一种钠离子电池用耐高温电解液和钠离子电池的制作方法

文档序号:37017827发布日期:2024-02-09 13:09阅读:23来源:国知局

本发明涉及钠离子电池,尤其涉及一种钠离子电池用耐高温电解液和钠离子电池。


背景技术:

1、钠来源广泛、储量丰富,价格远远低于锂。近年来,随着锂价疯狂上涨,钠离子电池有望比锂离子电池低30-50%的成本而受到广泛关注,其应用比如在储能领域、混合动力领域等,特别是在替代铅酸电池领域——电动自行车、农用三轮车、低速车等,钠离子电池具有诱人的应用前景。

2、按照正极材料划分,钠离子电池可以分为na3v2(po4)3、nanixfeymnzo2、普鲁士蓝三种电池;nanixfeymnzo2(0<x≤0.8,0<y≤0.5,0<z≤0.5)钠离子电池具有比na3v2(po4)3钠离子电池更高的能量密度,比普鲁士蓝钠离子电池更长的循环寿命,受到人们的青睐。

3、nanixfeymnzo2钠离子电池在使用过程中发现,其在常温下具有比较优异的循环寿命(大于1500次),但是在高温60℃下循环寿命衰减很快,基本在250-350次,限制了其应用。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足,本发明提供一种钠离子电池用耐高温电解液和钠离子电池,所述电解液能够提高nanixfeymnzo2钠离子电池的高温循环寿命和高温存储恢复率。

2、第一方面,本发明提供一种钠离子电池用耐高温电解液,包括有机溶剂、钠盐和添加剂,所述添加剂包含联苯类化合物和去酸抑制剂,所述联苯类化合物在电解液中的质量占比为0.8-1.5%,所述去酸抑制剂在电解液中的质量占比为0.2-0.6%。

3、本发明研究发现,nanixfeymnzo2钠离子电池在高温放电过程中,材料表面的mn元素会由mn4+得电子而转变成mn3+,mn3+发生歧化反应生成可溶的mn2+与不可溶的mn4+,如果放电继续进行,其中生成的mn4+会继续得电子而生成mn3+,生成mn3+会继续发生歧化反应,上述反应会循环反复进行,直至放电过程结束;反应中生成的mn2+会溶解到电解液中,在充电过程中,在负极得电子,生成mn金属破坏负极外表面的固体电解质膜,使负极外表面再一次裸露在电解液中,继而电解液与裸露的外表面发生反应消耗电解液形成新的固体电解质膜,此过程消耗了大量活性钠离子,导致nanixfeymnzo2钠离子电池高温寿命迅速衰减。

4、本发明采用联苯类化合物和去酸抑制剂作为复合添加剂,其中,联苯类化合物发生电聚合能形成一层薄膜覆盖在正极表面,一定程度上不影响na+离子的传输,同时阻止mn2+通过正极表面由电解液转移至负极表面以及其在充电过程中在负极表面析出;同时,复合添加剂中的去酸抑制剂抑制了副反应的进行,抑制了锰的进一步溶解;上述两种添加剂发挥协同作用,提高了nanixfeymnzo2钠离子电池的高温循环寿命与高温存储容量恢复率。

5、在本发明的一些实施例中,所述联苯类化合物选自联苯、邻三联苯、间三联苯、呋喃中的一种或多种。

6、在本发明的一些实施例中,所述去酸抑制剂选自三(五氟苯基)硼烷、亚磷酸三甲酯、六甲基二硅氮烷、七甲基二硅氮烷中的一种或多种。

7、在本发明一个优选实施例中,所述去酸抑制剂为三(五氟苯基)硼烷、亚磷酸三甲酯、六甲基二硅氮烷、七甲基二硅氮烷的混合物。

8、在本发明的一些实施例中,所述有机溶剂由链状碳酸酯和/或链状醚,以及环状碳酸酯组成。

9、质言之,本发明的有机溶剂可以由链状碳酸酯和环状碳酸酯组成;也可以由链状醚和环状碳酸酯组成;还可以由链状碳酸酯、链状醚和环状碳酸酯三类有机溶剂组成。即必须同时还有链状和环状的有机溶剂,其混合比例可以为任意比例。

10、在本发明的一些实施例中,所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或多种;

11、所述链状碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯中的一种或多种;

