一种钠离子电池电解液以及钠离子电池制造技术

本发明专利技术提供了一种钠离子电池电解液以及钠离子电池。电解液包括：钠盐、非水有机溶剂和添加剂，其中添加剂包括硅氧烷和钛氧烷中的一种或其组合。该电解液能在钠离子电池电解液与负极侧之间形成稳固的固体电解质界面（SEI）膜，从而提高钠离子电池库伦效率、倍率性能以及长循环稳定性。及长循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池电解液以及钠离子电池


[0001]本专利技术属于二次电池
，具体涉及一种电解液，进一步涉及一种钠离子电池电解液以及钠离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池因其有着高能量密度和高能量转换效率的优点，在便携式电子产品和电动汽车等储能领域中得到了广泛的应用。然而，随着新能源汽车等大型储能设备的发展，锂的资源难以满足锂离子电池的广泛使用，致使锂离子电池的成本逐年上升，限制了其在储能领域的发展。钠与锂具有相似的化学性质，近年来对于钠离子电池的开发研究逐渐增多，钠离子电池也被看作未来最佳的锂离子电池替代品。
[0003]硬碳由于其低的钠储存电压(～0.1V)已经被广泛应用于钠离子电池负极材料，但硬碳低的储钠电位在充放电过程中容易导致金属钠的析出，引发安全问题。
[0004]钛酸钠的嵌钠电位(～0.3V)略高于硬碳，是目前具有最低储钠电位的嵌入型氧化物材料。钛酸钠嵌钠前后的体积变化率小于0.8%，结构稳定，且其原料丰富，无毒性，安全性高，被认为是富有前景的负极材料。然而钛酸钠的导电性较差、充放电库伦效率低，且倍率性能及循环性能较差，限制了其在钠离子电池中的使用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种钠离子电池电解液。电解液包括：钠盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括硅氧烷和钛氧烷中的一种或其组合。该电解液能在钠离子电池电解液与负极侧之间形成稳固的固体电解质界面（SEI）膜，从而提高钠离子电池库伦效率、倍率性能以及长循环稳定性。
[0006]在上述的钠离子电池电解液中，其中，所述的钠盐选自高氯酸钠（NaClO4）、四氟硼酸钠（NaBF4）、六氟磷酸钠（NaPF6）、三氟甲基磺酸钠（NaOTf）、双氟磺酰亚胺钠(NaFSI)、双三氟甲基磺酰亚胺钠(NaTFSI)中的一种或多种组合。
[0007]在上述的钠离子电池电解液中，其中，所述钠盐的浓度为0.1 ~ 5 mol/L。
[0008]优选地，所述钠盐的浓度为0.3 ~ 2 mol/L。
[0009]在上述的钠离子电池电解液中，其中，所述的非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸丁烯酯（BC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸甲丙酯（MPC）、四氢呋喃（THF）、甲基四氢呋喃（MeTHF）、1,3
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二氧戊烷（DOL）、乙二醇二甲醚（DME）、二乙二醇二甲醚（DEGDME）、三乙二醇二甲醚（TRGDME）、四乙二醇二甲醚（TEGDME）中的一种或多种组合。
[0010]在上述的钠离子电池电解液中，其中，所述的硅氧烷和钛氧烷添加剂选自硅酸四乙酯（TEOS）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、甲基三乙氧基硅烷（MTES）、十二烷基三甲氧基硅烷（DTMS）、钛酸四乙酯（TEOT）、钛酸四丁酯（TBOT）、钛酸异丙酯（MSDS）中的一种或多种组合。
[0011]优选地，所述的硅氧烷和钛氧烷添加剂选自硅酸四乙酯（TEOS）、聚二甲基硅氧烷
（PDMS）、钛酸四乙酯（TEOT）中的一种或多种组合。
[0012]在上述的钠离子电池电解液中，其中，所述的硅氧烷和钛氧烷添加剂在所述电解液中的质量百分含量为0.2％～10％。
[0013]优选地，所述的硅氧烷和钛氧烷添加剂在所述电解液中的质量百分含量为1％～5％。
[0014]本专利技术进一步提供了一种钠离子电池，其包括正极材料、负极材料、隔膜，所述钠离子电池还包括如前述任一项所述的电解液。
[0015]在上述的钠离子电池中，其中，所述的负极选自金属钠、钛酸钠、硬碳中的一种或多种组合。
[0016]优选地，所述的负极选自钛酸钠、硬碳中的一种或多种组合。
[0017]本专利技术的有益之处在于：所提供的电解液能在钠离子电池电解液与负极侧之间形成稳固的固体电解质界面（SEI）膜，从而提高钠离子电池库伦效率、倍率性能以及长循环稳定性。
具体实施方式
