【技术实现步骤摘要】
本专利技术具体涉及一种新型共晶电解液及其制备方法，主要应用于钠离子电池领域，解决钠离子电池目前商用有机电解液易燃、易泄露的问题。
技术介绍
1、由于钠比锂储量丰富且成本低廉，而且二者的工作原理类似，因此钠离子电池一直被视为锂离子电池的替代品。然而随着钠离子电池的发展，暴露出许多问题。首先，liu等人以聚醚-丙烯酸酯作为一种固态电解质，指出钠金属阳极的比容量(1166mah g-1)较锂金属(3680mah g-1)低(nature energy,2019,4(3):180-186)。其次，迄今为止，钠离子电池非常依赖于有机电解液的宽电位窗口，但有机电解液易于与电极形成不稳定的固态电解质界面(sei)，导致枝晶生长，使得容量快速衰减，以及sun等人指出有机电解液存在的易燃易泄露问题大大降低安全性(nature communications,2019,10(1):3302)。因此，开发出一种新型、高安全性的电解质来减少有机电解液的易燃易泄露的安全性问题及界面枝晶生长问题刻不容缓。共晶电解液本质上是一种低共熔溶剂(des)。abbott等人首次发现尿素和氯化胆碱的混合物在室温下为液态，便为这种凝固点明显低于各组分熔点的混合物命名为des。当作为电解质使用时，它们被称为共晶电解液。
2、共晶电解液主要分为三个组分：金属盐、有机配体和添加剂。其中，金属盐按照应用于不同的金属离子电池，选择所需金属盐；有机配体通过与金属盐之间的相互作用力改变金属阳离子和阴离子之间的作用力；添加剂可以提高电极与电解液的界面稳定性。
3、
4、专利cn113964376a公开了一种共晶电解液的制备方法和应用，所制备的方法为使用一系列钠盐与1,2-二甲基咪唑，在一定温度下水浴加热合成，展现了较为优异的电化学性能。专利cn114709495a公开了共晶电解液在水系钠离子电池中的应用，是将一水高氯酸钠、水和尿素混合搅拌成透明溶液，从而获得共晶电解液。该专利在水系钠离子电池中表现出较为优异的电化学性能。
5、共晶电解液是未来储能领域一个主要研究方向，但应用于钠离子电池的相关应用仍处于起步阶段。鉴于钠金属阳极较为活泼，环境不稳定性，以及电解液中的有机组分会对钠金属表面存在腐蚀反应引发界面问题等挑战，钠离子电池需要进一步深入探究。
6、鉴于此，本专利技术制备了一种以钠盐作为金属盐和配体、含氟添加剂组成的共晶电解液。该电解液在室温下无色透明、具有流动性。本专利技术制备的共晶电解液具有以下优点：
7、(1)室温下保持低的粘度和高的流动性；
8、(2)高阻燃、不泄露，能有效解决有机电解液的安全隐患；
9、(3)具有优异的热/电化学稳定性、较宽的电化学窗口；
10、(4)与钠金属阳极具有优异的兼容性，能够形成稳定的sei，提高界面稳定性；
11、(5)制备工艺简单，可以简化工艺流程。
12、因此，本专利技术制备的共晶电解液可以有效解决有机电解液存在的隐患、并且更好地达到商用目的，提升共晶电解液的商用潜力。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提出了一种应用于钠离子电池的共晶电解液及其配方技术。
2、本专利技术采用的技术方案是：
3、一种应用于钠离子电池的共晶电解液的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
4、(1)称取一定质量的钠盐和配体置于瓶内，水浴加热搅拌至完全溶解，冷却至室温。
5、(2)称取一定质量的含氟添加剂氟代碳酸乙烯酯(fec)与以上溶液搅拌混合均匀，并在室温下静置。
6、进一步地，步骤(1)中的钠盐和配体的摩尔比为1:1-1:8。
7、进一步地，步骤(1)中的钠盐包括：双(三氟甲基磺酰基)亚胺钠(natfsi)、双氟草酸硼酸钠(nadfob)、三氟甲磺酸钠(naotf)、双氟磺酰亚胺钠(nafsi)中的一种或多种，优选双(三氟甲基磺酰基)亚胺钠(natfsi)。
8、进一步地，步骤(1)中的配体包括：丁二腈(sn)、尿素(urea)、n-甲基脲(nml)、乙酰胺(ace)中的一种或多种，优选丁二腈(sn)。
9、进一步地，步骤(1)中的含氟添加剂包括：氟代碳酸乙烯酯(fec)、1,2-双(甲基二氟硅基)乙烷(pse)、三氟乙基甲基碳酸酯(femc)、3,3,3-三氟丙酸甲酯(mtfp)的一种或多种，优选氟代碳酸乙烯酯(fec)。
10、进一步地，步骤(1)中水浴加热的温度为30-80℃。
11、进一步地，步骤(1)中水浴加热搅拌时间为0.1-5h。
12、进一步地，步骤(2)中的共晶电解液和氟代碳酸乙烯酯(fec)的体积比为100:1-10:1。氟代碳酸乙烯酯(fec)的体积占比为共晶电解液的1％-10％。
13、进一步地，步骤(2)中的共晶电解液和氟代碳酸乙烯酯(fec)按一定体积比混合后静置时间为1 -30min。
14、本专利技术还提供了上述共晶电解液在钠离子电池中的应用，其特征在于，所述钠离子电池的正极材料使用包括且不限于氧化物类、聚阴离子类、普鲁士蓝类以及有机类的一种或几种。负极材料使用包括钠金属、硬碳、磷酸钛钠、有机负极材料以及合金化材料的一种或几种。
15、本专利技术的有益效果如下：
16、本申请通过简单的水浴加热法制备共晶电解液，以简单的水浴加热法将金属盐与配体进行反应，制备出共晶电解液，能有效避免有机电解液的易燃、易泄露的安全隐患；同时其制备方法工艺流程短，制备操作容易，重复性良好，安全性高，具有规模化生产的基础和广阔的应用前景。
