【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源电池，特别涉及一种抑制钠离子电池产气的电池制备方法和局部高浓电解液及其钠离子电池。
技术介绍
1、在众多储能技术中，电化学储能系统，特别是可充电二次电池，由于其能量转移效率高、循环寿命长、维护成本低和易模块化等特点而备受关注。随着锂离子电池的大规模应用，人们对锂资源的担忧促使可替代能源钠离子电池的迅速发展。钠资源丰富，全球分布范围广，并且钠离子电池具有与锂离子电池相似的结构和工作原理。钠离子电池也是“摇椅式电池”的一种，钠离子电池与锂离子电池工作原理基本相同，也是利用碱金属离子在正负极间可逆的定向迁移过程实现电池的充放电。充电时，na+从正极材料中脱出，经电解液的输运穿过隔膜嵌入负极材料，放电过程与之相反。充放电过程中相同数量的电子经外电路传递，与na+在正负极材料间迁移以维持电荷平衡。以naxmo2为正极材料，硬碳为负极材料，则电极和电池反应式可分别表示为：
2、正极反应:
3、负极反应:
4、电池反应:
5、钠电池与锂电池结构相似，产线易于改造，钠离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液和集流体构成，与锂离子电池工作原理相似，结构机理高度重合。锂电池的隔膜、铝箔和其他电池组件可以直接应用在钠电池中；用于锂电池生产和检测的设备可直接或略加改造后应用在钠电池产线，改造成本低，能够相对快速开启量产，弥补锂电池供需紧张、上游原材料处于价格高位的问题。据相关研究显示，钠离子电池产业化后，凭借更廉价的正极材料和集流体，整体材料成本有望较锂电池降低30％-40％。为了提升钠
6、近年来，多项研究表明高浓度电解液(hces)不仅可以增加电解液本体的氧化稳定性，还能使电解液溶剂化结构中配位接触离子对(cips)和离子聚集体(aggs)比例提高，这有利于形成富含无机成分的sei和cei。高浓度电解液的这些优势显著地提升了钠离子电池的循环稳定性。但在高盐体系中，随着浓度的增大，阴阳离子之间的相互作用力也会增大，电解液黏度增加导致离子电导率下降，从而使得电解液对电极的浸润性变差，即界面相容性变差。与此同时，导电钠盐使用量的增加，将提高电池的成本，阻碍hces的商业化应用。因此，为了推动钠离子电池局部高浓度电解液的发展，亟需设计一种耐高压的局部高浓度电解液，进一步提高钠离子电池的循环稳定性。
技术实现思路
1、为解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了如下技术方案：
2、本专利技术提供一种局部高浓电解液，包括组分a和组分b，所述组分a包含非水有机溶剂、添加剂、醚类和/或酸酐类化合物和电解质盐；所述组分b包含非水有机溶剂和电解质盐；
3、所述组分a中，醚类化合物为链状醚类化合物；酸酐类化合物为磷酸酐、磺酸酐、草酸酐中的一种或两种以上。
4、优选地，所述醚类化合物为异丙醚；酸酐类化合物为1-丁基磷酸酐、丙基磷酸酐、甲基黄酸酐、乙基磺酸酐、三氟甲基磺酸酐、丁二酸酐、丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐中的一种或两种以上；
5、所述醚类和/或酸酐类化合物在组分a中的质量分数为1～10％。
6、优选地，所述非水有机溶剂包括碳酸酯类、氟代碳酸酯类、氟代醚类、砜类、环状内酯、羧酸酯类中的一种或两种以上。
7、优选地，所述电解质盐为六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、二(三氟甲基磺酸)亚胺钠、双(氟磺酰)亚胺钠、二氟草酸硼酸钠、双草酸硼酸钠、二氟氧磷钠中的一种或两种以上。
8、优选地，所述添加剂为氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯基乙烯酯、1,3丙烷磺酸内酯、1,4丁基磺酸内酯、亚硫酸丙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、4-甲基硫酸乙烯酯、丁二腈、乙二腈、辛二腈、1,3,6己烷三腈、4-氰基庚二腈中的一种或两种以上。
9、优选地，所述组分a中，非水有机溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯，其中碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯的质量比为(25～30)：(20～40)：(20～30)；
10、所述电解质盐在组分a中的质量分数为5～10％；
11、所述电解质盐在组分a、组分b中的总浓度为0.5m-5m；
12、所述添加剂在组分a中的质量分数为1～5％。
13、优选地，所述组分b中，非水有机溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯，其中碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯的质量比为(5～10)：(20～40)：(10～20)；
14、所述组分b中还包含醚类和/或酸酐类化合物，所述醚类和/或酸酐类化合物在组分b中的质量分数为1～10％。
15、本专利技术还提供一种抑制钠离子电池产气的电池制备方法，其特征在于，所述钠离子电池的电解液采用上述的局部高浓电解液；先向电池的电芯中注入电解液组分a，静置0.5～2h除去电芯中水分和材料表面残碱，然后再注入电解液组分b。
16、本专利技术还提供一种钠离子电池，由正极、负极、隔膜、电解液和集流体构成，其特征在于，所述电池通过上述方法制备得到。
17、优选地，所述正极的活性物质结构选自：nanixfeymnzl1-x-y-zo2，其中，0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5，l为al，sr，mg，ti，ca，zr，zn，si或cu。
18、相比于现有技术，本专利技术的优势在于：
