【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，特别是涉及一种高电压钠离子电池电解液及其制备方法与应用。
技术介绍
1、钠离子电池具有资源丰富、成本低廉等优势，是目前最接近锂离子电池的技术，受到众多能源公司的青睐及投资布局。目前，钠离子电池正负极电极材料的研究进展迅速，并已形成以碳负极与多种正极体系(层状氧化物、磷酸盐、普鲁士蓝等)匹配的全电池构型。其中，高电压电池体系对于提高能量密度极其重要，并且“电极-电解液”之间的“固-液”界面(即正极侧cei膜，负极侧sei膜)对整体电化学性能(高电压和长循环)的影响尤为关键。然而，相比于已初步实现中试示范的正、负极电极材料而言，当前对复杂界面现象(即电解液设计-界面性质-电化学性能)的理解尚处于研究早期阶段，开发和设计稳定的高电压电解液以构建与正极相兼容的cei界面，是提高稳定长循环性能的重要途径。随着钠离子电池产业化日趋逼近，开发耐高压电解液和构建稳定界面已然成为高能量密度钠离子电池商业化的关键挑战之一。
2、目前，常规碳酸酯(碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯)具有较低的氧化稳定性<4.0v(vs.na+/na)，较强cei的溶解性，因此与高压正极界面的兼容性较差，极大地阻碍了稳定cei的形成，通过牺牲性添加剂在正极表面优先分解，可以有效地形成保护性cei层。然而，cei不断地进行生成、损坏和修复这一动态过程，添加剂的持续消耗难以维持长期的界面稳定性，从而限制了电池的循环寿命，弱溶剂化电解液的开发能有效抑制sei的溶解，从而稳定高压钠离子电池的循环性能。丁二腈(sn)分子具有耐高压和抑制过渡金属溶解特性
3、现有技术中，公开号为cn114188595a公开了一种以丁二腈为主溶剂的高压钠离子电池电解液，所述高压电解液与传统碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯电解液相比，具有更宽的电化学窗口和更稳定的界面成分，但电池的长期稳定性和低温工作特性受限于丁二腈较高的介电常数和熔点。公开号为cn110048158a公开了一种综合丁二腈高熔点和高介电常数的高电压长循环稳定的钠离子电池电解液的方法，钠离子电池电芯包括正极、隔膜、高电压电解液和负极，通过添加另一主溶剂可以提高室钠离子电池的室温循环稳定性，但是高低温循环稳定性差。
4、但是，上述制备的高电压钠离子电池仍存在高低温时，界面稳定性差，容量低和循环稳定性差等问题。因此，开发高电压窗口和宽温阈的高电压钠离子电池电解液以及与之相匹配的钠离子电池尤为关键。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高电压钠离子电池电解液及其制备方法与应用，通过提供一种具有高电压窗口和宽温度范围运行的高压电解液及包括该电解液的钠离子电池，以丁二腈为主溶剂，碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸丙酯中的一种作为另一主溶剂，以氟代碳酸乙烯酯为添加剂，匹配高电压氟磷酸钒氧钠正极材料，得到一种高比能量和高循环稳定性的钠离子电池。
2、为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术为一种高电压钠离子电池电解液，所述高电压钠离子电池电解液包括主溶剂a、主溶剂b、添加剂和钠盐；其中，所述主溶剂a选用具有宽温液程和低介电常数的碳酸酯或羧酸酯类化合物，所述主溶剂b选用具有高压稳定的丁二腈溶剂；
4、所述主溶剂a与主溶剂b之间的摩尔比为1:1-3:1，所述钠盐与主溶剂a之间的摩尔比为1:1-1:3，所述添加剂与主溶剂a之间的摩尔比为1:9-1:30。
5、碳酸酯或羧酸酯的氧原子和丁二腈的氮原子作为配位原子，酯类和腈类溶剂分子同时参与钠离子的第一溶剂化壳层，并通过主溶剂的供体数和介电常数，平衡酯类和腈类溶剂与钠离子的共配位能力，获得以溶剂化结构主导并衍生的cei界面，拓宽电解液的电化学窗口和工作温度区间。所述主溶剂a的分子结构为链状的碳酸酯或羧酸酯类化合物，其中，碳酸酯的结构如下式所示：
6、
7、其中，r1和r2分别独立地选自氢原子或c1～2的烷基中的一种。
8、羧酸酯的结构如下式所示：
9、
10、其中，r1和r2分别独立地选自氢原子或c1～2的烷基中的一种。
11、丁二腈溶剂的结构如下式所示：
12、
13、本专利技术进一步优选为，所述钠盐选用高氯酸钠、双三氟甲基磺酰亚胺钠、二氟草酸硼酸钠、三氟甲基磺酸钠、四氟硼酸钠和六氟磷酸钠中的一种或多种。
14、本专利技术进一步优选为，所述主溶剂a选用碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯和丙酸丙酯中的一种或多种。
15、本专利技术进一步优选为，所述添加剂为电池领域常用的添加剂，包括但不限于氟代碳酸乙烯酯、二氟草酸硼钠、碳酸亚乙烯酯中的任意一种。
16、本专利技术进一步优选为，本专利技术还包括高电压钠离子电池电解液的制备方法，该高电压钠离子电池电解液由如下方法制备而成：
