一种钠离子电池凝胶电解质制造技术

为克服现有技术中钠离子电池负极材料造成的电解液界面膜厚度较大且阻抗高的问题，提供一种钠离子电池凝胶电解质，包括凝胶聚合物隔膜和功能电解液，功能电解液吸附于凝胶聚合物隔膜中，功能电解液包括电解质盐

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池凝胶电解质、制备方法及其钠离子电池


[0001]本专利技术属于钠离子电池
，具体涉及一种钠离子电池凝胶电解质
、
制备方法及其钠离子电池
。

技术介绍

[0002]钠离子电池负极材料硬碳比表面积大，导致电解液在负极上容易持续还原分解，生成厚且致密的分解产物，增加电极材料与电解液或隔膜之间的阻抗，影响电池的循环性能
。
传统的方法是在液态电解液中加入添加剂进行改善，比如
1,3
‑
丙磺酸内酯
(PS)
作为添加剂已广泛应用于钠离子电解液中，然而其形成的电极
/
电解液界面膜厚度较大，阻抗较高，需要严格控制其使用量，且欧盟在
2015
年已将
PS
加入高关注物质列表，因此，迫切需要开发新型的功能成膜添加剂；另外，液态电解液具有流动性，电池在极端情况下易发生燃烧，存在较大安全隐患
。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中钠离子电池负极材料造成的电解液界面膜厚度较大且阻抗高的问题，提供一种钠离子电池凝胶电解质
、
制备方法及其钠离子电池
。
[0004]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0005]一方面，本专利技术提供一种钠离子电池凝胶电解质，包括凝胶聚合物隔膜和功能电解液，所述功能电解液吸附于所述凝胶聚合物隔膜中，所述功能电解液包括电解质盐
、
有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括氟代磺酰亚胺类添加剂，所述氟代磺酰亚胺类添加剂的结构如下所示：
[0006][0007]其中，
R1‑
R3各自独立地选氢
、
卤素
、C1
‑
C4
的烷基
、C1
‑
C4
的卤代烷基
、
腈基
、C1
‑
C3
的烷基腈
、C2
‑
C4
的烯基
、
烷氧基
、
羧基
、
苯基
、
卤代苯基中的一种或多种
。
[0008]可选的，所述氟代磺酰亚胺类添加剂选自如下化合物中的一种或多种：
[0009][0010]可选的，所述凝胶聚合物隔膜和所述功能电解液的质量比为1～9：9～1，以所述功能电解液的总质量为
100
％计，所述氟代磺酰亚胺类添加剂的质量百分含量为1％～5％
。
[0011]可选的，所述凝胶聚合物隔膜包括基体膜和附着于所述基体膜上的聚合物，所述基体膜和所述聚合物的质量比为4～9：6～
1。
[0012]可选的，所述基体膜包括无纺布
、
聚乙烯
、
聚丙烯
、
聚丙烯
‑
聚乙烯
‑
聚丙烯三层复合膜
、
聚酰亚胺
、
芳纶
、
纤维素和玻璃纤维中的一种或多种；所述聚合物包括聚偏二氟乙烯
(PVdF)、
聚丙烯腈
(PAN)、
聚环氧乙烷
(PEO)、
聚甲基丙烯酸甲酯
(PMMA)、
聚六氟丙烯
(HFP)
和聚苯乙烯氧化物
(PPO)
中的一种或多种
。
[0013]可选的，还包括纳米粒子，所述纳米粒子均匀分散在所述凝胶聚合物隔膜中，以所述凝胶聚合物隔膜的总质量为
100
％计，所述纳米粒子的质量百分含量为
0.1
％～
20
％，所述纳米粒子为
SiO2、Al2O3、SnO2、TiO2、LiAlO2、CeO2、Fe2O3、
稀土
、
黏土或沸石中的一种或多种
。
[0014]可选的，以所述功能电解液的总质量为
100
％计，所述有机溶剂的质量百分含量为
40
％～
90
％，所述有机溶剂包括环状碳酸酯溶剂和链状碳酸酯溶剂中的一种或多种
。
[0015]可选的，所述电解质盐选自钠盐，以所述功能电解液的总质量为
100
％计，所述电解质盐的质量百分含量为5％～
25
％
。
[0016]可选的，所述钠盐包括六氟磷酸钠
、
高氯酸钠
、
双
(
三氟甲基磺酰基
)
亚胺钠
(NaTFSI)
和双氟磺酰亚胺钠
(NaFSI)
中的一种或多种
。
[0017]另一方面，本专利技术提供一种钠离子电池凝胶电解质的制备方法，包括以下步骤：
