【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二次电池，尤其涉及一种钠离子电池电解液及其制备方法和钠离子电池。
技术介绍
1、二次电池也称为可充电电池，是一种可重复充放电、多次使用的电池。目前主要的二次电池技术有铅酸电池、镍铬电池、镍氢电池和锂离子电池。锂离子电池因其高能量密度、寿命长等优点在储能领域有着广泛的应用，然而锂的自然丰度低且分布不均，使得锂离子电池成本不断提升。钠在元素周期表中位于锂的正下方，具有与金属锂最接近的化学性质，且在地壳中储量丰富，储量为锂的数千倍，所以钠离子电池有望成为新一代高性能、低成本储能技术。钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，通过钠离子在正负极发生氧化还原反应实现能量的存储与释放。钠离子电池的核心组成部件包含正极、负极和电解液。充电时，钠离子从正极活性材料中脱出，嵌入负极活性材料；放电时，钠离子从负极活性材料脱出而嵌入到正极活性材料中。
2、钠离子电池同样也存在一些缺陷，例如所使用负极硬碳负极具有比石墨负极更低的反应电位，更多的活性点，其结构稳定性也较差。在充电过程中，特别是大倍率下，很容易导致碳负极表面的金属钠析出，出现析钠的现象，析出的钠金属具有很高的反应活性，可能会与电解液反应造成钠离子电池中活性钠损失，导致电池容量降低；且析钠反应也会诱导持续的电解液分解，导致电池阻抗增大和电解液分解产气等副反应，负极界面阻抗的上升又会加剧析钠反应的发生，析出的金属钠还有可能形成钠枝晶刺穿隔膜，导致电池内部短路，发生热失控，造成安全隐患。
3、现有技术中主要通过以下两种途径来抑制析钠：①优化电解液组成，通过在电解
4、中国专利cn116130773a公开了一种钠离子电池电解液及其制备方法，其添加剂包括氟代碳酸亚乙酯、1-丙烯基-1,3-磺酸内酯、硫酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯，但该专利中未添加钠盐，形成的sei膜中无机成分较少，高温性能偏差。
5、中国专利cn116454380a公开了一种钠离子电池电解液及钠离子电池，其添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯和1,3-丙烯磺酸内酯，该专利的添加剂种类较为单一，容易造成极片的浸润性偏差，降低其快充性能，性能不够全面。
6、中国专利cn116995303a公开了钠离子电池电解液和钠离子电池，所述第一添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和双氟磺酰亚胺钠，而不含有1,3-丙烷磺酸内酯；所述第二添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和1,3-丙烷磺酸内酯，该专利的添加剂经实际实验发现，并不利于材料中sei膜的结构稳定性和降低低温性能，使用具有局限性。
7、可见，现有技术中很难达到电解液综合性能的平衡。
技术实现思路
1、本专利技术的第一个方面提供了一种钠离子电池电解液，所述钠离子电池电解液的制备原料包括：钠盐、非水有机溶剂、添加剂、助剂，所述添加剂包括1,3-丙烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、硫酸乙酸酯、二氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠。
2、在一些实施方式中，所述1,3-丙烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、硫酸乙酸酯、二氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠的质量比为(0.1-0.5)：(0.5-2)：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)。
3、在二次电池的电解液中，1,3-丙磺酸内酯(ps)添加剂的含量越高，电池的高温储存性能越好，但是随着电解液中ps添加剂含量的增加，电池的倍率性能和常温循环性能均有所下降。
4、硫酸乙烯酯(dtd)是一种sei成膜添加剂，其作用在于抑制电池初始容量下降、减少高温放置后电池膨胀、提高电池充放电性能及循环次数等，其添加量越多，电池的高温循环和存储越好，但是会增大内阻降低充电倍率。
5、电解液中碳酸亚乙烯酯(vc)添加剂一般能够在碳负极表面发生自由基聚合反应，从而有效抑制溶剂分子的共插入反应，同时对正极无副作用，具有良好的高低温性能及防气胀功能，可以提高电池的容量和循环寿命，添加量过高，阻抗增大，对电池的成膜改善作用有限及其高温性能改善有限。
6、二氟磷酸钠能够提升电解液的氧化分解电压，提升高电压的结构稳定性；含量过高，结构稳定性强，倍率好，但是会带来高温存储差的问题，反之，含量过低，电解液的循环变差，倍率变好。
7、双氟磺酰亚胺钠可以降低sei在钠离子电池阳极上的溶解速度，同时还能形成稳定的保护层来保护阴极，其具有工作电压更高、降低产气等优点，如果含量过高，形成的sei膜不稳定，降低循环性能。
8、现有技术中上述几种成分是二次电池电解液常用的添加剂种类，但经专利技术人的长期实验探究发现，不同种添加剂的比例复配对电解液的综合性能影响极大，而综合性能需要平衡多种效果，因此在实际探究中往往为了追求某一效果的最大化会以牺牲某一效果为代价。本专利技术中，专利技术人通过大量探究性实验，实现了综合性能的平衡。
9、在一些实施方式中，所述钠盐选自六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、双(三氟甲基)磺酰亚胺钠、高氯酸钠、二氟磷酸钠、二氟双草酸磷酸钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠中的至少一种。
10、在一些实施方式中，所述非水有机溶剂选自碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、γ-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、二甲基亚砜中的至少一种。
