一种液态有机电解质、制备方法及电池

本申请涉及钠金属电池，特别是涉及一种液态有机电解质、制备方法及电池。

背景技术：

1、钠资源在全球范围内分布广泛，且在地壳内具有较高的丰度。商用钠离子电池的工作原理与锂离子电池基本相似，并且具有低成本优势和卓越的电化学性能。钠金属具有1166mah g-1的理论比容量以及-2.71v(vs标准氢电势)的低氧化还原电位，被被视为钠基电池的理想负极之一，有助于提升能量密度。

2、然而，金属钠具有较高的反应性，与电解液接触时将发生剧烈的化学反应，导致产生不稳定的固体电解质界面层，该界面层的相结构与成分分布不均匀，在充放电循环过程中将伴随着局部破裂与动态重组，极易引起枝晶生长，进而导致电池短路等安全隐患。此外，钠金属电池在充电至4v甚至更高电压时，电解液将在正极侧发生严重的分解消耗并产生气体，造成正极界面的不稳定性，严重影响电池循环性能。

3、因此，构建稳定的界面层对提升钠金属电池的循环性能非常重要。固体电解质界面层的形成与电解液组分密切相关，合理调控电解液的成分可以有效地改变固体电解质界面层的性质，进而改善钠金属电池的循环性能。常见的线型醚类化合物与钠金属负极具有较高的兼容性，但在高电压下极易在正极侧发生氧化分解，伴随着严重的副反应。因此，需要开发一种基于新型线型醚类化合物的有机液态电解质，在实现钠金属负极可逆性及安全性的同时，兼容高压正极的稳定运行，实现稳定的钠金属电池。

技术实现思路

1、基于上述问题，本申请提供了一种液态有机电解质、制备方法及电池，用以在实现钠金属负极可逆性及安全性的同时，兼容高压正极的稳定运行，实现稳定的钠金属电池。

2、为解决上述问题，本申请实施例提供的技术方案如下：

3、本申请第一方面提供了一种液态有机电解质，包括钠盐与有机溶剂；所述有机溶剂包括含支链结构的线型醚类化合物。

4、可选的，所述线型醚类化合物包括乙二醇二甲醚，异丙醚，丙二醇甲醚，丙二醇二甲醚，二丙二醇丙醚中的至少一种。

5、可选的，所述钠盐包括含氟钠盐。

6、可选的，所述钠盐选自六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、三氟甲基磺酸钠、双氟磺酰亚胺钠中的至少一种。

7、可选的，所述钠盐的浓度为0.1～1mol/l，所述钠盐的浓度用于表征钠盐在所述有机溶剂中的摩尔浓度。

8、可选的，所述线型醚类化合物的体积分数为90％～100％，所述体积分数用于表征醚类化合物占所述有机溶剂总量的体积分数。

9、本申请第二方面提供了一种液态有机电解质的制备方法，包括：

10、将钠盐与有机溶剂混合均匀，得到液态有机电解质，所述有机溶剂包括含支链结构的线型醚类化合物。

11、本申请第三方面提供了一种钠金属电池，包括：

12、钠金属负极、负极集流体、液态有机电解质、正极和隔膜；所述液态有机电解质为现前述第一方面任一项所述的液态有机电解质或前述第二方面所述的制备方法所制备的液态有机电解质。

13、本申请第四方面提供了一种无负极钠金属电池，包括：

14、负极集流体、液态有机电解质、正极和隔膜，所述液态有机电解质为现前述第一方面任一项所述的液态有机电解质或前述第二方面所述的制备方法所制备的液态有机电解质。

15、相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：

16、即本申请提供的液态有机电解质包括钠盐与有机溶剂；所述有机溶剂包括含支链结构的线型醚类化合物。由于采用了含支链结构的线型醚类化合物，避免了钠金属与电解液之间发生持续性反应，保证了钠金属负极具有高的库伦效率和循环稳定性。

技术特征：

1.一种液态有机电解质，其特征在于，包括钠盐与有机溶剂；所述有机溶剂包括含支链结构的线型醚类化合物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线型醚类化合物包括乙二醇二甲醚，异丙醚，丙二醇甲醚，丙二醇二甲醚，二丙二醇丙醚中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钠盐包括含氟钠盐。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钠盐选自六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、三氟甲基磺酸钠、双氟磺酰亚胺钠中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的液态有机电解质，其特征在于，所述钠盐的浓度为0.1～1mol/l，所述钠盐的浓度用于表征钠盐在所述有机溶剂中的摩尔浓度。

6.根据权利要求1所述的液态有机电解质，其特征在于，所述线型醚类化合物的体积分数为90％～100％，所述体积分数用于表征醚类化合物占所述有机溶剂总量的体积分数。

7.一种液态有机电解质的制备方法，其特征在于，包括：

8.一种钠金属电池，其特征在于，包括：

9.一种无负极钠金属电池，其特征在于，包括：

技术总结
本申请公开了一种液态有机电解质，包括钠盐与有机溶剂；所述有机溶剂包括含支链结构的线型醚类化合物。即本申请采用了含支链结构的线型醚类化合物，抑制了钠金属与电解液之间的持续性副反应，保证了钠金属负极具有高的库伦效率和循环稳定性，在实现钠金属负极可逆性及安全性的同时，兼容高压正极的稳定运行，从而实现稳定的钠金属电池。

技术研发人员：焦淑红,黄香菱,李新鹏,曹瑞国
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1