19、本专利技术通过在局部高浓度电解液中加入醚类/酸酐类化合物，采用多步注液方式脱去或者转化材料或者电芯中结晶水，从而抑制层状氧化物钠离子电芯高水分和高ph值，容易生成游离hf，减轻对材料的溶解作用，同时游离hf进而与钠离子正极层状氧化物材料表面残碱或者水分反应生成相应无机盐，在正极表面生成均匀的无机盐-有机聚合物保护层，形成性能优异的保护层，提高电池容量和循环性能。本方面所诉方法适用于工业化生产，应用前景广泛。
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1.一种局部高浓电解液，其特征在于，包括组分A和组分B，所述组分A包含非水有机溶剂、添加剂、醚类和/或酸酐类化合物和电解质盐；所述组分B包含非水有机溶剂和电解质盐；
2.根据权利要求1所述的局部高浓电解液，其特征在于，所述醚类化合物为异丙醚；酸酐类化合物为1-丁基磷酸酐、丙基磷酸酐、甲基黄酸酐、乙基磺酸酐、三氟甲基磺酸酐、丁二酸酐、丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐中的一种或两种以上；
3.根据权利要求1所述的局部高浓电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂包括碳酸酯类、氟代碳酸酯类、氟代醚类、砜类、环状内酯、羧酸酯类中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述的局部高浓电解液，其特征在于，所述电解质盐为六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、二(三氟甲基磺酸)亚胺钠、双(氟磺酰)亚胺钠、二氟草酸硼酸钠、双草酸硼酸钠、二氟氧磷钠中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的局部高浓电解液，其特征在于，所述添加剂为氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯基乙烯酯、1,3丙烷磺酸内酯、1,4丁基磺酸内酯、亚硫酸丙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、4-甲基硫酸乙烯酯、丁二腈、乙二腈、辛二腈、1
6.根据权利要求1所述的局部高浓电解液，其特征在于，所述组分A中，非水有机溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯，其中碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯的质量比为(25～30)：(20～40)：(20～30)；
7.根据权利要求1所述的局部高浓电解液，其特征在于，所述组分B中，非水有机溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯，其中碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯的质量比为(5～10)：(20～40)：(10～20)；
8.一种抑制钠离子电池产气的电池制备方法，其特征在于，所述钠离子电池的电解液采用权利要求1～7任意一项所述的局部高浓电解液；先向电池的电芯中注入电解液组分A，静置0.5～2h除去电芯中水分和材料表面残碱，然后再注入电解液组分B。
9.一种钠离子电池，由正极、负极、隔膜、电解液和集流体构成，其特征在于，所述电池通过权利要求8所述方法制备得到。
10.根据权利要求9所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极的活性物质结构选自：NaNixFeyMnzL1-x-y-zO2，其中，0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5，L为Al，Sr，Mg，Ti，Ca，Zr，Zn，Si或Cu。
...【技术特征摘要】
1.一种局部高浓电解液，其特征在于，包括组分a和组分b，所述组分a包含非水有机溶剂、添加剂、醚类和/或酸酐类化合物和电解质盐；所述组分b包含非水有机溶剂和电解质盐；
2.根据权利要求1所述的局部高浓电解液，其特征在于，所述醚类化合物为异丙醚；酸酐类化合物为1-丁基磷酸酐、丙基磷酸酐、甲基黄酸酐、乙基磺酸酐、三氟甲基磺酸酐、丁二酸酐、丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐中的一种或两种以上；
3.根据权利要求1所述的局部高浓电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂包括碳酸酯类、氟代碳酸酯类、氟代醚类、砜类、环状内酯、羧酸酯类中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述的局部高浓电解液，其特征在于，所述电解质盐为六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、二(三氟甲基磺酸)亚胺钠、双(氟磺酰)亚胺钠、二氟草酸硼酸钠、双草酸硼酸钠、二氟氧磷钠中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的局部高浓电解液，其特征在于，所述添加剂为氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯基乙烯酯、1,3丙烷磺酸内酯、1,4丁基磺酸内酯、亚硫酸丙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、4-甲基硫酸乙烯酯、丁二腈、乙二腈、辛二腈、1,3,6己烷三腈、4-氰基庚二腈中的一种或两种以上。
【专利技术属性】
技术研发人员：张满强，
申请(专利权)人：广东钠壹新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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