【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池，具体涉及一种电解液添加剂和电解液及钠离子电池。
技术介绍
1、钠基材料因其在地壳中储量大，较于锂基材料成本更低，因此钠离子电池在储能领域备受关注。但钠离子电池受倍率性能和循环性能较差及高温存储性能差等影响，制约了其广泛的应用。
2、电解液是连接钠离子电池中正负极的“桥梁”，其影响着电池的循环、倍率性能以及高温存储等性能。在电解液的三大组分中，钠盐和溶剂的配方变化不大，添加剂具有用量少、性能改善突出的特点，是提升钠离子电池性能的关键因素，已成为近几年研究的热点，而现有的电解液是影响钠离子电池循环性能和倍率性能的重要因素。
3、在钠离子电池中，电解液的优劣直接关系到钠离子电池的性能，影响钠离子电池循环寿命、安全性、能量密度及使用环境，因而优化电解液是钠离子电池能够满足实际应用的重要突破口。在酯类溶剂的电解液体系中，钠离子电池正极材料容易出现金属离子溶出，特别是在高电位下将加速溶出，溶出的金属离子在负极被还原将催化加速电解液氧化分解。另外，钠离子电池正负极表面的cei/sei容易溶解在电解液中，造成界面的不稳定，影响电池的电化学性能。其中sei/cei溶解顺序为最外层有机成分先受到攻击溶解。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种电解液添加剂和电解液及钠离子电池。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
3、本专利技术的第一方面提供了一种电解液添加剂，电解液添加剂应用于钠离子电池中，电解液添加剂
4、式ι所示的第一添加剂为含不饱和烯基的硅烷类添加剂；式ⅱ所示的第二添加剂为含草酸根的氟代硼酸酯无机锂盐添加剂；
5、
6、其中，r1为乙烯基，r2、r3、r4各自独立地选自氢、烷基、卤素、烷氧基、烯基、苯基或者硅烷基；r5选自卤素取代或未取代的含1-6个碳原子的烷基、卤素取代或未取代的含1-6个碳原子的烷氧基或者卤素，卤素选自氟、氯、溴或碘。
7、需要说明的是，本申请式ι所示的第一添加剂可在正负极表面成膜，且第一添加剂中的-si-可以捕捉正极材料层状氧化物中释放的o-，形成si-o-si网络，si-o-si网络的形成又可以反过来抑制层状氧化物的释氧行为，维持正极材料的稳定性，另外，不饱和键的存在使得第一添加剂在正负极表面形成的cei/sei膜柔韧性较好。尽管如此，单独添加第一添加剂仍然无法明显改善电池的循环性能，加入过多还会影响电池的倍率性能。第二添加剂为含有卤素草酸根结构的硼酸锂，其在正负极表面可形成富含lix(x为卤素)的cei/sei膜，该cei/sei膜具有更高的杨氏模量、更高离子电导率，且相较于naf，lif更不易溶解的，可保持cei/sei的稳定性，与第一添加剂协同作用有利于提高电池的倍率性能。单独使用其中一款，只能形成无机组分在内，有机组分在外的cei/sei膜，此类膜易受电解液攻击而溶解。由于第一添加剂和第二添加剂的成膜电位相似，因此结合使用，可以产生协同作用，形成马赛克结构的cei/sei膜。
8、本申请的一种实现方式中，第一添加剂包括但不限于化合物1-7中的至少一种；
9、
10、
11、第二添加剂包括但不限于化合物8-10中的至少一种；
12、
13、具体地，化合物1-7依次对应为乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三乙烯硅烷、二甲基二乙烯基硅烷、乙烯基三(三甲基硅氧基)硅烷、二甲氧基甲基乙烯基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基苯基甲基硅烷。
14、本申请的第二方面提供一种钠离子电池电解液，钠离子电池电解液包括第一方面提供的电解液添加剂。
15、本申请的一种实现方式中，钠离子电池电解液还包括非水溶剂和钠盐。
16、本申请的一种实现方式中，以钠离子电池电解液总质量计，第一添加剂的含量为0.01-3％，例如第一添加剂可以为0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.5％或2％，第二添加剂的含量为0.1-5％，例如第二添加剂可以为0.5％、1％、1.5％、2％或5％。
17、需要说明的是，若第一添加剂的添加量过少，对电解液的高温性能改善不明显，若第一添加剂的添加量过大，由于其本身阻抗较大，加入过多会造成电芯阻抗较大从而使得电池性能恶化。若第二添加剂的添加量过少，cei/sei膜易溶解，不稳定；若第二添加剂的添加量过多，草酸根发生开环，电芯产气严重，电池循环性能恶化。
18、本申请的一种实现方式中，非水溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸乙基甲酯、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯或碳酸二乙酯中的至少一种；钠盐包括六氟磷酸钠、高氯酸钠、四氟硼酸钠和双氟草酸硼酸钠、双氟磺酰亚胺钠中的至少一种。
