有机电解液及其制备方法和钠离子电池技术

本发明专利技术提供了一种有机电解液及其制备方法和钠离子电池，具体涉及钠离子电池技术领域。有机电解液包括钠盐、有机溶剂和功能性添加剂；钠盐的浓度为1.0mol/kg

【技术实现步骤摘要】
有机电解液及其制备方法和钠离子电池


[0001]本专利技术涉及钠离子电池
，尤其是涉及一种有机电解液及其制备方法和钠离子电池。

技术介绍

[0002]在储能、电动汽车领域飞速发展的今天，锂资源匮乏、成本较高的问题日益凸显，锂离子电池必然要向下一代储能系统发展。与锂离子电池相似，钠离子电池也属于碱金属离子“摇椅式”电池，两者有着相似的工作原理。尽管目前钠离子电池在材料克容量、电池能量密度方面与锂离子电池还有所差距，但相比之下，钠离子电池有着比锂离子电池更好的安全性能、低温性能，更为关键的是，钠资源储量丰富、价格便宜。有理由相信，钠离子电池在储能领域的应用前景是非常广阔的，其将成为锂离子电池的有益补充。
[0003]目前钠离子电池的正极材料主流路线为层状氧化物型材料，以此材料作正极，搭配上传统碳酸酯类电解液的钠离子电池在循环过程中，面临着体积膨胀、材料结构坍塌、正极过渡金属溶出、电极
‑
电解液界面稳定性差、产气等一系列问题，这对电池造的循环性能以及安全性能造成了不利影响。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种有机电解液，旨在解决现有技术中电解液与正负极不匹配引起的体积膨胀、材料结构坍塌、正极过渡金属溶出、电极
‑
电解液界面稳定性差和产气的技术问题。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种有机电解液的制备方法。
[0007]本专利技术的目的之三在于提供一种钠离子电池。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术特采用如下技术方案：
[0009]本专利技术的第一方面提供了一种有机电解液，包括钠盐、有机溶剂和功能性添加剂；
[0010]所述钠盐的浓度为1.0mol/kg
‑
3.0mol/kg；
[0011]所述功能性添加剂的用量为钠盐和有机溶剂总重量的0.3wt.％
‑
5.0wt.％。
[0012]进一步地，所述钠盐包括六氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠、双三氟甲基磺酰亚胺钠和三氟甲基磺酸钠中的至少一种。
[0013]所述有机溶剂包括碳酸酯类和氟代碳酸酯类。
[0014]所述功能性添加剂包括双氟代碳酸乙烯酯、硼酸三甲酯、丙烯基
‑
1,3
‑
磺酸内酯、1,1,2,2
‑
四氟乙基
‑
2,2,3,3
‑
四氟丙基醚、2,2,2
‑
三氟乙基甲磺酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯中的至少一种。
[0015]进一步地，所述碳酸酯类包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯中的至少一种。
[0016]所述氟代碳酸酯类包括甲基三氟乙基碳酸酯、氟代碳酸乙烯酯和二(2,2,2
‑
三氟
乙基)碳酸酯中的至少一种。
[0017]进一步地，所述钠盐为双氟磺酰亚胺钠。
[0018]所述有机溶剂为甲基三氟乙基碳酸酯。
[0019]所述功能性添加剂为双氟代碳酸乙烯酯和硼酸三甲酯。
[0020]进一步地，所述双氟磺酰亚胺钠的浓度为2.0mol/kg
‑
2.2mol/kg。
[0021]进一步地，所述功能性添加剂中，双氟代碳酸乙烯酯和硼酸三甲酯的质量比为1.5
‑
3.5:0.5
‑
1.5。
[0022]进一步地，所述功能性添加剂占钠盐和有机溶剂总质量的2.0wt.％
‑
5.0wt.％。
[0023]本专利技术的第二方面提供了所述的有机电解液的制备方法，将所述钠盐溶解于所述有机溶剂中得到钠盐溶液；在所述钠盐溶液中加入所述功能性添加剂搅拌均匀至透明，得到所述有机电解液。
[0024]本专利技术的第三方面提供了一种钠离子电池，包括正极、负极和第一方面所述的有机电解液。
[0025]进一步地，包括层状氧化物型钠离子电池。