[0018]获取凝胶聚合物隔膜；
[0019]将电解质盐与有机溶剂混合，得到基准电解液；
[0020]将所述氟代磺酰亚胺类添加剂加入到基准电解液中，得到功能电解液；
[0021]将功能电解液加入到凝胶聚合物隔膜中吸收饱和，得到凝胶电解质
。
[0022]另一方面，本专利技术提供一种钠离子电池，包括正极片
、
隔膜
、
负极片以及所述的钠离子电池凝胶电解质，所述正极片包括正极活性材料，所述负极片包括负极活性材料，所述隔膜置于所述正极片和所述负极片之间
。
[0023]本专利技术提供的钠离子电池凝胶电解质，包括氟代磺酰亚胺类添加剂，电解质中引入的氟代磺酰亚胺类添加剂，能够在电极表面形成优良的界面膜，抑制电解液的分解和材料颗粒的粉化扩散缓解界面膜厚度，进而改善极片与电解液界面阻抗，提升钠离子电池的循环稳定性
。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例
1、
实施例
5、
实施例7与对比例1的高低温放电容量保持率图
。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术所解决的技术问题
、
技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明
。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术
。
[0026]对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义
。
[0027]本专利技术提供一种钠离子电池凝胶电解质，包括凝胶聚合物隔膜和功能电解液，所述功能电解液吸附于所述凝胶聚合物隔膜中，所述功能电解液包括电解质盐
、
有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括氟代磺酰亚胺类添加剂，所述氟代磺酰亚胺类添加剂的结构如下所示：
[0028][0029]其中，
R1‑
R3各自独立地选自氢
、
卤素
、C1
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钠离子电池凝胶电解质，其特征在于，包括凝胶聚合物隔膜和功能电解液，所述功能电解液吸附于所述凝胶聚合物隔膜中，所述功能电解液包括电解质盐
、
有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括氟代磺酰亚胺类添加剂，所述氟代磺酰亚胺类添加剂的结构如下所示：其中，
R1‑
R3各自独立地选自氢
、
卤素
、C1
‑
C4
的烷基
、C1
‑
C4
的卤代烷基
、
腈基
、C1
‑
C3
的烷基腈
、C2
‑
C4
的烯基
、
烷氧基
、
羧基
、
苯基
、
卤代苯基中的一种或多种
。2.
根据权利要求1所述的一种钠离子电池凝胶电解质，其特征在于，所述氟代磺酰亚胺类添加剂选自如下化合物中的一种或多种：
3.
根据权利要求1所述的一种钠离子电池凝胶电解质，其特征在于，所述凝胶聚合物隔膜和所述功能电解液的质量比为1～9：9～1，以所述功能电解液的总质量为
100
％计，所述氟代磺酰亚胺类添加剂的质量百分含量为1％～5％
。4.
根据权利要求1所述的一种钠离子电池凝胶电解质，其特征在于，所述凝胶聚合物隔膜包括基体膜和附着于所述基体膜上的聚合物，所述基体膜和所述聚合物的质量比为4～9：6～
1。5.
根据权利要求4所述的一种钠离子电池凝胶电解质，其特征在于，所述基体膜包括无纺布
、
聚乙烯
、
聚丙烯
、
聚丙烯
‑
聚乙烯
‑
聚丙烯三层复合膜
、
聚酰亚胺
、
芳纶
、
纤维素和玻璃
纤维中的一种或多种；所述聚合物包括聚偏二氟乙烯
(PVdF)、
聚丙烯腈
(PAN)、
聚环氧乙烷
(PEO)、
聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，刘焱，高学锋，吴志梁，潘奕冰，赵国强，徐娟，
申请(专利权)人：广东省豪鹏新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：