钠二次电池及用电装置制造方法及图纸

本申请提供了一种钠二次电池及用电装置

【技术实现步骤摘要】
钠二次电池及用电装置


[0001]本申请涉及二次电池
，尤其涉及一种钠二次电池及用电装置
。

技术介绍

[0002]近年来，二次电池广泛应用于水力
、
火力
、
风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具
、
电动自行车
、
电动摩托车
、
电动汽车
、
军事装备
、
航空航天等多个领域
。
随着二次电池应用的普及，对其循环性能
、
使用寿命等也提出了更高的要求
。
[0003]在资源和成本方面，钠二次电池比锂二次电池具有更大的优势，但是钠二次电池产气严重，限制了其进一步应用
。

技术实现思路

[0004]本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种钠二次电池，用于减少钠二次电池产气，提升电池的循环稳定性
。
[0005]本申请的第一方面提供一种钠二次电池，钠二次电池包括负极极片和电解液，负极极片包括负极活性材料，负极活性材料在
1.0V
‑
0.5V
电压区间先以
0.05C
倍率放电，然后以
40
μ
A、10
μ
A
电流放电的三段式逐步放电法测得的实际放电比容量与负极活性材料的理论放电比容量的比值为
a
；电解液包括第一组分，第一组分为氟代碳酸酯化合物，基于电解液的总质量计，氟代碳酸酯化合物的质量占比为
b
，且
a
与
b
满足：
1≤a/b≤270
，可选为
1≤a/b≤100。
[0006]负极表面的固态电解质界面膜（
SEI
膜）在
1.0V
‑
0.5V
电压区间易于发生溶解或分解，使得负极暴露于电解液发生反应，溶剂分子在极片表面分解后易于产生气体使得电池具有高的膨胀率，且生产可溶性副产物，该副产物会引发不可逆的副反应，降低整个体系的循环稳定性和动力学性能
。
负极活性材料在
1.0V
‑
0.5V
电压区间的实际放电比容量越高，硬碳缺陷及表面官能团在吸钠过程中形成的
SEI
膜会越多，放电过程中负极电压在
1.0V
‑
0.5V
电压区间
SEI
膜产生的溶解或分解越多
。
而氟代碳酸酯化合物借助氟原子的吸电子效应使得其具有降低的
LUMO
能，可以在
1.0V
‑
0.5V
相对较高的电压区间在负极表面还原形成
SEI
膜以弥补
SEI
膜分解导致的电池产气提高
、
循环稳定性下降
。
[0007]a/b
的值在合适的范围内的负极极片与电解液能够通过相互协同配合提高
SEI
膜的稳定性，进而减少二次电池的产气，提升电池动力学性能和循环稳定性
。
二次电池中
a
与
b
满足
1≤a/b≤100
时，电池的体积膨胀率
、
低温充电性能和常温循环容量保持率进一步提高
。
[0008]在任意实施方式中，所述负极活性材料在
1.0V
‑
0.5V
电压区间先以
0.05C
倍率放电，然后以
40
μ
A、10
μ
A
电流放电的三段式逐步放电法测得的实际放电比容量为
9mAh/g
‑
140mAh/g
，可选为
18mAh/g
‑
70mAh/g。
[0009]负极活性材料在
1.0V
‑
0.5V
电压区间的实际放电比容量在合适的范围内时，电池具有低的产气率
、
优异的动力学性能和循环稳定性
。
负极活性材料在
1.0V
‑
0.5V
电压区间的
实际放电比容量为
18mAh/g
‑
70mAh/g
的负极极片能够兼顾低产气量
、
高循环稳定性和高能量密度
。
[0010]在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述氟代碳酸酯化合物的质量占比
b
为
0.05%~10%
，可选为
0.2%~10%。
[0011]基于所述电解液的总质量计，电解液中氟代碳酸乙烯酯的质量占比
b
为
0.05%
‑
10%
时，电池具有低的高温存储后电池体积膨胀率
、
优异的低温充电性能和常温循环容量保持率
。
电解液中氟代碳酸乙烯酯的质量占比
b
为
0.2%
‑
10%
时，能够进一步减小电池高温存储后体积膨胀率
、
提升低温充电性能和常温循环容量保持率
。
[0012]在任意实施方式中，所述氟代碳酸酯化合物包括式Ⅰ所示化合物，式Ⅰ其中，
R1、R2、R3、R4各自独立地包括氢原子
、
卤素原子
、C1‑6烃基
、C1‑3卤代烷基
、C1‑3烷氧基
、C1‑3卤代烷氧基
、
酯基
、
氰基
、
磺酸基
、
异氰酸酯基中的至少一种；且
R1、R2、R3、R4中至少一者为氟原子
。
[0013]R1、R2、R3、R4中至少一者为氟原子的环状氟代碳酸酯易于开环，在负极表面形成
