高电压低盐浓度钠离子电解液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高电压低盐浓度钠离子电解液，按照重量份数，包括有65～95份的混合有机溶剂、4～5份的钠盐和1～2份的高电压添加剂；优选的，所述混合有机溶剂由氟代碳酸酯和碳酸乙烯酯组成；优选的，所述高电压添加剂为砜类化合物。本发明专利技术的高电压低盐浓度型电解液电池具有克容量和首充效率高，抑制电池产气，循环稳定性好，高温性能优异，成本低的优势。成本低的优势。

【技术实现步骤摘要】
高电压低盐浓度钠离子电解液及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钠离子电池
，特别是一种高电压低盐浓度钠离子电解液及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于钠离子电池中钠的资源丰富，且其安全性能优异和循环寿命超长等优势，被认为是下一代具有潜力的能源资源，在大规模静态储能应用中具有广阔前景。在实际应用中，钠离子电池的能量密度低于锂离子电池，需要提高工作电压来提高电池的能量密度，但钠离子的原子半径远大于锂离子，在正负极材料中脱嵌需要更大的能量，在相同电压下会造成电解液的分解，因此耐高电压溶剂在钠离子电池中是十分必要的。
[0003]另外，在实际的生产过程中，考虑到盐的成本通常是溶剂的十倍以上，在目前钠盐成本较高的市场环境下，减少钠盐使用可以有效降低钠离子电池的生产成本，经过研究发现钠离子的Stokes半径比锂离子的要低，因此脱溶剂化能较低，因此可以尝试有机溶剂得合理选型，使得钠离子在有机溶剂中离子传导速率达到要求。因此理论上采用较低的钠盐浓度也可实现足够的动力学性能，使超低盐浓度电解液应用于钠离子电池成为可能，有利于钠离子电池在储能领域的大规模应用，对生产型企业来说具有显著的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种高电压低盐浓度钠离子电解液及其制备方法。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种高电压低盐浓度钠离子电解液，按照重量份数，包括有65～95份的混合有机溶剂、4～5份的钠盐和1～2份的高电压添加剂；优选的，所述混合有机溶剂由氟代碳酸酯和碳酸乙烯酯组成；优选的，所述高电压添加剂为砜类化合物；所述氟代碳酸酯为碳酸双(2,2,2
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三氟乙基)酯和三氟丙烯碳酸酯；所述混合有机溶剂中，碳酸双(2,2,2
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三氟乙基)酯、三氟丙烯碳酸酯和碳酸乙烯酯的重量比为（6～8）：（6～8）：（1～3）；所述砜类化合物选自2,4
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二甲基环丁砜、3
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甲基环丁砜、环丁砜中的一种或多种；所述钠盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂和三氟甲磺酸锂中的一种或多种；电解液中，还包括有其他功能添加剂；所述功能添加剂选自碳酸亚乙烯酯（VC）、1,3
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丙烷磺酸内酯（1,3
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PS）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、丙烯基
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1,3
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磺酸内酯（PST）、硫酸乙烯酯（DTD）、二氟草酸硼酸钠（NaODFB）中的一种或多种；按照重量份数，包括有0.5～1份的碳酸亚乙烯酯、1～3份的1,3
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丙烷磺酸内酯、0.5～1份的氟代碳酸乙烯酯、0.2～0.8份的丙烯基
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1,3
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磺酸内酯、0.5～1.5份的硫酸乙烯酯、0.2～0.5份的二氟草酸硼酸钠；
上述高电压低盐浓度钠离子电解液采用如下制备方法制得：在室温下，手套箱中，将碳酸双(2,2,2
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三氟乙基)酯、三氟丙烯碳酸酯和碳酸乙烯酯混合均匀，得到混合有机溶剂；将钠盐溶解于氟代有机溶剂，加入耐高压添加剂和其他功能添加剂，混合均匀，即得。
[0006]本专利技术具有以下优点：1、钠离子电池存在着能量密度低、钠盐成本高等问题, 限制了钠离子电池的大规模的工业化发展；开发低盐浓度和耐高压的钠离子电解液则可以避免上述影响, 提高钠离子电池的电化学稳定性和能量密度；本专利技术以氟代碳酸酯和碳酸乙烯酯为主溶剂，以使得超低浓度的钠离子的也能达到动力学要求，有利于降低钠盐的使用量，节约生产成本。
[0007]2、本专利技术优选的，氟代碳酸酯选择碳酸双(2,2,2
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三氟乙基)酯、三氟丙烯碳酸酯，且以合适的比例混合碳酸双(2,2,2