12、所述链状醚选自乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚中的一种或多种。

13、在本发明的一些实施例中,所述钠盐为六氟磷酸钠、高氯酸钠、四氟硼酸钠、六氟砷酸钠、双三氟甲基磺酰亚酰胺钠、三氟甲基磺酸钠、双氟磺酰亚胺钠中的一种或多种。

14、在本发明的一些实施例中,所述钠盐、有机溶剂和添加剂的质量比为10-25:75-85:1-3。

15、如上所述,nanixfeymnzo2钠离子电池在高温60℃下存在循环寿命衰减很快的缺陷,因此本发明的电解液更适用于nanixfeymnzo2钠离子电池,从而扩大其使用范围。

16、本发明所述电解液的制备为常规方法,将各组分混合均匀即可。

17、第二方面,本发明提供一种钠离子电池,包括正极、负极和上述任一钠离子电池用耐高温电解液。优选地,所述钠离子电池还包括隔膜。其中,正极、负极和隔膜材料的选用以及制备方法采用本领域常用物质和常规方法,此处不再赘述。

18、在本发明的一些实施例中,所述钠离子电池为nanixfeymnzo2钠离子电池,由于使用了本发明的电解液,其在60℃下循环寿命大于560次,60℃下存储30天后容量恢复率大于90%。

19、本发明提供了一种钠离子电池用耐高温电解液和钠离子电池,通过采用特定添加量的联苯类化合物和去酸抑制剂作为添加剂添加至电解液中,从而可以使nanixfeymnzo2钠离子电池具有较好的高温循环寿命和高温存储容量恢复率,拓宽了nanixfeymnzo2钠离子电池的应用场景。



技术特征:

1.一种钠离子电池用耐高温电解液,其特征在于,包括有机溶剂、钠盐和添加剂,所述添加剂包含联苯类化合物和去酸抑制剂,所述联苯类化合物在电解液中的质量占比为0.8-1.5%,所述去酸抑制剂在电解液中的质量占比为0.2-0.6%。

2.根据权利要求1所述的钠离子电池用耐高温电解液,其特征在于,所述联苯类化合物选自联苯、邻三联苯、间三联苯、呋喃中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的钠离子电池用耐高温电解液,其特征在于,所述去酸抑制剂选自三(五氟苯基)硼烷、亚磷酸三甲酯、六甲基二硅氮烷、七甲基二硅氮烷中的一种或多种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的钠离子电池用耐高温电解液,其特征在于,所述有机溶剂由链状碳酸酯和/或链状醚,以及环状碳酸酯组成。

5.根据权利要求4所述的钠离子电池用耐高温电解液,其特征在于,所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或多种;

6.根据权利要求1-3任一项所述的钠离子电池用耐高温电解液,其特征在于,所述钠盐为六氟磷酸钠、高氯酸钠、四氟硼酸钠、六氟砷酸钠、双三氟甲基磺酰亚酰胺钠、三氟甲基磺酸钠、双氟磺酰亚胺钠中的一种或多种。

7.根据权利要求1-3任一项所述的钠离子电池用耐高温电解液,其特征在于,所述钠盐、有机溶剂和添加剂的质量比为10-25:75-85:1-3。

8.根据权利要求1-7任一项所述的钠离子电池用耐高温电解液,其特征在于,所述电解液适用于nanixfeymnzo2钠离子电池。

9.一种钠离子电池,其特征在于,包括正极、负极和权利要求1-8任一项所述的钠离子电池用耐高温电解液。

10.根据权利要求9所述的钠离子电池,其特征在于,所述钠离子电池为nanixfeymnzo2钠离子电池,其在60℃下循环寿命大于560次,60℃下存储30天后容量恢复率大于90%。


技术总结
本发明提供一种钠离子电池用耐高温电解液和钠离子电池,所述钠离子电池用耐高温电解液包括有机溶剂、钠盐和添加剂,所述添加剂包含联苯类化合物和去酸抑制剂,所述联苯类化合物在电解液中的质量占比为0.8‑1.5%,所述去酸抑制剂在电解液中的质量占比为0.2‑0.6%。本发明通过采用特定添加量的联苯类化合物和去酸抑制剂作为添加剂添加至电解液中,从而可以使NaNixFeyMnzO2钠离子电池具有较好的高温循环寿命和高温存储容量恢复率。

技术研发人员:王元杰,李参,戴华斌,王国胜,曹仕良
受保护的技术使用者:南京比飞达新能源科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/2/8
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1