19、本申请的一种实现方式中，以钠离子在电解液中的浓度计，钠盐的含量为0.6-1.5mol/l，例如可以为0.6mol/l、0.8mol/l、1.0mol/l、1.1mol/l。
20、本申请的第三方面提供一种钠离子电池，包括第二方面的钠离子电池电解液。
21、本申请的一种实现方式中，钠离子电池还包括正极、负极和隔膜。
22、本申请的一种实现方式中，正极包括正极活性材料，正极活性材料为含钠的层状氧化物naimo2，其中0＜i≤1，m选自v、cr、mn、fe、co、ni、cu中的至少一种；负极包括负极活性材料，负极活性材料为硬碳。
23、本专利技术提供的一种电解液添加剂包括含不饱和烯基的硅烷类添加剂(即第一添加剂)和含草酸根的氟代硼酸酯无机锂盐添加剂(第二添加剂)。由于二者添加剂成膜电位相似，可以协同作用，形成马赛克结构的cei/sei。第一添加剂在正负极表面成膜，电池的循环性能并不突出，含量过多会影响电池的倍率性能；第二添加剂在正负极表面形成富含lix的cei/sei膜，lix不易溶解于电解液，保持了cei/sei的稳定性，该cei/sei膜具有更高的杨氏模量、更高离子电导率，能提升电池的倍率性能和循环性能。
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1.一种电解液添加剂,所述电解液添加剂应用于钠离子电池中，其特征在于，所述电解液添加剂包括由式Ι所示的第一添加剂和式Ⅱ所示的第二添加剂；
2.如权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于，所述第一添加剂包括但不限于化合物1-7中的至少一种；
3.一种钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠离子电池电解液包括如权利要求1-2中任一项所述的电解液添加剂。
4.如权利要求3所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠离子电池电解液还包括非水溶剂和钠盐。
5.如权利要求4所述的钠离子电池电解液，其特征在于，以所述钠离子电池电解液总质量计，所述第一添加剂的含量为0.01-3％，所述第二添加剂的含量为0.1-5％。
6.如权利要求4所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述非水溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸乙基甲酯、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯或碳酸二乙酯中的至少一种；所述钠盐包括六氟磷酸钠、高氯酸钠、四氟硼酸钠和双氟草酸硼酸钠、双氟磺酰亚胺钠中的至少一种。
7.如权利要求4所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠盐的含量为0.6-1.5m
8.一种钠离子电池，其特征在于，包括如权利要求3-7中任一项所述的钠离子电池电解液。
9.如权利要求8所述的钠离子电池，其特征在于，还包括正极、负极和隔膜。
10.如权利要求9所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料为含钠的层状氧化物NaiMO2，其中0＜i≤1，M选自V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu中的至少一种；所述负极包括负极活性材料，所述负极活性材料为硬碳。
...【技术特征摘要】
1.一种电解液添加剂,所述电解液添加剂应用于钠离子电池中，其特征在于，所述电解液添加剂包括由式ι所示的第一添加剂和式ⅱ所示的第二添加剂；
2.如权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于，所述第一添加剂包括但不限于化合物1-7中的至少一种；
3.一种钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠离子电池电解液包括如权利要求1-2中任一项所述的电解液添加剂。
4.如权利要求3所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠离子电池电解液还包括非水溶剂和钠盐。
5.如权利要求4所述的钠离子电池电解液，其特征在于，以所述钠离子电池电解液总质量计，所述第一添加剂的含量为0.01-3％，所述第二添加剂的含量为0.1-5％。
6.如权利要求4所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述非水...
【专利技术属性】
技术研发人员：周云瞻，占孝云，林建，刘雁鹏，
申请(专利权)人：深圳市比克动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：
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