SEI
膜，减少电池产气，提高电池动力学性能和循环稳定性
。
[0014]在任意实施方式中，所述氟代碳酸酯化合物包括以下化合物中的至少一种，式
II
‑
1、
式
II
‑
2、
式
II
‑
3、
式
II
‑
4、
式
II
‑
5、
式
II
‑
6、
式
II
‑
7、
式
II
‑
8、
式
II
‑
9、
式
II
‑
10。
[0015]在任意实施方式中，所述负极极片包括负极膜层，所述负极膜层含有钙元素
。
[0016]负极膜层中引本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钠二次电池，其特征在于，包括：负极极片，所述负极极片包括负极活性材料，所述负极活性材料在
1.0V
‑
0.5V
电压区间先以
0.05C
倍率放电，然后以
40
μ
A、10
μ
A
电流放电的三段式逐步放电法测得的实际放电比容量与所述负极活性材料的理论放电比容量的比值为
a
；和电解液，所述电解液包括第一组分，所述第一组分为氟代碳酸酯化合物，基于所述电解液的总质量计，所述氟代碳酸酯化合物的质量占比为
b
；且
a
与
b
满足：
1≤a/b≤270。2.
根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，
a
与
b
满足：
1≤a/b≤100。3.
根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，所述负极活性材料在
1.0V
‑
0.5V
电压区间先以
0.05C
倍率放电，然后以
40
μ
A、10
μ
A
电流放电的三段式逐步放电法测得的实际放电比容量为
9mAh/g
‑
140mAh/g。4.
根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，所述负极活性材料在
1.0V
‑
0.5V
电压区间先以
0.05C
倍率放电，然后以
40
μ
A、10
μ
A
电流放电的三段式逐步放电法测得的实际放电比容量为
18mAh/g
‑
70mAh/g。5.
根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述氟代碳酸酯化合物的质量占比
b
为
0.05%~10%。6.
根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述氟代碳酸酯化合物的质量占比
b
为
0.2%~10%。7.
根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，所述氟代碳酸酯化合物包括式Ⅰ所示化合物，式Ⅰ其中，
R1、R2、R3、R4各自独立地包括氢原子
、
卤素原子
、C1‑6烃基
、C1‑3卤代烷基
、C1‑3烷氧基
、C1‑3卤代烷氧基
、
酯基
、
氰基
、
磺酸基
、
异氰酸酯基中的至少一种；且
R1、R2、R3、R4中至少一者为氟原子
。8.
根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，所述氟代碳酸酯化合物包括以下化合物中的至少一种，
式
II
‑
1、
式
II
‑
2、
式
II
‑
3、
式
II
‑
4、
式
II
‑
5、
式
II
‑
6、
式
II
‑
7、
式
II
‑
8、
式
II
‑
9、
式
II
‑
10。9.
根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，所述负极极片包括负极膜层，所述负极膜层含有钙元素
。10.
根据权利要求9所述的钠二次电池，其特征在于，基于所述负极膜层的总质量计，所述负极膜层中钙元素的质量占比为
d
，所述负极活性材料在
0.1V
‑
0.005V
电压区间先以
0.05C
倍率放电，然后以
40
μ
A、10
μ
A
电流放电的三段式逐步放电法测得的实际放电比容量与所述负极活性材料的理论放电比容量的比值为
c
，且
d
与
c
满足：
2.5
×
10
‑6≤d/c≤4.5
×
10
‑3。11.
根据权利要求
10
所述的钠二次电池，其特征在于，
d
与
c
满足：
5.5
×
10
‑5≤d/c≤3.1
×
10
‑3。12.
根据权利要求9所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴凯，铁志伟，邹海林，陈培培，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：