【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池，特别是涉及一种低成本钠离子电池醚基高压电解液及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着全球人口增长和经济发展对能源需求的日益增长，化石燃料的大量使用导致了能源危机和全球气候变化。通过提升我国能源结构中可再生清洁能源的占比，推广智能电网等新型技术实现能源转型，是解决全球能源危机和气候变化的一种重要途径。其中，大规模储能技术是可再生能源接入电网必不可少的支撑技术。锂离子电池是目前最具有代表意义的电化学储能技术，它已经占据了便携式3c电子产品的大部分市场，但是随着大规模储能和电动汽车技术的普及，锂资源和成本将会是未来发展的最大瓶颈。钠离子电池具有资源丰富、价格低廉的优势，被认为是后锂时代最具发展前景的一种电网级大规模储能技术。
2、大规模储能系统对高比能、长循环、快充钠离子电池体系的迫切需求，对电解液提出了更高的挑战。传统的碳酸酯基电解液与负极的兼容性差，在充放电过程中存在电解液的持续性分解生成难溶较厚的固态电解质界面膜（sei），导致较差的循环稳定性。醚基电解液具有离子电导率高、对负极兼容性好等优势，有利于生成稳定优异的界面膜，可有效提升电池电化学性能。然而醚基电解液的氧化稳定性较差，高压下的持续分解大大阻碍其在钠离子电池中的应用。传统的商用醚基电解液应用于大负载量、低成本普鲁士蓝材料正极的钠离子电池时，存在电解液持续性分解、库伦效率低及循环稳定性差等问题。因此，综合考虑性能和成本问题，亟需研究出适用于低成本普鲁士蓝材料正极的钠离子电池的高压醚基电解液。
3、目前，提高醚基电极液的氧化
技术实现思路
1、鉴于以上内容，本专利技术是为了解决商用的醚基电解液在高载量低成本钠离子电池中存在后期库伦效率低和循环稳定性差的问题，提供了一种含硫添加剂的高压醚基电解液的制备方法及其应用。
2、本专利技术为了解决上述技术问题，采用以下技术方案：
3、将钠盐和一种及一种以上的溶剂形成基础电解液，再将含硫类电解液添加剂与所述基础电解液混合，形成适用于高负载钠电正极材料的电解液，其中钠盐浓度为0.8～1.2mol/l。
4、在其中一些实施例中，所述钠盐选自六氟磷酸钠（napf6）、高氯酸钠（naclo4）、四氟硼酸钠（nabf4）、双（氟磺酰）亚胺钠（nafsi）、双三氟甲烷磺酰亚胺钠（natfsi）中的至少一种。
5、在其中一些实施例中，所述醚基溶剂为乙二醇二甲醚（dme）、二乙二醇二甲醚（g2）、三乙二醇二甲醚（g3）、四乙二醇二甲醚（g4）、四氢呋喃（thf）、二氧五环（dol）的一种溶剂。
6、在其中一些实施例中，所述成膜电解液添加剂为碳酸亚乙烯酯（vc）和氟代碳酸乙烯酯(fec)常规添加剂以及1,3-丙二醇环硫酸酯（pcs）、1,3-丙烷磺酸内酯（ps）、甲烷二磺酸亚甲酯（mmds）和丙烯基-1,3-丙磺酸内酯（pes）硫添加剂成膜添加剂一种或者多种。
7、在其中一些实施例中，在所述含硫添加剂的醚基电解液中，所述钠盐的摩尔分数为0.8～1.2 mol/l。
8、在其中一些实施例中，在所述含硫添加剂的醚基电解液中，所述钠盐的质量百分比为10～30 %，有机溶剂的质量百分比为60～80 %，所述添加剂的质量百分比为1～10 ％。
9、本专利技术提供了一种钠离子电池，所述的钠离子电池包括上述含硫添加剂的醚基电解液中，优选地，所述钠离子电池由正极片、隔膜、本专利技术所述的含硫添加剂的醚基电解液中以及负极片组成。
10、优选地，所述正极片为高负载量的普鲁士蓝（pb, ca. 12.0 mg cm-2）。
11、优选地，所述隔膜为纤维素。
12、优选地，所述负极片为硬碳（hc, ca. 7.0 mg cm-2）。
13、本专利技术还提供了一种含硫添加剂的醚基电解液中的制备方法，包含以下步骤：
