一种钠离子电池电解液和钠离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种钠离子电池电解液和钠离子电池，具体涉及电池领域。所述钠离子电池电解液包括非水有机溶剂、钠盐和添加剂，所述添加剂包括硝酸盐和硫酸乙烯酯，其中，所述硝酸盐在所述钠离子电池电解液中的质量百分含量为0.01％至1％，所述硫酸乙烯酯在所述钠离子电池电解液中的质量百分含量为0.1％至2％。将本发明专利技术的电解液用于钠离子电池中，可有效改善钠离子电池的负极动力学和高温循环稳定性。钠离子电池的负极动力学和高温循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池电解液和钠离子电池


[0001]本专利技术涉及电池
，具体涉及一种钠离子电池电解液和钠离子电池。

技术介绍

[0002]目前，锂离子电池在电动汽车和规模储能领域迅速发展，占领了大量的市场份额。但是锂元素的地壳丰度仅为0.0065％，并且资源分布非常不均匀，这阻碍了锂离子电池未来的发展。而钠资源的地壳丰度是锂的423倍，并且在全球范围内均广泛分布，因此钠离子电池有望取代锂离子电池成为下一代二次电池的重要发展对象。
[0003]传统的石墨负极无法存储钠离子，因此无法在钠离子电池中使用。钠离子电池所使用的硬碳负极具有比石墨负极更低的反应电位，在充电过程中，特别是大倍率下，很容易出现析钠的现象。由于金属钠的反应活性比金属锂更强，当出现析钠时，金属钠会与电解液剧烈反应，导致负极界面阻抗的迅速上升。进而，负极界面阻抗的上升又会加剧析钠反应的发生。当析钠反应持续发生，生长的钠枝晶很容易刺穿隔膜，导致电池内部短路，发生热失控。
[0004]SEI(solid electrolyte interphase，固体电解质界面)膜是电极材料与电解液在固液相界面上发生反应,形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层，能有效防止电解液中的溶剂分子对电极材料造成破坏。钠离子电池负极的SEI膜主要组成成分为有机组分，而有机SEI膜导电性很差，传输钠离子的能力有限，会极大增加硬碳负极的极化，大倍率下带来的过电位很容易导致金属钠的析出。此外，传统的有机SEI膜在高温环境下极易发生分解，导致SEI膜不断修补和生长，造成电池容量损失，高温循环性能迅速衰减。而传统无机钠盐组成的SEI膜，同样难以传导钠离子，并且与负极表面的接触和附着不如有机化合物组成的SEI膜；同时，无机钠盐组成的SEI膜还面临在高温下溶解度增大，被溶解破坏的风险。

