一种钠离子电池制造技术

技术编号：41286234 阅读：5 留言：0更新日期：2024-05-11 09:34

为克服现有钠离子电池产气多、循环寿命低的问题，本发明专利技术提供了一种钠离子电池，包括正极、负极和非水电解液，所述负极包括负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性物质，所述非水电解液包括钠盐、有机溶剂和添加剂，所述有机溶剂不包含碳酸乙烯酯；所述添加剂包括组合添加剂，所述组合添加剂包括硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯和1，3‑丙烯磺酸内酯，所述钠离子电池满足关系式1‑3；且0.5≤a≤2，0.5≤b≤1.5，0.5≤c≤2，1≤s≤8；本申请提供的钠离子电池，能够优化正负极界面，减少电解液与正负极的反应以大幅减少电池循环产气，提高电池的循环寿命。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于储能电池，具体涉及一种钠离子电池。

技术介绍

1、随着新能源行业的迅速发展，电动汽车以及储能电池对锂资源消耗量较大，锂资源供应量的不稳定直接限制新能源行业的发展。钠离子电池与锂离子电池原理结构类似，与锂电相比，钠离子电池资源广、成本低且波动小，且具有宽温区和高安全的性能赋予替代潜力，随着钠离子电池技术的不断进步，钠离子电池将在我国能源体系占据重要席位，尤其在储能领域具备广阔的成长空间，因此，发展高性能、低成本的钠离子电池是其是否能够产业化的决定性因素。

2、在正极为层状氧化物、负极为硬碳的钠离子电池体系中，层状氧化物正极材料碱性较强，高度无序的硬碳结构使得负极完全钝化成膜变得困难，因此电解液更易与正负极发生反应，反应过程常常伴随着气体的产生，此现象在高温环境下尤为明显，出现电池产气多、循环寿命低的问题。针对此问题，通过优化电解液溶剂和添加剂组分有望减弱因电解液组分与正负极反应而发生的气胀并改善电池循环性能。

3、硫酸乙烯酯(dtd)、1,3-丙基磺酸内酯(ps)、1,3-丙烯磺酸内酯(rps)、甲烷二磺酸亚甲酯(mmds)等硫系添加剂还原电位较高可优先于溶剂被还原，钝化电池负极界面，阻止电解液的分解，极大改善负极界面产气问题提升电池性能；但这些添加剂中的硫价态较多，分解产物和路径不完全一致，通过不同硫系添加剂混用和含量的优化有望产生意想不到的效果。

技术实现思路

1、针对现有钠离子电池产气多、循环寿命低的问题，本专利技术提供了一种钠离子电池。</p>

2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

3、本专利技术提供了一种钠离子电池，包括正极、负极和非水电解液，所述负极包括负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性物质，所述非水电解液包括钠盐、有机溶剂和添加剂，所述有机溶剂不包含碳酸乙烯酯；

4、所述添加剂包括组合添加剂，所述组合添加剂包括硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯和1，3-丙烯磺酸内酯，

5、所述钠离子电池满足关系式1-3；

6、

7、且0.5≤a≤2，0.5≤b≤1.5，0.5≤c≤2，1≤s≤8，

8、其中，在所述非水电解液中所述硫酸乙烯酯的质量含量为a％；

9、在所述非水电解液中所述甲烷二磺酸亚甲酯的质量含量为b％；

10、在所述非水电解液中所述1，3-丙烯磺酸内酯的质量含量为c％；

11、所述负极活性物质的比表面为s m2/g。

12、优选的，所述有机溶剂包括碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯，所述非水有机溶剂满足关系式4：

13、且10％≤x≤30％，70％≤y≤90％，

14、其中，x为在所述非水有机溶剂中所述碳酸丙烯酯的质量占比；

15、y为在所述非水有机溶剂中所述碳酸甲乙酯的质量占比。

16、优选的，所述有机溶剂还包括其它溶剂，所述其它溶剂包括链状碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂、醚类溶剂中的至少一种；

17、在所述非水有机溶剂中所述其它溶剂的质量占比为0～20％。

18、优选的，所述钠离子电池满足式5：

19、

20、优选的，在所述非水电解液中所述硫酸乙烯酯的质量含量a％的范围为0.8～1.5％。

21、优选的，在所述非水电解液中所述甲烷二磺酸亚甲酯的质量含量b％的范围为0.5～1.2％。

22、优选的，在所述非水电解液中所述1，3-丙烯磺酸内酯的质量含量c％的范围为1～1.5％。

23、优选的，所述负极活性物质的比表面s m2/g的范围为2m2/g～6m2/g。

24、优选的，所述添加剂还包括辅助添加剂，所述辅助添加剂包括环状硫酸酯类化合物、磺酸内酯类化合物、环状碳酸酯类化合物、磷酸酯类化合物、硼酸酯类化合物和腈类化合物中的至少一种；

25、在所述非水电解液中所述辅助添加剂的质量含量为0.1％～5％。

26、优选的，所述钠盐包括nabf4，napf6，naasf6，naclo4，nabob，nadfob，nafsi，natfsi，nach3so3中的一种或几种；

27、所述钠盐的摩尔含量为0.5mol/l～1.5mol/l。

28、有益效果

29、与现有技术相比，本申请提供的钠离子电池，通过在电解液中加入组合添加剂，且与负极活性物质的比表面满足关系式且0.5≤a≤2，0.5≤b≤1.5，0.5≤c≤2，1≤s≤8，能够优化正负极界面，减少电解液与正负极的反应以大幅减少电池循环产气，提高电池的循环寿命。

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【技术保护点】

1.一种钠离子电池，其特征在于，包括正极、负极和非水电解液，所述负极包括负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性物质，所述非水电解液包括钠盐、有机溶剂和添加剂，所述有机溶剂不包含碳酸乙烯酯；

2.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述有机溶剂包括碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯，所述非水有机溶剂满足关系式4：

3.根据权利要求2所述的钠离子电池，其特征在于，所述有机溶剂还包括其它溶剂，所述其它溶剂包括链状碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂、醚类溶剂中的至少一种；

4.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池满足式5：

5.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，在所述非水电解液中所述硫酸乙烯酯的质量含量a％的范围为0.8～1.5％。

6.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，在所述非水电解液中所述甲烷二磺酸亚甲酯的质量含量b％的范围为0.5～1.2％。

7.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，在所述非水电解液中所述1，3-丙烯磺酸内酯的质量含量c％的范围为1～1.5％。>

8.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，负极活性物质的比表面s m2/g的范围为2m2/g～6m2/g。

9.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述添加剂还包括辅助添加剂，所述辅助添加剂包括环状硫酸酯类化合物、磺酸内酯类化合物、环状碳酸酯类化合物、磷酸酯类化合物、硼酸酯类化合物和腈类化合物中的至少一种；

10.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述钠盐包括NaBF4，NaPF6，NaAsF6，NaClO4，NaBOB，NaDFOB，NaFSI，NaTFSI，NaCH3SO3中的一种或几种；

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【技术特征摘要】

2.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述有机溶剂包括碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯，所述非水有机溶剂满足关系式4：

4.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池满足式5：

5.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，在所述非水电解液中所述硫酸乙烯酯的质量含量a％的范围为0.8～1.5％。

6.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩凯强，周密，刘杨，
申请(专利权)人：诺莱特电池材料苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人