【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池，尤其涉及一种钠离子电池阻燃电解液及其应用。
技术介绍
1、探索开发新能源和可再生清洁能源已成为解决能源和环境问题的重中之重，在众多新能源技术中，钠离子电池以其资源丰富、清洁、能量密度高、成本低等优点在国民经济和日常生活中发挥着越来越重要的作用，其可能成为继锂离子电池之后有望用于储能体系的一项新型电池技术。目前钠离子电池仍依赖于传统的碳酸酯电解液以实现良好的电化学性能，传统的碳酸酯等液态有机电解液通常具有低闪点、易挥发的性质，容易发生泄漏造成燃烧、爆炸等安全问题，给电池的安全性带来巨大挑战。
2、同时，由于钠金属活泼性高，容易和电解液之间发生严重的副反应，形成不稳定的sei层，导致钠枝晶生长，产生短路等问题；若电池内部发生热失控，还会导致电池发生爆炸、火灾等事故，极大地阻碍了钠离子电池的进一步发展。电解液在电池中承载着钠离子的迁移，因此，电解液与电池的安全性密切相关，促使了人们对阻燃和不易燃、不可燃电解液的研究。
3、为解决传统碳酸酯电解液易燃的问题，阻燃添加剂受到国内外学者的广泛关注。其中，研究较多的是有机磷系阻燃添加剂、有机卤系阻燃添加剂、有机硅系阻燃添加剂、复合阻燃添加剂等。然而，含阻燃添加剂的碳酸酯电解液中仍含有大量挥发性、易燃性的有机溶剂，电池在较高温度和热失控条件下仍存在安全隐患。此外，阻燃添加剂可能会降低原始电解液的电导率，与电极材料的兼容性也存在一定问题，如无法钝化电极，导致循环过程中电极界面固态电解质膜破坏、电极结构退变、电极脱落或电解液持续分解等。分子结构式含有
技术实现思路
1、本专利技术是为了克服现有技术中的碳酸酯类阻燃电解液难以兼顾电解液的阻燃性能和与钠离子电池阳极的相容性问题，提供了一种钠离子电池阻燃电解液，并将其应用于钠离子电池中，以克服上述问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种钠离子电池阻燃电解液，所述电解液包括有机溶剂60～90wt％、钠盐5～20wt％、成膜添加剂0.1～10wt％、复合阻燃添加剂3～20wt％，
4、其中，所述复合阻燃添加剂包括磷酸苯酯类化合物和磷腈类化合物，所述磷酸苯酯类化合物与磷腈类化合物的质量比为1:9～9:1。
5、本专利技术中的复合阻燃添加剂为磷酸苯酯类化合物和磷腈类化合物的混合物。其中，分子结构式末端用苯基取代的磷酸苯酯及其衍生物，其沸点高于烷基磷酸酯。当电解液燃烧时，磷酸苯酯类化合物受热后分解产生大量含磷自由基，可有效捕捉有机碳酸酯受热分解的氢氧自由基，阻断有机碳酸酯溶剂的燃烧链式反应，同等添加量下磷酸苯酯类化合物的阻燃效果与烷基磷酸酯接近，但与锂/钠电池阳极相容性优于烷基磷酸酯。磷腈类化合物homo能级明显高于ec、dec和dmc等碳酸酯溶剂，具有优先氧化的潜力，lumo能级低于碳酸酯溶剂，高电位下容易还原形成富含p、f、n等元素的致密稳定且电阻率低的无机固体电解质界面膜膜，可进一步增强磷酸苯酯类化合物与阳极的电化学相容性。另外，磷腈类化合物在受热分解时立即挥发一部分形成一层蒸气薄膜覆盖在电解液表面，隔离空气，从而抑制材料继续燃烧，且分解时会产生不可燃气体，如nh3、n2等，降低可燃气体的浓度，从而抑制碳酸酯溶剂燃烧。
6、当电解液中的复合阻燃添加剂小于3wt％时，不能发挥复合阻燃添加剂的阻燃作用；当电解液中的复合阻燃添加剂高于20wt％时电解液不可燃，但将大幅降低电池性能且成本较高不利于大规模生产；当电解液中的复合阻燃添加剂在3～20wt％范围内，且磷酸苯酯类化合物与磷腈类化合物的质量比为1:9～9:1时，随着复合阻燃添加剂含量增加，电解液可从阻燃升级为不可燃，且电池循环性能不会明显降低甚至有所改善。
7、作为优选，所述电解液中有机溶剂的含量为75～85wt％。
8、作为优选，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种。
9、作为优选，所述电解液中钠盐的含量为8～16wt％。
10、作为优选，所述钠盐为六氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠、高氯酸钠、二氟草酸硼酸纳中的一种或多种。
11、作为优选，所述成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、1,3-丙磺酸内酯中的一种或多种。
