钠离子电池电解液、钠离子电池和提高钠离子电池性能的方法技术

本申请公开了一种钠离子电池电解液、钠离子电池和提高钠离子电池性能的方法，涉及二次电池技术领域；所述电解液包括：钠盐，非水溶剂以及添加剂；本申请提供的电解液能显著提高钠离子电池的常温循环性能、低温放电性能和高温存储性能。存储性能。

【技术实现步骤摘要】
钠离子电池电解液、钠离子电池和提高钠离子电池性能的方法


[0001]本申请涉及二次电池
，具体涉及一种钠离子电池电解液、钠离子电池和提高钠离子电池性能的方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有工作电压高、比容量大、循环寿命长及环境友好等优点，被广泛应用于数码、储能和动力等领域。但是锂离子电池存在成本高、安全性差、高低温性能一般、倍率性能较低、锂资源储量低且分布不均匀等缺点。钠资源储量丰富、分布广泛、成本低廉，因此钠离子电池近年来备受关注。
[0003]电解液作为钠离子电池中离子传输的载体，对电池性能发挥起着至关重要的作用。尤其是作为动力电池使用时，要兼顾高低温及长循环性能，以满足动力需要。
[0004]在电解液的三大组分中，钠盐和溶剂的配方变化不大，而添加剂具有用量少、性能改善突出的特点，是提升钠离子电池性能的关键因素，成为近几年研究的热点，而现有的电解液在循环性能以及高温性能均存着性能不佳的问题。因此，需要开发适合于钠离子二次电池的电解液添加剂。
[0005]在现有的添加剂中，由于苯基化合物(如联苯、环己基苯或对氟甲苯)氧化时聚合形成粘稠的物质可以阻塞隔膜造成电池断电从而保护了电池，其被广泛用做防过充添加剂。但苯基本质上的不稳定导致了电池的长期循环寿命不佳，低温和倍率性能受损。
[0006]2‑
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(2,2,2
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三氟乙氧基)苯氧基]乙基甲磺酸酯在医药领域中是西洛多辛的重要中间体，主要用于合成西洛多辛临床治疗与良性前列腺增生(BPH)或肥大相关的症状。目前，未见有2
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三氟乙氧基)苯氧基]乙基甲磺酸酯有改善钠离子电池性能研究成果的报导。

技术实现思路

[0007]为克服现有技术的缺陷，本申请提供了一种钠离子电池电解液、钠离子电池和提高钠离子电池性能的方法，本申请的专利技术人在实验过程中采用2
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(2,2,2
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三氟乙氧基)苯氧基]乙基甲磺酸酯作为添加剂加入到钠离子电解液中，惊奇地发现上述化合物能显著提高钠离子电池的常温循环性能、低温放电性能和高温存储性能。
[0008]为实现上述目的，本申请提出以下技术方案：
[0009]第一方面，本申请提供了一种钠离子电池电解液，所述电解液包括：
[0010]钠盐，
[0011]非水溶剂，以及
[0012]添加剂；
[0013]所述添加剂包括式I所示结构的化合物：
[0014][0015]其中，上述化合物为2
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[2
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(2,2,2
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三氟乙氧基)苯氧基]乙基甲磺酸酯，本申请专利技术人通过将上述化合物作为添加剂加入到电解液中，惊奇地发现上述化合物对钠离子电池的常温循环性能、低温放电性能和高温存储性能均具有突出的改善优势。
[0016]本申请采用的化合物中：2
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三氟乙氧基)苯氧基]乙基甲磺酸酯中的磺酸酯基团具有正负极成膜的作用，其生成的含硫界面膜能改善钠离子电池的循环稳定性和高温存储性能；同时，苯氧基作为保护基团，能与磺酸酯基团相结合，其独特的平面结构，能提高界面膜的稳定性以及传导Na
+
的能力，从而提高常温循环性能、高温存储性能以及低温放电性能；而由于苯氧基上引入的具有强电负性的含氟乙氧基的存在，含氟乙氧基不仅能促进作为保护基团的苯氧基对界面膜稳定性和传导Na
+
能力的提升，含氟乙氧基自身还能提高界面膜的耐氧化性及离子导电能力。
[0017]即上述化合物中通过作为保护基团的苯氧基与具有强电负性的含氟乙氧基的共同作用，能提高磺酸酯基团所生成的含硫界面膜的稳定性及传导Na
+
的能力，进而能显著提高钠离子电池的常温循环性能、高温存储性能以及低温放电性能。
[0018]本申请通过添加上述化合物，也克服了现有技术中含有苯基的添加剂不稳定导致了电池的循环寿命不佳，低温放电性能和倍率性能受损的缺陷。
[0019]在本申请的电解液中，钠盐和非水溶剂作为本申请电解液中的必备组分。
[0020]钠盐可选自适合于钠离子电池的非水性电解质中的通常使用的盐。作为钠盐的实例，所述钠盐选自六氟磷酸钠(NaPF6)、四氟硼酸钠、六氟砷酸钠、高氯酸钠、双氟磺酰亚胺钠(NaFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠的一种或多种。
[0021]优选为六氟磷酸钠(NaPF6)和/或双氟磺酰亚胺钠(NaFSI)。
[0022]在使用多种钠盐的情况下，其含量只要不明显破坏本申请的效果，就不做特别限定。
[0023]所述非水溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、氟代碳酸乙烯酯、γ
‑
丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸丁酯、乙酸二氟乙酯、2,2,2
‑
三氟乙酸乙酯中的至少一种。
[0024]第二方面，本申请提供了一种钠离子电池，所述钠离子电池包括：
[0025]正极；
[0026]负极；
[0027]隔膜；以及
[0028]第一方面所述的电解液。
[0029]基于第一方面的描述，本申请提供的钠离子电池具有优异的常温循环性能、高温
存储性能以及低温放电性能。
[0030]第三方面，本申请提供了一种提高钠离子电池性能的方法，所述方法包括：
[0031]将添加剂加入到钠离子电池电解液中；
[0032]其中，所述添加剂包括式I所示结构的化合物：
[0033][0034]基于第一方面的描述，本申请通过将上述化合物添加到钠离子电池电解液，能显著提高钠离子电池的常温循环性能、高温存储性能以及低温放电性能。
[0035]与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
[0036]本申请的钠离子电池电解液中，通过将2
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三氟乙氧基)苯氧基]乙基甲磺酸酯作为添加剂加入到钠离子电解液中，惊奇地发现上述化合物能显著提高钠离子电池的常温循环性能、高温存储性能以及低温放电性能。
[0037]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
具体实施方式
[0038]下面将结合本申请实施例，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，以下将描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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例，都本文档来自技高网...

【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，所述电解液包括：钠盐，非水溶剂，以及添加剂；所述添加剂包括式I所示结构的化合物：2.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述化合物的含量为0.3～3％，基于所述电解液的总质量。3.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述化合物的含量为1～2％，基于所述电解液的总质量。4.根据权利要求1
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3任一项所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂还包括碳酸亚乙烯酯；所述碳酸亚乙烯酯的含量为1～3％，基于所述电解液的总质量。5.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠盐选自六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、六氟砷酸钠、高氯酸钠、双氟磺酰亚胺钠、双三氟甲烷磺酰亚胺钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠的一种或多种；所述钠盐的含量为5～25％，基于所述电解液的总质量。6.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述非水溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、氟代碳酸乙烯酯、γ
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丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李健辉，陈锦绣，曾荣华，邱景伟，范自强，叶海平，方洲，张芷雯，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：