14、1）在氩气气氛条件下，将一种或者多种有机溶剂充分混合，搅拌，得到预纯化溶液；
15、2）将钠盐溶解到步骤2）所得到的预纯化溶液中；
16、3）将分子筛加入步骤2）所得到的预纯化溶液中，静置8h，最后去除分子筛得到纯化溶液；
17、4）将电解液添加剂溶解到步骤3）所得到的纯化溶液中，混合均匀后得到所述含硫添加剂的醚基电解液。
18、优选地，所述分子筛为3 å或4 å分子筛。
19、本专利技术的有益效果是：
20、本专利技术筛选采用含硫添加剂替换常用成膜添加剂，该含硫添加剂会在溶剂分解前优先氧化分解，在电极表面形成薄且稳固的界面膜，降低界面反应活性，从而提高电化学性能。本专利技术提出的电解液相比于商用电解液呈现出电化学窗口宽、离子电导率高和循环稳定性好的优势。此外，通过引入含硫添加剂，有效解决醚基电解液在高负载正极材料循环稳定较差的问题，为实现钠离子电池商业化应用提供可行性方案。
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1.一种低成本钠离子电池醚基高压电解液，其特征在于，包括钠盐、有机溶剂和添加剂。
2.根据权利要求1所述的高压醚基电解液，其特征在于，该高压醚基电解液按照质量百分比包括：10～30 ％钠盐，1～10 ％添加剂，余量为混合溶剂。
3.根据权利要求2所述高压醚基电解液，其特征在于，所述钠盐为高氯酸钠（NaClO4）、六氟磷酸钠（NaPF6）、双（氟磺酰）亚胺钠（NaFSI）、双三氟甲烷磺酰亚胺钠（NaTFSI）、三氟甲基磺酸钠（NaOTf）中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求3所述高压醚基电解液，其特征在于，所述钠盐的浓度为0.8~2.0 mol/L，进一步优选为0.8~1.2 mol/L。
5.根据权利要求2所述所述高压醚基电解液，其特征在于，所述有机溶剂为乙二醇二甲醚（DME）、二乙二醇二甲醚（G2）、三乙二醇二甲醚（G3）、四乙二醇二甲醚（G4）、四氢呋喃（THF）、二氧五环（DOL）中的一种及两种以上。
6.根据权利要求5所述高压醚基电解液，其特征在于，所述含硫添加剂为1,3-丙二醇环硫酸酯（PCS）、1
7.根据权利要求1-6任一项所述的高压醚基电解液的制备方法，其特征在于，其制备方法如下：
8.根据权利要求7所述高压醚基电解液的制备方法，其特征在于，所述分子筛为3 Å或4Å分子筛。
9.权利要求1-8任一项所述的高压醚基电解液在低成本钠离子电池中应用。
...【技术特征摘要】
1.一种低成本钠离子电池醚基高压电解液，其特征在于，包括钠盐、有机溶剂和添加剂。
2.根据权利要求1所述的高压醚基电解液，其特征在于，该高压醚基电解液按照质量百分比包括：10～30 ％钠盐，1～10 ％添加剂，余量为混合溶剂。
3.根据权利要求2所述高压醚基电解液，其特征在于，所述钠盐为高氯酸钠（naclo4）、六氟磷酸钠（napf6）、双（氟磺酰）亚胺钠（nafsi）、双三氟甲烷磺酰亚胺钠（natfsi）、三氟甲基磺酸钠（naotf）中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求3所述高压醚基电解液，其特征在于，所述钠盐的浓度为0.8~2.0 mol/l，进一步优选为0.8~1.2 mol/l。
5.根据权利要求2所述所述高压醚基电解液，其特征在于，所述有机溶剂为乙二醇二甲...
【专利技术属性】
技术研发人员：李林，侴术雷，陈小敏，周洵竹，
申请(专利权)人：温州大学碳中和技术创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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