17、(1)按照主溶剂a与主溶剂b之间的摩尔比，将一定数量的链状主溶剂a和主溶剂b一同加入到适量分子筛中除水(用于控制电解液体系中可能的水含量)，混合均匀后静置备用；
18、(2)按照钠盐与主溶剂a之间的摩尔比，将一定数量的钠盐加入到上述除水后的链状主溶剂a和主溶剂b中，混合均匀后获得均一溶液；
19、(3)按照添加剂与主溶剂a之间的摩尔比，将一定数量的添加剂加入到上述均一溶液中，混合均匀后静置获得所述高电压钠离子电池电解液。
20、本专利技术进一步优选为，所述分子筛包括4a分子筛，所述4a分子筛的用量为主溶剂a与主溶剂b总体积的10vol％～30vol％，静置时间为24-48h。
21、本专利技术进一步优选为，本专利技术还包括高电压钠离子电池电解液在高电压钠离子电池中的应用，具体应用过程为：
22、所述高电压钠离子电池由电池正负极壳和电芯组成，所述电芯包括正极、隔膜、高压电解液和负极，将制备的正极、隔膜、高压电解液和负极依次组装到电池正负极壳中，在压片机上封口后获得高电压钠离子电池。
23、本专利技术进一步优选为，所述高电压钠离子电池的正极通过如下方法制备而成：
24、将高压正极材料粉体、粘结剂、导电剂和聚合物电解质通过球磨分散于溶剂c中，再均匀涂布到铝集流体上；其中，所述高压正极材料选用高压氟磷酸钒氧钠或高压镍锰基氧化物，所述溶剂c选用n-甲基吡咯烷酮，所述粘结剂选用pvdf，所述导电剂选用科琴黑，所述聚合物电解质选用聚偏二氟乙烯。
25、本专利技术进一步优选为，以氟磷酸钒氧钠-科琴黑-聚偏二氟乙烯为正极，硬碳为负极，高电压钠离子电池电解液为电解液，玻璃纤维gf/d为隔膜构建高电压钠离子电池，在1c下循环寿命高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高电压钠离子电池电解液，其特征在于，所述高电压钠离子电池电解液包括主溶剂A、主溶剂B、添加剂和钠盐；其中，所述主溶剂A选用具有宽温液程和低介电常数的碳酸酯或羧酸酯类化合物，所述主溶剂B选用具有高压稳定的丁二腈溶剂；
2.根据权利要求1所述的一种高电压钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠盐选用高氯酸钠、双三氟甲基磺酰亚胺钠、二氟草酸硼酸钠、三氟甲基磺酸钠、四氟硼酸钠和六氟磷酸钠中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种高电压钠离子电池电解液，其特征在于，所述主溶剂A选用碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯和丙酸丙酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种高电压钠离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂选用氟代碳酸乙烯酯、二氟草酸硼钠、碳酸亚乙烯酯中的任意一种。
5.根据权利要求1-4任意所述的一种高电压钠离子电池电解液的制备方法，其特征在于，该高电压钠离子电池电解液由如下方法制备而成：
6.根据权利要求5所述的一种高电压钠离子电池电解液的制备方法，其特征在于，所述分子筛包括4A分子筛，所述
7.一种基于权利要求1-4任意所述的高电压钠离子电池电解液在高电压钠离子电池中的应用，其特征在于，具体应用过程为：
8.根据权利要求7所述的一种高电压钠离子电池电解液在高电压钠离子电池中的应用，其特征在于，所述高电压钠离子电池的正极通过如下方法制备而成：
9.根据权利要求7所述的一种高电压钠离子电池电解液在高电压钠离子电池中的应用，其特征在于，以氟磷酸钒氧钠-科琴黑-聚偏二氟乙烯为正极，硬碳为负极，高电压钠离子电池电解液为电解液，玻璃纤维GF/D为隔膜构建高电压钠离子电池，在1C下循环寿命高达500周。
...【技术特征摘要】
1.一种高电压钠离子电池电解液，其特征在于，所述高电压钠离子电池电解液包括主溶剂a、主溶剂b、添加剂和钠盐；其中，所述主溶剂a选用具有宽温液程和低介电常数的碳酸酯或羧酸酯类化合物，所述主溶剂b选用具有高压稳定的丁二腈溶剂；
2.根据权利要求1所述的一种高电压钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠盐选用高氯酸钠、双三氟甲基磺酰亚胺钠、二氟草酸硼酸钠、三氟甲基磺酸钠、四氟硼酸钠和六氟磷酸钠中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种高电压钠离子电池电解液，其特征在于，所述主溶剂a选用碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯和丙酸丙酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种高电压钠离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂选用氟代碳酸乙烯酯、二氟草酸硼钠、碳酸亚乙烯酯中的任意一种。
5.根据权利要求1-4任意所述的一种高电压钠离子电池电解液的制备方法...
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