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]在资源和成本问题上，钠二次电池比锂二次电池具有更大的优势，但是钠二次电池在循环和存储过程中产气现象较为严重，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，负极极片包括负极膜层，负极膜层含有硅元素；电解液包括第一组分，第一组分为氟代碳酸酯化合物
。
[0006]负极膜层中引入硅元素，可以诱导钠离子的沉积，有助于抑制钠枝晶形成，减少因钠枝晶产生的不稳定组分在负极的氧化产气，从而减少放电过程中负极的产气量，降低电池高温存储后的体积膨胀率
。
但是硅元素在引入制备过程中以及在负极循环过程中容易形成硅酸盐，导致电池具有高阻抗，进而降低电池的动力学性能，尤其是电池在低温下的充电能力
。
在电解液中引入氟代碳酸酯化合物，其在循环过程中能与硅酸盐发生反应，减少硅酸盐含量，共同在负极表面形成稳定的固态电解质界面（
SEI
膜）组分，减少硅元素对阻抗的负面影响的同时，进一步减少不稳定组分在负极产气，综合提高电池的循环稳定性
。
[0007]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为
a
，基于所述负极膜层的总质量计，所述负极材膜层中硅元素的质量占比为
b
，且
a
与
b
满足：
0.07≤10a+b
1/3
≤1.3
，可选为
0.13≤10a+b
1/3
≤1.2。
[0008]10a+b
1/3
的值在合适范围内时，通过负极中硅元素与氟代碳酸酯化合物的协同作用，钠二次电池能够有效抑制负极的产气，减小电池高温存储时的产气
、
提升电池循环稳定性
。
[0009]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
a
为
0.05%~12%
，可选为
1%~12%。
[0010]氟代碳酸酯化合物的质量占比
a
在合适范围内时，氟代碳酸酯化合物既能与硅酸盐发生反应，降低负极膜层中硅酸盐含量，提高电池动力学性能；又能与硅酸盐共同在负极
SEI
膜中形成稳定的有机和无机组分，减少不稳定组分在负极的产气，减小电池高温存储后的产气率，综合提高电池的循环稳定性
。
[0011]在任意实施方式中，基于所述负极膜层的总质量计，所述负极膜层中硅元素的质
量占比
b
为
1ppm~3000ppm
，可选为
40ppm~3000ppm
，可选为
100ppm~1000ppm。
[0012]负极膜层中硅元素的质量占比
b
为
40
‑
3000ppm
时，既能减少硅元素含量过高对二次电池容量和阻抗的负面影响，又能充分发挥硅元素抑制枝晶减少产气的作用，减少电池产气的同时，提升电池的循环稳定性
。
负极膜层中硅元素的质量占比
b
为
100ppm~1000ppm
时，进一步减少硅元素含量过高对二次电池容量和阻抗的负面影响，减少产气的同时，提升电池的动力学性能和循环稳定性
。
[0013]在任意实施方式中，基于所述负极膜层的总质量计，所述负极膜层中硅元素的质量占比为
b
；所述负极极片包含负极活性材料，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
b
与
c
满足：5×
10
‑5≤b/c≤9.5
×
10
‑3，可选为
3.5
×
10
‑4≤b/c≤5
×
10
‑3。
[0014]负极膜层中的钙元素可以诱导钠离子在负极的沉积，有助于抑制钠枝晶形成，进而减少因钠枝晶产生的不稳定组分
。b/c
的值在合适范围内时，可以通过负极硅元素与负极活性材料容量的搭配，钠二次电池在保持高能量密度的同时实现电池低产气与高循环稳定性的兼顾
。
[0015]在任意实施方式中，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
d
为
100mAh/g
‑
300mAh/g
，可选为
140mAh/g
‑
260mAh/g。
[0016]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
d
为
100mAh/g
‑
300mAh/g
时，可以减少负极析钠，进而缓解负极产气，减小电池高温存储后的产气量
、
提升电池的循环稳定性
。
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为
140mAh/g
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膜层，所述负极膜层含有硅元素；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
。2.
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为
a
，基于所述负极膜层的总质量计，所述负极膜层中硅元素的质量占比为
b
，且
a
与
b
满足：
0.07≤10a+b
1/3
≤1.3。3.
根据权利要求2所述的钠二次电池，其特征在于，
a
与
b
满足：
0.13≤10a+b
1/3
≤1.2。4.
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
a
为
0.05%~12%。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
a
为
1%~12%。6.
根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，基于所述负极膜层的总质量计，所述负极膜层中硅元素的质量占比
b
为
1ppm~3000ppm。7.
根据权利要求1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，所述负极膜层中硅元素的质量占比
b
为
40ppm~3000ppm。8.
根据权利要求1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，所述负极膜层中硅元素的质量占比
b
为
100ppm~1000ppm。9.
根据权利要求1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，所述负极膜层中硅元素的质量占比为
b
；所述负极极片包含负极活性材料，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
b
与
c
满足：5×
10
‑5≤b/c≤9.5
×
10
‑3。10.
根据权利要求9所述的钠二次电池，其特征在于，
b
与
c
满足：
3.5
×
10
‑4≤b/c≤5
×
10
‑3。11.
根据权利要求9所述的钠二次电池，其特征在于，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
d
为
100mAh/g
‑
300mAh/g。12.
根据权利要求9所述的钠二次电池，其特征在于，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
d
为
140mAh/g
‑
260mAh/g。13.
根据权利要求9所述的钠二次电池，其特征在于，所述负极活性材料包括硬碳
。14.
根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，所述钠二次电池中还包括正极极片，所述正极极片包括正极活性材料
。15.
根据权利要求
14
所述的钠二次电池，其特征在于，所述正极活性材料含有铜元素，基于所述正极活性材料的总质量计，所述铜元素的质量占比为
0.01%~23%。16.
根据权利要求
15
...

【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：