【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠金属电池，具体涉及一种钠金属电池电解液及钠金属电池。
技术介绍
1、随着科技爆炸式发展，锂离子电池已广泛应用于电动汽车、智能手机等产品，但里程焦虑、续航焦虑和电池成本高昂又限制了锂离子电池各应用场景的进一步推广。据报导，我国约80％的锂资源依赖于进口，而我国钠资源的含量足够丰富。锂在地壳中的含量只有0.0065％，钠的含量则为2.75％，是前者的400多倍。此外，钠离子电池由于具有和锂离子电池相似的物理和化学性质，且钠资源丰富、成本低廉，因此被认为是最有希望用于大规模能源储存转换的下一代电池体系。在所有可用的钠离子电池负极材料中，金属钠负极具有最高的理论容量(1166mah g-1)和较低的氧化还原电位(2.71v相对标准氢电极)的优势。然而，高反应性的金属钠与大多数有机液体电解质连续反应，在钠负极上自发形成不稳定且脆弱的sei膜。在反复电镀/剥离过程中，较弱的sei膜容易被破坏，再次引发不可控的副反应和sei膜的重组，导致树枝状/苔藓状钠生长和电极的快速降解，影响钠离子电池的循环寿命和稳定性，甚至引发短路等相关的安全问题。
2、与钠金属负极一样，钠金属负极存在枝晶生长的共性问题，从而导致电池的安全性能差、能量密度低和循环寿命短等问题，严重阻碍了钠金属负极在实际电池中的应用。因此，如何有效改善金属钠电极表面性质、抑制钠枝晶的生成是进一步发展钠金属电池需要解决的重点。带有硝酸根阴离子的添加剂可以在钠金属表面可以形成一层富含钠金属氧化物、氮化物以及氮氧化物(nanxoy)的复合固体电解质界面(sei)膜，
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种钠金属电池电解液及钠金属电池，本专利技术提供的钠金属电池电解液中的功能添加剂在电解液中溶解度高，能够诱导形成低阻抗的界面膜，稳定电荷传输的均匀性，避免钠金属可逆沉积的不均匀性，从而提升电化学性能。
2、本专利技术提供了一种钠金属电池电解液，包括钠盐、非水有机溶剂以及总电解液添加剂，所述总电解液添加剂包括具有结构式a或结构式b的添加剂：
3、
4、其中，r1～6各自独立的选自空、氢原子、硝酸酯基或碳原子数为1～3的烃基，且r1～6中至少有一个取代基为硝酸酯基，r7～8各自独立的选自氢原子或甲基，x选自硫原子或碳原子。
5、优选的，所述碳原子数为1～3的烃基选自碳原子数为1～3的饱和烃基、碳原子数为1～3的不饱和烯烃基或碳原子数为1～3的不饱和炔烃基，优选为甲基、乙基、乙烯基或乙炔基。
6、优选的，所述添加剂选自化合物(i)～化合物(xi)中的任意一种或多种：
7、
8、优选的，所述钠盐选自六氟磷酸钠(napf6)、四氟硼酸钠(nabf4)、双草酸硼酸钠(nabob)、高氯酸钠(naclo4)或双氟磺酰亚胺钠(nafsi)中的至少一种。
9、优选的，所述非水有机溶剂所述有机溶剂为有机酯类、醚类、砜类或腈类溶剂中的一种或多种，优选为有机酯类溶剂，所述有机酯类溶剂优选为链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯和内酯中的至少一种；
10、所述链状碳酸酯优选为碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二丙酯(dpc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸甲丙酯(pmc)和碳酸乙丙酯(pec)中的至少一种；
11、所述环状碳酸酯优选为碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、碳酸亚丁基酯和碳酸亚戊基酯中的至少一种；
12、所述羧酸酯优选为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、二氟乙酸甲酯和二氟乙酸乙酯中的至少一种；
13、所述内酯优选为γ-丁内酯、γ-戊内酯、γ-己内酯、σ-戊内酯和ε-己内酯中的至少一种。
14、优选的，所述总电解液添加剂中还包括其他种类的添加剂，所述其他种类的添加剂选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、双氟碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、双硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、2,4-丁烷磺内酯、甲磺酸苯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、n-苯基双(三氟甲烷磺酰)亚胺、三烯丙基磷酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、四甲基亚甲基二磷酸酯、炔丙基磷酸酯、(2-烯丙基苯氧基)三甲硅烷、三(三甲基硅烷)硼酸酯、硼酸三丙酯、1,3,5-三烯丙基异氰脲酸酯、甲基丙烯酸异氰基乙酯、六亚甲基二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、1,3,6-己烷三腈、1,2-双(氰乙氧基)乙烷、4,5-二氰基-2-三氟甲基-咪唑钠、三氟化硼-吡啶、二氟磷酸钠或二氟二草酸硼酸钠中的一种或多种。
15、优选的，所述的钠金属电池电解液包括：
16、8wt％～13wt％的钠盐；
17、82.5wt％～88wt％的非水有机溶剂；
18、1.5wt％～4.5wt％的总电解液添加剂。
19、优选的，所述具有结构式a或结构式b的化合物占所述钠金属电池电解液的0.1wt％～2wt％。
20、本专利技术还提供了一种钠金属电池，包括正极、负极、隔膜和上述钠金属电池电解液。