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三氟乙基)酯、三氟丙烯碳酸酯和碳酸乙烯酯得到有机溶剂，具有较大的介电常数，从而使得电解液具有较高的电导率，不会受到低钠盐浓度的影响；同时混合溶剂的溶剂对溶剂在钠离子电池中对循环有着极大的促进作用；另外有机溶剂中的氟代碳酸酯溶剂有利于在电极表面形成致密、稳定的SET膜，确保电解液的热稳定性和化学稳定性；3、在电解液中使用砜类化合物作为高电压添加剂，减少高电压下电解液的分解，制备出高电压钠离子电解液；能够解决钠离子电池的高电压不稳定的问题。
具体实施方式
[0008]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
[0009]因此，以下对本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0010]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
[0011]实施例1：一种高电压低盐浓度钠离子电解液，按照重量份数，包括有65～95份的混合有机溶剂、4～5份的钠盐和1～2份的高电压添加剂；优选的，所述混合有机溶剂由氟代碳酸酯和碳酸乙烯酯组成；优选的，所述高电压添加剂为砜类化合物；所述氟代碳酸酯为碳酸双(2,2,2
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三氟乙基)酯和三氟丙烯碳酸酯；所述混合有机溶剂中，碳酸双(2,2,2
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三氟乙基)酯、三氟丙烯碳酸酯和碳酸乙烯酯的重量比为（6～8）：（6～8）：（1～3）；所述砜类化合物选自2,4
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二甲基环丁砜、3
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甲基环丁砜、环丁砜中的一种或多种；所述钠盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂和三氟甲磺酸锂中的一种或多种；电解液中，还包括有其他功能添加剂；所述功能添加剂选自碳酸亚乙烯酯（VC）、1,3
‑
丙烷磺酸内酯（1,3
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PS）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、丙烯基
‑
1,3
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磺酸内酯（PST）、硫酸乙烯酯（DTD）、二氟草酸硼酸钠（NaODFB）中的一种或多种；
按照重量份数，包括有0.5～1份的碳酸亚乙烯酯、1～3份的1,3
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丙烷磺酸内酯、0.5～1份的氟代碳酸乙烯酯、0.2～0.8份的丙烯基
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1,3
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磺酸内酯、0.5～1.5份的硫酸乙烯酯、0.2～0.5份的二氟草酸硼酸钠。
[0012]本实施例中，高电压低盐浓度钠离子电解液的制备方法为：在室温下，手套箱中，将碳酸双(2,2,2
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三氟乙基)酯、三氟丙烯碳酸酯和碳酸乙烯酯混合均匀，得到混合有机溶剂；将钠盐溶解于氟代有机溶剂，加入耐高压添加剂和其他功能添加剂，混合均匀，即得实施例2：本实施例提供了一种高电压低盐浓度的钠离子电解液，按照重量份数，包括以下组分：36份碳酸双(2,2,2...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高电压低盐浓度钠离子电解液，其特征在于，按照重量份数，包括有65～95份的混合有机溶剂、4～5份的钠盐和1～2份的高电压添加剂；优选的，所述混合有机溶剂由氟代碳酸酯和碳酸乙烯酯组成；优选的，所述高电压添加剂为砜类化合物。2.根据权利要求1所述的高电压低盐浓度钠离子电解液，其特征在于：所述氟代碳酸酯为碳酸双(2,2,2
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三氟乙基)酯和三氟丙烯碳酸酯。3.根据权利要求2所述的高电压低盐浓度钠离子电解液，其特征在于：所述混合有机溶剂中，碳酸双(2,2,2
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三氟乙基)酯、三氟丙烯碳酸酯和碳酸乙烯酯的重量比为（6～8）：（6～8）：（1～3）。4.根据权利要求1所述的高电压低盐浓度钠离子电解液，其特征在于：所述砜类化合物选自2,4
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二甲基环丁砜、3
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甲基环丁砜、环丁砜中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的高电压低盐浓度钠离子电解液，其特征在于：所述钠盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂和三氟甲磺酸锂中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的高电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔东波，邵俊华，李渠成，王亚洲，韩飞，宋东亮，张利娟，李海杰，施艳霞，司雅楠，郭飞，闫志卫，王郝为，闫国锋，
申请(专利权)人：河南省法恩莱特新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：