[0026]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益效果：
[0027]本专利技术提供的有机电解液为高浓度电解液，降低了电解液中的自由溶剂分子数量，而且使钠盐阴离子主导了电极电解液界面膜的生成，衍生出富含无机物的SEI膜。功能性添加剂能够分别于正、负极界面处衍生出稳定、致密均一的界面膜，降低了电解液与电极之间的副反应，有效抑制了过渡金属的溶解及钠枝晶生长，缓解了电极膨胀对电池循环带来的不利影响使得电池的循环性能得以提升。
[0028]本专利技术提供的钠离子电池电解液的制备方法，工艺简单操作便利，对设备和技术要求低，降低了设备和人员成本，适合大规模工业化应用。
[0029]本专利技术提供的钠离子电池，使用性能更匹配的有机电解液，1C倍率下200次循环后电池的容量保持率可达91.34％，改善了电池的循环稳定性、提高了电池的安全性，促进了钠离子电池向着高电压和高能量密度发展，推动了下游产业链的高速发展。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为试验例2得到的LSV曲线；
[0032]图2为试验例3得到的燃烧实验图；
[0033]图3为试验例4得到的循环性能图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各
种不同的配置来布置和设计。
[0035]在解决本专利技术问题的方法中，通过合理设计电解液成分是最为简便、有效的方法之一。电解液作为电池的“血液”，很大程度上影响着电池的循环、倍率、安全等各方面性能。因此，开发先进的本征阻燃、高氧化稳定性的功能电解液，使SEI溶解最小，并与正、负极具有良好的兼容性，对于进一步开发稳定的高性能钠离子电池至关重要。
[0036]本专利技术的第一方面提供了一种有机电解液，包括钠盐、有机溶剂和功能性添加剂；
[0037]所述钠盐的浓度为1.0mol/kg
‑
3.0mol/kg；
[0038]所述功能性添加剂的用量为钠盐和有机溶剂总重量的0.3wt.％
‑
5.0wt.％。
[0039]本专利技术提供的有机电解液为高浓度电解液，降低了电解液中的自由溶剂分子数量，而且使钠盐阴离子主导了电极电解液界面膜的生成，衍生出富含无机物的SEI膜。功能性添加剂能够分别于正、负极界面处衍生出稳定、致密均一的界面膜，降低了电解液与电极之间的副反应，有效抑制了过渡金属的溶解及钠枝晶生长，缓解了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机电解液，其特征在于，包括钠盐、有机溶剂和功能性添加剂；所述钠盐的浓度为1.0mol/kg
‑
3.0mol/kg；所述功能性添加剂的用量为钠盐和有机溶剂总重量的0.3wt.％
‑
5.0wt.％。2.根据权利要求1所述的有机电解液，其特征在于，所述钠盐包括六氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠、双三氟甲基磺酰亚胺钠和三氟甲基磺酸钠中的至少一种；所述有机溶剂包括碳酸酯类和氟代碳酸酯类；所述功能性添加剂包括双氟代碳酸乙烯酯、硼酸三甲酯、丙烯基
‑
1,3
‑
磺酸内酯、1,1,2,2
‑
四氟乙基
‑
2,2,3,3
‑
四氟丙基醚、2,2,2
‑
三氟乙基甲磺酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯中的至少一种。3.根据权利要求2所述的有机电解液，其特征在于，所述碳酸酯类包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯中的至少一种；所述氟代碳酸酯类包括甲基三氟乙基碳酸酯、氟代碳酸乙烯酯和二(2,2,2
‑
三氟乙基)碳酸酯中的至少一种。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佩，王广进，徐绍霞，莫治波，杨乾晨，贺雪，李默恒，
申请(专利权)人：四川易纳能新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：