一种钠离子电池用电解液及钠离子电池制造技术

为克服现有高电压钠离子电池正极过渡金属元素溶出、循环性能降低的技术问题，本申请提供一种钠离子电池用电解液及钠离子电池。所述电解液包括第一电解质盐和非水有机溶剂，所述第一电解质盐包括氨基磺酸钠和双氟磺酰亚胺钠；电解液中的氨基磺酸钠能够促进双氟磺酰亚胺钠在正极的界面钝化，在正极界面生成富含氮元素和硫元素的钝化层，氮元素和硫元素含有孤对电子，可吸引正极活性物质中缺电子的过渡金属元素，从而抑制正极过渡金属元素溶出，防止钝化层的分解，提升电池的高电压稳定性，提高电池的低温放电、高温循环和高温存储性能，抑制电池产气。抑制电池产气。

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池用电解液及钠离子电池


[0001]本专利技术属于钠离子电池
，具体涉及一种钠离子电池用电解液及钠离子电池。

技术介绍

[0002]近年来，具有与锂离子电池相似工作原理的钠离子电池因其资源丰富，综合性能优异等优点受到了广泛关注。与锂离子电池相比，钠离子电池的主要优势在于：一是成本低，与锂相比，钠储量丰富且分布广泛，锂盐的成本大约是钠盐的25倍；二是电势与锂接近，钠相对于标准氢电极的氧化还原电势为
‑
2.71V，仅比锂(
‑
3.04V)高约0.3V；三是物理化学性质与锂相似。因此，钠离子电池在更关注成本效益及安全性的大规模电站式储能系统应用中更具优势。
[0003]钠离子电池包括含钠的正极电极材料，正极电极材料具有较低的电压窗口和比容量，使得钠离子电池的能量密度偏低。为了提高钠离子电池的能量密度，现有科研者通过改进正极活性材料提高钠离子电池能量密度，或者是通过制备复合正极材料提高钠离子电池能量密度，上述方法主要是通过研究正极活性材料提高电池能量密度，但电池在充放电过程中，电池内部的正极活性材料高电压条件下结构衰减加速，正极过渡金属元素溶出导致电池性能衰减，电池循环稳定性降低。