[0018]下面通过具体的实施例进一步阐述说明本专利技术,但是,应当理解的是，这些实施例仅仅是用于更详细具体地说明之用,而不应理解为用于以任何形式限制本专利技术。
[0019]实施例1在水氧含量均小于0.1ppm的手套箱中配制电解液，将碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)按体积比1:1充分混合，充分搅拌后加入钠盐NaPF6，NaPF6的浓度为1.0 mol/L，加入质量分数为2％的硅酸四乙酯（TEOS），混合均匀后获得电解液，将该电解液用于钛酸钠与钠金属组成的半电池中进行电化学性能测试。
[0020]实施例2在水氧含量均小于0.1ppm的手套箱中配制电解液，将碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)按体积比1:1充分混合，充分搅拌后加入钠盐NaPF6，NaPF6的浓度为1.0 mol/L，加入质量分数为2％的硅酸四乙酯（TEOS），混合均匀后获得电解液，将该电解液用于钛酸钠与钠金属组成的半电池中进行电化学性能测试。
[0021]实施例3在水氧含量均小于0.1ppm的手套箱中配制电解液，将碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)按体积比1:1充分混合，充分搅拌后加入钠盐NaPF6，NaPF6的浓度为1.0 mol/L，加入质量分数为2％的硅酸四乙酯（TEOS），混合均匀后获得电解液，将该电解液用于钛酸钠与钠金属组成的半电池中进行电化学性能测试。
[0022]实施例4在水氧含量均小于0.1ppm的手套箱中配制电解液，将NaPF6溶解与乙二醇二甲醚（DME）中并充分搅拌，NaPF6的浓度为1.0 mol/L，加入质量分数为2％的硅酸四乙酯（TEOS），混合均匀后获得电解液，将该电解液用于钛酸钠与钠金属组成的半电池中进行电化学性能测试。
[0023]实施例5本实施例5与实施例1不同之处在于，NaPF6的浓度为0.5 mol/L, 添加剂TEOS含量
为1 wt%，其他均与实施例1相同。
[0024]实施例6本实施例6与实施例1不同之处在于，NaPF6的浓度为0.3 mol/L, 添加剂TEOS含量为0.5 wt%，其他均与实施例1相同。
[0025]实施例7本实施例7与实施例4不同之处在于，NaPF6的浓度为0.5 mol/L, 添加剂TEOS含量为1 wt%，其他均与实施例4相同。
[0026]实施例8本实施例8与实施例4不同之处在于，NaPF6的浓度为2 mol/L, 添加剂TEOS含量为5 wt%，其他均与实施例4相同。
[0027]实施例9本实施例9与实施例1不同之处在于，所选用的添加剂为TEOT，其他均与实施例1相同。
[0028]实施例10本实施例10与实施例1不同之处在于，所选用的添加剂为TEOS+TEOT，其质量比为1:1，其他均与实施例1相同。
[0029]实施例11本实施例11与实施例4不同之处在于，将该电解液用于钛酸钠和硬碳复合（质量比1:1）后与钠金属组成的半电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池电解液，包括：钠盐、非水有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括硅氧烷和钛氧烷中的一种或其组合。2.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠盐选自高氯酸钠（NaClO4）、四氟硼酸钠（NaBF4）、六氟磷酸钠（NaPF6）、三氟甲基磺酸钠（NaOTf）、双氟磺酰亚胺钠(NaFSI)、双三氟甲基磺酰亚胺钠(NaTFSI)中的一种或多种组合。3.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠盐的浓度为0.1 ~ 5 mol/L。4.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述的非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸丁烯酯（BC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸甲丙酯（MPC）、四氢呋喃（THF）、甲基四氢呋喃（MeTHF）、1,3
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二氧戊烷（DOL...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤育欣，姜震铭，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：