21、优选的，所述正极包括正极材料，所述正极材料选自nafeo2、nacoo2、nacro2、namno2、nanio2、nani1/2ti1/2o2、nani1/2mn1/2o2、na2/3fe1/3mn2/3o2、nani0.8co0.1mn0.1o2、nani1/3co1/3mn1/3o2、namn2o4、nani1/2mn3/2o2、nafepo4、namnpo4、nacopo4、na2fepo4f、na2mnpo4f或na2copo4f中的至少一种，优选为nani0.8co0.1mn0.1o2；
22、所述负极包括负极材料，所述负极材料为金属钠、钠与其他金属的合金或以其他金属作为骨架的金属钠片，优选为钠与铝箔的复合负极。
23、所述隔膜选自聚丙烯隔膜(polypropylene,pp)、聚乙烯隔膜(polyethylene,pe)或玻璃纤维隔膜，优选为聚乙烯隔膜。
24、与现有技术相比，本专利技术提供了一种钠金属电池电解液，包括钠盐、非水有机溶剂以及总电解液添加剂，所述总电解液添加剂包括具有结构式a或结构式b的化合物；其中，r1～6各自独立的选自空、氢原子、硝酸酯基或碳原子数为1～3的烃基，且r1～6中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钠金属电池电解液，其特征在于，包括钠盐、非水有机溶剂以及总电解液添加剂，所述总电解液添加剂包括具有结构式A或结构式B的添加剂：
2.根据权利要求1所述的钠金属电池电解液，其特征在于，所述碳原子数为1～3的烃基选自碳原子数为1～3的饱和烃基、碳原子数为1～3的不饱和烯烃基或碳原子数为1～3的不饱和炔烃基，优选为甲基、乙基、乙烯基或乙炔基。
3.根据权利要求1所述的钠金属电池电解液，其特征在于，所述添加剂选自化合物(I)～化合物(XI)中的任意一种或多种：
4.根据权利要求1所述的钠金属电池电解液，其特征在于，所述钠盐选自六氟磷酸钠(NaPF6)、四氟硼酸钠(NaBF4)、双草酸硼酸钠(NaBOB)、高氯酸钠(NaClO4)或双氟磺酰亚胺钠(NaFSI)中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的钠金属电池电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂所述有机溶剂为有机酯类、醚类、砜类或腈类溶剂中的一种或多种，优选为有机酯类溶剂，所述有机酯类溶剂优选为链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯和内酯中的至少一种；
6.根据权利要求1所述的钠金
7.根据权利要求1所述的钠金属电池电解液，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的钠金属电池电解液，其特征在于，所述具有结构式A或结构式B的化合物占所述钠金属电池电解液的0.1wt％～2wt％。
9.一种钠金属电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜和权利要求1～8任意一项所述的钠金属电池电解液。
10.根据权利要求9所述的钠金属电池，其特征在于，所述正极包括正极材料，所述正极材料选自NaFeO2、NaCoO2、NaCrO2、NaMnO2、NaNiO2、NaNi1/2Ti1/2O2、NaNi1/2Mn1/2O2、Na2/3Fe1/3Mn2/3O2、NaNi0.8Co0.1Mn0.1O2、NaNi1/3Co1/3Mn1/3O2、NaMn2O4、NaNi1/2Mn3/2O2、NaFePO4、NaMnPO4、NaCoPO4、Na2FePO4F、Na2MnPO4F或Na2CoPO4F中的至少一种；
...【技术特征摘要】
1.一种钠金属电池电解液，其特征在于，包括钠盐、非水有机溶剂以及总电解液添加剂，所述总电解液添加剂包括具有结构式a或结构式b的添加剂：
2.根据权利要求1所述的钠金属电池电解液，其特征在于，所述碳原子数为1～3的烃基选自碳原子数为1～3的饱和烃基、碳原子数为1～3的不饱和烯烃基或碳原子数为1～3的不饱和炔烃基，优选为甲基、乙基、乙烯基或乙炔基。
3.根据权利要求1所述的钠金属电池电解液，其特征在于，所述添加剂选自化合物(i)～化合物(xi)中的任意一种或多种：
4.根据权利要求1所述的钠金属电池电解液，其特征在于，所述钠盐选自六氟磷酸钠(napf6)、四氟硼酸钠(nabf4)、双草酸硼酸钠(nabob)、高氯酸钠(naclo4)或双氟磺酰亚胺钠(nafsi)中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的钠金属电池电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂所述有机溶剂为有机酯类、醚类、砜类或腈类溶剂中的一种或多种，优选为有机酯类溶剂，所述有机酯类溶剂优选为链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯和内酯中的至少一种；
6.根据权利要求1所述的钠金属电池电解液，其特征在于，所述总电解液添加剂中还包括其他种类的添加剂，所述其他种类的添加剂选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、双氟碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、双硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、2,4-丁烷磺内酯、甲磺酸苯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、n-苯基双(三氟...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳志鹏，张瑞敏，李立飞，周龙捷，黄建，
申请(专利权)人：蓝固湖州新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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