究，提高界面膜质量。

技术实现思路

[0003]本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：目前，钠离子电池存在电池库伦效率与容量较低的问题，因此，有必要对钠离子电池进行改进，以提高电池库伦效率与容量。
[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种钠离子电池，包括正极、负极和电解液，所述负极包括负极活性材料，所述负极活性材料包括碳材料，所述碳材料的结晶度为X％；所述电解液包括电解质盐、溶剂和添加剂，所述添加剂在所述电解液中的质量百分含量为Y％；其中，X和Y满足关系式25≤X*Y≤120。
[0005]可选的，50≤X*Y≤110。
[0006]可选的，所述碳材料的结晶度X％满足15≤X≤50；优选的，18≤X≤35。
[0007]可选的，所述添加剂在所述电解液中的质量百分含量Y％满足0.1≤Y≤10；优选的，2≤Y≤8。
[0008]可选的，所述添加剂包括环状化合物。
[0009]可选的，所述添加剂包括氟代碳酸酯类化合物、环状磺酸酯类化合物、环状硫酸酯类化合物、环状硼酸酯类化合物中的至少一种。
[0010]可选的，所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、1,3
‑
丙烷磺酸内酯、1,3
‑
丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯、二氟草酸硼酸钠中的至少一种。
[0011]可选的，所述溶剂包括C3～C8的碳酸酯、C2～C6的羧酸酯、C4～C10的醚中的至少一种。
[0012]可选的，所述电解质盐包括六氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠、双(三氟甲烷)磺酰亚胺钠、三氟甲基磺酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠中的至少一种。
[0013]可选的，所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料选自层状过渡金属氧化物、普鲁士类化合物、磷酸盐类化合物、硫酸盐类化合物中的至少一种。
[0014]根据本专利技术提供的钠离子电池，在电化学过程中，负极碳材料与电解液接触的界面形成界面膜，电解液消耗造成容量损失，降低库伦效率。由于碳材料的无定形区域缺陷位
点多于结晶区域，因此在碳材料的无定形区域，电解液与碳材料接触表面的副反应机率较高。碳材料的结晶度影响储钠行为，从而影响电池容量，过高的结晶度，对材料的储钠产生不利的影响，容量降低。对于无定形区域较多的低结晶度碳材料，通过添加高含量的添加剂，调节负极与电解液的界面反应，改善电池库伦效率。
[0015]实验发现，通过负极碳材料的结晶度和电解液添加剂含量可调控钠离子电池负极储钠位点以及界面反应。当结晶度X％与电解液中添加剂质量百分含量Y％满足关系式25≤X*Y≤120，能够同时改善钠离子电池的首效与容量性能。当X*Y＜25，低结晶度导致无定形区域的电解液界面反应加剧，低添加剂含量无法有效抑制界面反应，导致电池首效降低。当X*Y＞120，高结晶度导致负极容量较低，高含量添加剂导致界面膜阻抗增加，进一步降低电池容量性能。
具体实施方式
[0016]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0017]本专利技术实施例中，碳材料的结晶度是指碳材料的XRD中的C(002)晶面衍射峰面积占非晶峰与C(002)晶面衍射峰的面积之和的比例。
[0018]本专利技术实施例的一种钠离子电池，包括正极、负极和电解液，所述负极包括负极活性材料，所述负极活性材料包括碳材料，所述碳材料的结晶度为X％；所述电解液包括电解质盐、溶剂和添加剂，所述添加剂在所述电解液中的质量百分含量为Y％；其中，X和Y满足关系式25≤X*Y≤120。
[0019]在电化学过程中，负极碳材料与电解液接触的界面形成界面膜，电解液消耗造成容量损失，降低库伦效率。由于碳材料的无定形区域缺陷位点多于结晶区域，因此在碳材料的无定形区域，电解液与碳材料接触表面的副反应机率较高。碳材料的结晶度影响储钠行为，从而影响电池容量，过高的结晶度，对材料的储钠产生不利的影响，容量降低。对于无定形区域较多的低结晶度碳材料，通过添加高含量的添加剂，调节负极与电解液的界面反应，改善电池库伦效率。
[0020]实验发现，通过负极碳材料的结晶度、电解液添加剂含量可调控钠离子电池负极储钠位点以及界面反应。当结晶度X％与电解液中添加剂质量百分含量Y％满足关系式25≤X*Y≤120，能够同时改善钠离子电池的首效与容量性能。当X*Y＜25，低结晶度导致无定形区域的电解液界面反应加剧，低添加剂含量无法有效抑制界面反应，导致电池首效降低。当X*Y＞120，高结晶度导致负极容量较低，高含量添加剂导致界面膜阻抗增加，进一步降低电池容量性能。
[0021]在具体的实施例中，X*Y可以为25，30，35，40，45，50，64，70，90，100，104.5，105，110，115，120。
[0022]在优选的实施例中，50≤X*Y≤110。
[0023]在一些实施例中，所述碳材料的结晶度X％满足15≤X≤50。
[0024]在具体的实施例中，X可以为15，16，17，18，19，19.5，20，22，25，30，35，40，45，50。
[0025]在优选的实施例中，18≤X≤35。
[0026]本专利技术实施例中，碳材料结晶度与制备碳材料过程中的升温速率、碳化温度、保温
时间等均密切相关，例如，碳化温度升高，碳材料的结晶度增加；升温速率降低，碳材料的结晶度增加，通过调控升温速率与碳化温度等条件，可调控碳材料的结晶度。碳材料的结晶度影响储钠行为，从而影响电池容量。在碳材料的无定形区域，电解液与碳材料接触表面的副反应机率较高。通过优选碳材料的结晶度，有利于进一步改善钠离子电池的首效与容量。
[0027]在一些实施例中，所述添加剂在所述电解液中的质量百分含量Y％满足0.1≤Y≤10。
[0028]在具体的实施例中，Y可以为0.1，0.2，0.5，1，1.5，2，2.5，3，4，5，5.5，6，7，8，9，10。
[0029]在优选的实施例中，2≤Y≤8。
[0030]本专利技术实施例中，通过优选添加剂的添加量，调节负极与电解液的界面反应，有利于进一步改善钠离子电池的电池库伦效率与容量。
[0031]在一些实施例中，所述添加剂包括环状化合物。
[0032]在具体的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池，其特征在于，包括正极、负极和电解液，所述负极包括负极活性材料，所述负极活性材料包括碳材料，所述碳材料的结晶度为X％；所述电解液包括电解质盐、溶剂和添加剂，所述添加剂在所述电解液中的质量百分含量为Y％；其中，X和Y满足关系式25≤X*Y≤120。2.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，50≤X*Y≤110。3.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述碳材料的结晶度X％满足15≤X≤50；优选的，18≤X≤35。4.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述添加剂在所述电解液中的质量百分含量Y％满足0.1≤Y≤10；优选的，2≤Y≤8。5.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述添加剂包括环状化合物。6.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述添加剂包括氟代碳酸酯类化合物、环状磺酸酯类化合物、...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹宗泽，敖小虎，刘杨，陈柏润，郑仲天，
申请(专利权)人：深圳新宙邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：