技术实现思路

[0005]鉴于以上现有技术的缺点，本专利技术提供一种钠离子电池电解液和钠离子电池，通过在电解液中添加硝酸盐和硫酸乙烯酯，改善钠离子电池的负极动力学及高温循环稳定性。
[0006]为实现上述目的及其它相关目的，本专利技术提供一种钠离子电池电解液，其包括非水有机溶剂、钠盐和添加剂，所述添加剂包括硝酸盐和硫酸乙烯酯，其中，所述硝酸盐在所述钠离子电池电解液中的质量百分含量为0.01％至1％，所述硫酸乙烯酯在所述钠离子电池电解液中的质量百分含量为0.1％至2％。
[0007]在本专利技术一示例中，所述硝酸盐在所述钠离子电池电解液中的质量百分含量为0.02％至0.8％，所述硫酸乙烯酯在所述钠离子电池电解液中的质量百分含量为0.2％至1.5％。
[0008]在本专利技术一示例中，所述硝酸盐包括硝酸锂、硝酸钠、硝酸钾、硝酸镁、硝酸钙、硝酸铯、硝酸铜和硝酸镍中的一种或多种。
[0009]在本专利技术一示例中，所述添加剂还包括环状碳酸酯类添加剂和/或环状磺酸内酯类添加剂，所述环状碳酸酯类添加剂和/或环状磺酸内酯类添加剂在所述钠离子电池电解液中的质量百分含量为0.05％至20％。
[0010]在本专利技术一示例中，所述环状碳酸酯类添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和碳酸乙烯亚乙酯中的一种或多种。
[0011]在本专利技术一示例中，所述环状磺酸内酯类添加剂包括1,3
‑
丙烷磺酸内酯、1,3
‑
丙烯磺酸内酯中的一种或两种。
[0012]在本专利技术一示例中，所述钠盐包括NaPF6、NaBF4、NaFSI、NaTFSI、NaBOB、NaODFP、NaODFB、NaPO2F2、CF3SO3Na的一种或多种。
[0013]在本专利技术一示例中，所述钠离子电池电解液中钠盐的浓度为0.1mol/L至2mol/L。
[0014]在本专利技术一示例中，所述非水有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二乙酯、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚或乙醚中的一种或多种，所述非水有机溶剂在所述钠离子电池电解液中的质量百分含量为75％至90％。
[0015]本专利技术另一方面还提供一种钠离子电池，所述钠离子电池包括正极极片、负极极片、隔膜和上述的钠离子电池电解液。
[0016]本专利技术的钠离子电池电解液中使用硝酸盐和硫酸乙烯酯作为添加剂，硝酸盐在化成过程中还原分解生成富含Na3N、NaN
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和NaNO2等具有高离子电导率组分的无机SEI膜，硫酸乙烯酯则能够开环分解形成含硫聚合物的SEI膜组分，该含硫聚合物能够提高SEI膜与负极表面的附着力，同时具有良好的高温稳定性，有利于钠离子电池的高温循环稳定性。
具体实施方式
[0017]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
[0018]须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。
[0019]本专利技术提供一种钠离子电池电解液和钠离子电池，通过在电解液中添加硝酸盐和硫酸乙烯酯，在负极表面形成具有高离子电导率及良好的高温稳定性的SEI膜，以降低钠离子电池的DCR(直流阻抗)和提升高温循环稳定性。
[0020]本专利技术的钠离子电池电解液，包括非水有机溶剂、钠盐和添加剂，其中，添加剂包括硝酸盐和硫酸乙烯酯。硝酸盐在化成过程中还原分解生成富含Na3N、NaN
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和NaNO2等具有高离子电导率组分，能够提高SEI膜的电导率，降低界面阻抗；硫酸乙烯酯则能够开环分解形成含硫聚合物，该含硫聚合物能够提高SEI膜与负极表面的附着力，同时具有良好的高
温稳定性，有利于钠离子电池的高温循环性能。
[0021]钠离子电池电解液中硝酸盐和硫酸乙烯酯的添加量需满足：硝酸盐在钠离子电池电解液中的质量百分含量为0.01％至1％，硫酸乙烯酯在钠离子电池电解液中的质量百分含量为0.1％至2％。若硝酸盐在电解液中质量百分含量过低，则负极表面无法生成足够多的高离子电导率的无机盐；而硝酸盐含量过高，则会影响电解液的电导率，降低电解液本体的电导率。若硫酸乙烯酯在电解液中质量百分比过低，则无法在负极表面形成足够均匀的聚合物SEI膜，降低电池的循环性能；若硫酸乙烯酯含量过高，则会导致SEI膜过厚，影响电池内部钠离子的传导。进一步的，硝酸盐在钠离子电池电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池电解液，其特征在于，包括：非水有机溶剂、钠盐和添加剂，所述添加剂包括硝酸盐和硫酸乙烯酯，其中，所述硝酸盐在所述钠离子电池电解液中的质量百分含量为0.01％至1％，所述硫酸乙烯酯在所述钠离子电池电解液中的质量百分含量为0.1％至2％。2.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述硝酸盐在所述钠离子电池电解液中的质量百分含量为0.02％至0.8％，所述硫酸乙烯酯在所述钠离子电池电解液中的质量百分含量为0.2％至1.5％。3.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述硝酸盐包括硝酸锂、硝酸钠、硝酸钾、硝酸镁、硝酸钙、硝酸铯、硝酸铜和硝酸镍中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂还包括环状碳酸酯类添加剂和/或环状磺酸内酯类添加剂，所述环状碳酸酯类添加剂和/或环状磺酸内酯类添加剂在所述钠离子电池电解液中的质量百分含量为0.05％至20％。5.根据权利要求4所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯类添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和碳酸乙烯亚乙酯中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：余乐，刘兴伟，
申请(专利权)人：远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：