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1.一种应用于钠离子电池的共晶电解液及其制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
2.根据专利要求1所述的一种应用于钠离子电池的共晶电解液的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的钠盐和配体的摩尔比为1:1-1:8。
3.根据专利要求1所述的一种应用于钠离子电池的共晶电解液的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的钠盐包括：双(三氟甲基磺酰基)亚胺钠(NaTFSI)、双氟草酸硼酸钠(NaDFOB)、三氟甲磺酸钠(NaOTf)、双氟磺酰亚胺钠(NaFSI)中的一种或多种，优选双(三氟甲基磺酰基)亚胺钠(NaTFSI)。
4.根据专利要求1所述的一种应用于钠离子电池的共晶电解液的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的配体包括：丁二腈(SN)、尿素(Urea)、N-甲基脲(NML)、乙酰胺(Ace)中的一种或多种，优选丁二腈(SN)。
5.根据专利要求1所述的一种应用于钠离子电池的共晶电解液的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的含氟添加剂包括：氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,2-双(甲基二氟硅基)乙烷(PSE)、三氟乙基甲基碳酸酯(FEMC)、3,3
6.根据专利要求1所述的一种应用于钠离子电池的共晶电解液的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的水浴加热温度为30-80℃。
7.根据专利要求1所述的一种应用于钠离子电池的共晶电解液的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的水浴加热搅拌时间为0.1-5h。
8.根据专利要求1所述的一种应用于钠离子电池的共晶电解液的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的共晶电解液和氟代碳酸乙烯酯(FEC)的体积比为100:1-10:1，氟代碳酸乙烯酯(FEC)的体积占比为共晶电解液的1％-10％。
9.根据专利要求1所述的一种应用于钠离子电池的共晶电解液的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的共晶电解液和氟代碳酸乙烯酯(FEC)按一定体积比混合后静置时间为1-30min。
10.根据专利要求1～9中任意一项所述共晶电解液在钠离子电池中的应用。
11.根据专利要求10所述的应用，其特征在于，所述钠离子电池的正极材料包括但不限于氧化物类、聚阴离子类、普鲁士蓝类以及有机正极材料的一种或几种。
12.根据专利要求10所述的应用，其特征在于，所述的钠离子电池的负极材料使用包括但不限于钠金属、硬碳、磷酸钛钠、有机负极材料以及合金化材料的一种或几种。
...【技术特征摘要】
1.一种应用于钠离子电池的共晶电解液及其制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
2.根据专利要求1所述的一种应用于钠离子电池的共晶电解液的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的钠盐和配体的摩尔比为1:1-1:8。
3.根据专利要求1所述的一种应用于钠离子电池的共晶电解液的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的钠盐包括：双(三氟甲基磺酰基)亚胺钠(natfsi)、双氟草酸硼酸钠(nadfob)、三氟甲磺酸钠(naotf)、双氟磺酰亚胺钠(nafsi)中的一种或多种，优选双(三氟甲基磺酰基)亚胺钠(natfsi)。
4.根据专利要求1所述的一种应用于钠离子电池的共晶电解液的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的配体包括：丁二腈(sn)、尿素(urea)、n-甲基脲(nml)、乙酰胺(ace)中的一种或多种，优选丁二腈(sn)。
5.根据专利要求1所述的一种应用于钠离子电池的共晶电解液的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的含氟添加剂包括：氟代碳酸乙烯酯(fec)、1,2-双(甲基二氟硅基)乙烷(pse)、三氟乙基甲基碳酸酯(femc)、3,3,3-三氟丙酸甲酯(mtfp)的一种或多种，优选氟代碳酸乙烯酯(fec)。
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：范壮军，冯帆，刘征，闫迎春，魏彤，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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