11、在一些实施方式中，所述助剂选自环状碳酸脂和环状磺酸内酯类，体积比(0.1-10)：1。
12、在一些实施方式中，所述环状碳酸脂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和碳酸乙烯亚乙酯中的至少一种。
13、在一些实施方式中，所述环状磺酸内酯类包括1,3-丙烯磺酸内酯、1,4丁烷磺酸内酯中的至少一种。
14、在一些实施方式中，按质量百分比，所述钠离子电池电解液的制备原料包括：钠盐5-15％、添加剂0.5-5％、助剂5-10％、非水有机溶剂余量。
15、本专利技术的第二个方面提供了一种钠离子电池电解液的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
16、s1.在惰性气体氛围内，将非水有机溶剂和助剂混合均匀，继续加入添加剂，混合得到混合液；
17、s2.将混合液冷冻12-24h后取出；
18、s3.在惰性气体氛围内，向s2中的冷冻混合液中加入钠盐，混合均匀即得钠离子电池电解液。
19、本专利技术的第三个方面提供了一种钠离子电池电解液或制备本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠离子电池电解液的制备原料包括：钠盐、非水有机溶剂、添加剂、助剂，所述添加剂包括1,3-丙烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、硫酸乙酸酯、二氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠。
2.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述1,3-丙烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、硫酸乙酸酯、二氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠的质量比为(0.1-0.5)：(0.5-2)：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)。
3.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠盐选自六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、双(三氟甲基)磺酰亚胺钠、高氯酸钠、二氟磷酸钠、二氟双草酸磷酸钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂选自碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、γ-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、二甲基亚砜中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述助剂选自环状碳酸脂和环状
6.根据权利要求5所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述环状碳酸脂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和碳酸乙烯亚乙酯中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述环状磺酸内酯类包括1,3-丙烯磺酸内酯、1,4丁烷磺酸内酯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，按质量百分比，所述钠离子电池电解液的制备原料包括：钠盐5-15％、添加剂0.5-5％、助剂5-10％、非水有机溶剂余量。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的钠离子电池电解液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
10.一种根据权利要求1-8任一项所述的钠离子电池电解液或权利要求9所述的制备方法在制备钠离子电池中应用。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠离子电池电解液的制备原料包括：钠盐、非水有机溶剂、添加剂、助剂，所述添加剂包括1,3-丙烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、硫酸乙酸酯、二氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠。
2.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述1,3-丙烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、硫酸乙酸酯、二氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠的质量比为(0.1-0.5)：(0.5-2)：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)。
3.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠盐选自六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、双(三氟甲基)磺酰亚胺钠、高氯酸钠、二氟磷酸钠、二氟双草酸磷酸钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂选自碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、γ-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁金，
申请(专利权)人：深圳市金牌新能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。