12、作为优选，所述复合阻燃添加剂中磷酸苯酯类化合物的含量为50～90wt％，磷腈类化合物的含量为10～50wt％。
13、作为优选，所述磷酸苯酯类化合物为磷酸甲苯二苯酯、磷酸三苯酯、磷酸二苯酯、磷酸二苯辛酯中的一种或多种。
14、作为优选，所述磷腈类化合物为乙氧基五氟环三磷腈、甲氧基五氟环三磷腈、六氟环三磷腈、苯氧基环三磷腈、六氟环三磷腈中的一种或多种。
15、第二方面，本专利技术提供了所述的钠离子电池阻燃电解液在钠离子电池中的应用。
16、本专利技术具有以下有益效果：
17、本专利技术通过向电解液中添加磷酸苯酯类化合物和磷腈类化合物作为复合阻燃添加剂，并调控磷酸苯酯类化合物和磷腈类化合物比例，不仅大幅降低了磷系阻燃剂的添加量，还得到了一种与锂/钠离子电池阳极相容性高且阻燃效果优异、甚至不可燃的电解液；此外，本专利技术所提出的电解液与锂/钠离子电池正负极材料之间具有良好的界面稳定性，能够满足宽温度工作，且具有良好的热稳定性和循环性能稳定。
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1.一种钠离子电池阻燃电解液，其特征在于，所述电解液包括有机溶剂60～90wt％、钠盐5～20wt％、成膜添加剂0.1～10wt％、复合阻燃添加剂3～20wt％，
2.如权利要求1所述的钠离子电池阻燃电解液，其特征在于，所述电解液中有机溶剂的含量为75～85wt％。
3.如权利要求1或2所述的钠离子电池阻燃电解液，其特征在于，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的钠离子电池阻燃电解液，其特征在于，所述电解液中钠盐的含量为8～16wt％。
5.如权利要求1或4所述的钠离子电池阻燃电解液，其特征在于，所述钠盐为六氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠、高氯酸钠、二氟草酸硼酸纳中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的钠离子电池阻燃电解液，其特征在于，所述成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、1,3-丙磺酸内酯中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的钠离子电池阻燃电解液，其特征在于，所述复合阻燃
8.如权利要求1或7所述的钠离子电池阻燃电解液，其特征在于，所述磷酸苯酯类化合物为磷酸甲苯二苯酯、磷酸三苯酯、磷酸二苯酯、磷酸二苯辛酯中的一种或多种。
9.如权利要求1或7所述的钠离子电池阻燃电解液，其特征在于，所述磷腈类化合物为乙氧基五氟环三磷腈、甲氧基五氟环三磷腈、六氟环三磷腈、苯氧基环三磷腈、六氟环三磷腈中的一种或多种。
10.权利要求1～9中任意一项所述的钠离子电池阻燃电解液在钠离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池阻燃电解液，其特征在于，所述电解液包括有机溶剂60～90wt％、钠盐5～20wt％、成膜添加剂0.1～10wt％、复合阻燃添加剂3～20wt％，
2.如权利要求1所述的钠离子电池阻燃电解液，其特征在于，所述电解液中有机溶剂的含量为75～85wt％。
3.如权利要求1或2所述的钠离子电池阻燃电解液，其特征在于，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的钠离子电池阻燃电解液，其特征在于，所述电解液中钠盐的含量为8～16wt％。
5.如权利要求1或4所述的钠离子电池阻燃电解液，其特征在于，所述钠盐为六氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠、高氯酸钠、二氟草酸硼酸纳中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的钠离子电池阻燃电解液，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏志强，刘杭，王莉，杨华国，程虎，周晓崇，
申请(专利权)人：湖州超钠新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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