技术实现思路

[0004]针对现有高电压钠离子电池，正极过渡金属元素溶出、循环性能降低的技术问题，本申请提供一种钠离子电池用电解液及钠离子电池。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0006]一方面，本申请提供一种钠离子电池用电解液，所述电解液包括第一电解质盐和非水有机溶剂，所述第一电解质盐包括氨基磺酸钠和双氟磺酰亚胺钠。
[0007]优选的，在所述电解液中所述氨基磺酸钠的含量为1～20ppm。
[0008]优选的，在所述电解液中所述氨基磺酸钠的含量为5～15ppm。
[0009]优选的，以所述电解液的含量为100％计，所述双氟磺酰亚胺钠的质量含量为1％～10％。
[0010]优选的，以所述电解液的含量为100％计，所述双氟磺酰亚胺钠的质量含量为2％～6％。
[0011]优选的，所述电解液还包括第二电解质盐，所述第二电解质盐包括六氟磷酸钠、三氟甲基磺酰亚胺钠、三氟甲基磺酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、六氟砷酸钠、三氟乙酸钠、四苯硼酸钠和双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的至少一种；
[0012]以所述电解液的质量为100％计，所述第二电解质盐的质量含量为5％～9％。
[0013]优选的，所述非水有机溶剂包括碳原子数为3～5的碳酸酯类、碳原子数为2～6的羧酸酯类、碳原子数为4～10的醚类中的至少一种。
[0014]优选的，所述电解液还包括添加剂，所述添加剂包括硫酸乙烯酯、1,3
‑
丙烷磺酸内酯、1,3
‑
丙烯磺酸内酯、1,4
‑
丁烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯和双氟代碳酸乙烯酯中的至少一种；
[0015]以所述电解液的质量为100％，所述添加剂的质量含量为0.01％～8％。
[0016]另一方面，本申请提供一种钠离子电池，包括正极、负极和上述所述的钠离子电池用电解液。
[0017]优选的，所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质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；
[0018]所述负极包括负极活性物质，所述负极活性物质包括硬碳、软碳、碳纳米管、石墨、石墨烯、膨胀石墨或中间相碳微球的至少一种。
[0019]优选的，所述层状过渡金属氧化合物的化学式为Na
x
L
y
O
z
，0＜x≤1，0＜y≤1，1＜z≤2，L可选自Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Mn、Sn、Mo、Sb、V中的至少一种；
[0020]所述普鲁士类化合物的化学式为Na
x＇
M[M
′
(CN)6]y＇
·
z＇H2O，M为过渡金属，M
′
为过渡金属，0<x＇≤2，0<y＇≤1，0<z＇≤20：
[0021]所述磷酸盐类化合物的化学式为Na3(RO1‑
x
″
PO4)2F
1+2x
″
或Na2R
′
PO4F，其中0≤x
″
≤1，R选自Al、V、Ge、Fe、Ga中的至少一种，R
′
选自Fe、Mn中的至少一种；
[0022]所述硫酸盐类化合物的化学式为Na2A(SO4)2·
2H2O，A选自Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Mn、Sn、Mo、Sb、V中的至少一种。
[0023]有益效果：
[0024]本申请提供的钠离子电池用电解液，在电解液中加入氨基磺酸钠和双氟磺酰亚胺钠，在钠离子电池充放电过程中，电解液中的氨基磺酸钠能够促进双氟磺酰亚胺钠在正极的界面钝化，在正极界面生成富含氮元素和硫元素的钝化层，氮元素和硫元素含有孤对电子，可吸引正极活性物质中缺电子的过渡金属元素，从而抑制正极过渡金属元素溶出，防止钝化层的分解，提升电池的高电压稳定性，提高电池的低温放电、高温循环和高温存储性能，抑制电池产气。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]一方面，本申请提供了一种钠离子电池用电解液，所述电解液包括第一电解质盐和非水有机溶剂，所述第一电解质盐包括氨基磺酸钠和双氟磺酰亚胺钠。
[0027]现有的钠离子电池，电池内部的正极活性材料高电压条件下结构衰减加速，正极过渡金属元素溶出导致电池性能衰减，电池循环稳定性降低，针对上述问题，专利技术人经过大量研究发现，在钠离子电池用的电解液中加入氨基磺酸钠和双氟磺酰亚胺钠，在钠离子电池充放电过程中，电解液中的氨基磺酸钠能够促进双氟磺酰亚胺钠在正极的界面钝化，在正极界面生成富含氮元素、硫元素的钝化层，氮元素、硫元素含有孤对电子，可吸引正极活性物质中缺电子的过渡金属元素，从而抑制正极过渡金属元素溶出，防止钝化层的分解，提升电池的高电压稳定性，提高电池的低温放电、高温循环和高温存储性能，抑制电池产气。
[0028]在一些实施例中，在所述电解液中所述氨基磺酸钠的含量为1～20ppm。
[0029]电解液中氨基磺酸钠的含量为1～20ppm，微量的氨基磺酸钠能够促进双氟磺酰亚胺钠在正极的界面钝化，在正极界面生成富含氮元素、硫元素的钝化层，氮元素、硫元素含有孤对电子，可吸引正极活性物质中缺电子的过渡金属元素，从而抑制正极过渡金属元素溶出，防止钝化层的分解，提升电池的高电压稳定性。若电解液中氨基磺酸钠的含量低于1ppm，氨基磺酸钠的含量过低，不足以起到促进双氟磺酰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池用电解液，其特征在于，所述电解液包括第一电解质盐和非水有机溶剂，所述第一电解质盐包括氨基磺酸钠和双氟磺酰亚胺钠。2.根据权利要求1所述的钠离子电池用电解液，其特征在于，在所述电解液中所述氨基磺酸钠的含量为1～20ppm。3.根据权利要求2所述的钠离子电池用电解液，其特征在于，在所述电解液中所述氨基磺酸钠的含量为5～15ppm。4.根据权利要求1所述的钠离子电池用电解液，其特征在于，以所述电解液的含量为100％计，所述双氟磺酰亚胺钠的质量含量为1％～10％。5.根据权利要求4所述的钠离子电池用电解液，其特征在于，以所述电解液的含量为100％计，所述双氟磺酰亚胺钠的质量含量为2％～6％。6.根据权利要求1所述的钠离子电池用电解液，其特征在于，所述电解液还包括第二电解质盐，所述第二电解质盐包括六氟磷酸钠、三氟甲基磺酰亚胺钠、三氟甲基磺酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、六氟砷酸钠、三氟乙酸钠、四苯硼酸钠和双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的至少一种；以所述电解液的质量为100％计，所述第二电解质盐的质量含量为5％～9。7.根据权利要求1所述的钠离子电池用电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂包括碳原子数为3～5的碳酸酯类、碳原子数为2～6的羧酸酯类、碳原子数为4～10的醚类中的至少一种。8.根据权利要求1所述的钠离子电池用电解液，其特征在于，所述电解液还包括添加剂，所述添加剂包括硫酸乙烯酯、1,3
‑
丙烷磺酸内酯、1,3
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丙烯磺酸内酯、1,4
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丁烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯和双氟代碳酸乙烯酯中的至少一种；优选的，以所述电解液的质量为100％，所述添加剂的质量含量为0.01％～8％。...

【专利技术属性】
技术研发人员：敖小虎，刘中波，刘杨，钱韫娴，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：