一种钠离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种钠离子电池，包括正极、负极和非水电解液，非水电解液包括第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂包括三(三甲基硅烷)磷酸酯或三(三甲基硅烷)硼酸酯中的至少一种，第二添加剂包括1,3

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池


[0001]本专利技术涉及储能装置
，具体而言，本专利技术涉及一种钠离子电池。

技术介绍

[0002]钠离子电池与锂离子电池原理结构类似，与锂离子电池相比，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，在储能领域具备广阔的发展空间，随着技术的不断进步，钠离子电池将在我国能源体系占据重要地位。发展高性能、低成本的钠离子电池是决定其是否能够产业化的决定性因素。
[0003]在钠离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层，这种钝化层是一种界面层，具有固体电解质的特征，这层钝化膜被称为固体电解质界面膜，简称界面膜。而钠离子电池的性能与界面膜的质量密切相关。目前，钠离子电池存在首效低、循环性能不足、电池产气的问题，因此，有必要对钠离子电池进行研究改进，以改善钠离子电池的首效、循环性能，同时能够抑制电池产气。

技术实现思路

[0004]本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：目前，钠离子电池存在首效低、循环性能不足、电池产气大的问题，因此，有必要对钠离子电池进行改进，以改善钠离子电池的首效、循环性能，同时能够抑制电池产气。
[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，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，其中，
[0006]所述非水电解液包括溶剂、电解质盐和添加剂，所述添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，所述第一添加剂包括三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)或三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)中的至少一种，所述第二添加剂包括1,3
‑
丙烯磺酸内酯(RPS)或硫酸乙烯酯(DTD)中的至少一种，所述第一添加剂在非水电解液中的质量百分含量a％为0.1％～3％，所述第二添加剂在非水电解液中的质量百分含量b％为1％～5％；
[0007]所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料的中值粒径D
50
的值c为2～10μm；
[0008]采用电化学工作站进行循环伏安(CV)测试，测试电压为1.5～4.0V，扫描速率为0.1～1mV/s，所述正极的氧化峰与还原峰对应的电流差值为0.002～0.008A/g。
[0009]可选的，所述钠离子电池满足以下条件：0.19≤(a+b)/c≤2.67；
[0010]其中，a％为所述第一添加剂在非水电解液中的质量百分含量，单位为％；
[0011]b％为所述第二添加剂在非水电解液中的质量百分含量，单位为％；
[0012]c为所述正极活性材料的中值粒径D
50
，单位为μm。
[0013]可选的，所述钠离子电池满足以下条件：0.3≤(a+b)/c≤2.0。
[0014]可选的，所述第一添加剂在非水电解液中的质量百分含量a％为0.2～1.5％；所述第二添加剂在非水电解液中的质量百分含量b％为1％～3％。
[0015]可选的，所述正极活性材料的中值粒径D
50
的值c为3～7μm。
[0016]可选的，所述正极活性材料选自层状金属氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士类化合物、磷酸盐化合物、硫酸盐化合物中的至少一种。
[0017]可选的，所述层状金属氧化物的化学式为Na
x
M
y
O
z
，0＜x≤1，0＜y≤1，1＜z≤2，M选自Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Mn、Sn、Mo、Sb、V中的至少一种，优选地，所述层状金属氧化物为NaNi
m
Fe
n
Mn
p
O2(m+n+p＝1，0≤m≤1，0≤n≤1，0≤p≤1)或NaNi
m
Co
n
Mn
p
O2(m+n+p＝1，0≤m≤1，0≤n≤1，0≤p≤1)中的至少一种；
[0018]所述普鲁士类化合物的分子式为Na
x
M[M
′
(CN)6]y
·
zH2O，M和M
′
为过渡金属，0<x≤2，0<y≤1，0<z≤20，优选地，所述普鲁士类化合物为Na
x
Mn[Fe(CN)6]y
·
zH2O(0＜x≤2，0＜y≤1，0＜z≤20)或Na
x
Fe[Fe(CN)6]y
·
zH2O(0＜x≤2，0＜y≤1，0＜z≤20)中的至少一种；
[0019]所述磷酸盐化合物的化学式为Na3(MO1‑
x
PO4)2F
1+2x
，0≤x≤1，M选自Al、V、Ge、Fe、Ga中的至少一种，优选地，所述磷酸盐化合物为Na3(VPO4)2F3或Na3(VOPO4)2F中的至少一种；或者，所述磷酸盐化合物的化学式为Na2MPO4F，M选自Fe、Mn中的至少一种，优选地，所述磷酸盐化合物为Na2FePO4F或Na2MnPO4F中的至少一种；
[0020]所述硫酸盐化合物的化学式为Na2M(SO4)2·
2H2O，M选自Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Mn、Sn、Mo、Sb、V中的至少一种。
[0021]可选的，所述溶剂包括C3～C8的碳酸酯、C2～C6的羧酸酯、C4～C10的醚中的至少一种；所述非水电解液中溶剂的质量百分含量为70％～92％；
[0022]优选地，所述C3～C8的碳酸酯选自碳酸乙烯脂(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)中的至少一种；所述非水电解液中环状碳酸酯的质量百分含量不低于30％。
[0023]可选的，所述电解质盐选自高氯酸钠(NaClO4)、四氟硼酸钠(NaBF4)、六氟磷酸钠(NaPF6)、三氟乙酸钠(CF3COONa)、四苯硼酸钠(NaB(C6H5)4)、三氟甲基磺酸钠(NaSO3CF3)、双(氟磺酰)亚胺钠(Na[(FSO2)2N])或双(三氟甲基磺酰)亚胺钠(Na[(CF3SO2)2N])中的至少一种。
[0024]可选的，所述添加剂还包括氟代碳酸酯，优选地，所述氟代碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯(FEC)或双氟代碳酸乙烯酯(DFEC)中的至少一种。
[0025]根据本专利技术提供的钠离子电池，在非水电解液中同时加入TMSP和/或TMSB作为第一添加剂、以及RPS和/或DTD作为第二添加剂，二者能够在电池化成阶段在正极表面分解形成界面膜，该界面膜能够有效维持正极活性材料的结构稳定性，专利技术人通过大量研究发现，通过控制第一添加剂的含量a、第二添加剂的含量b及正极活性材料的中值粒径D
50
的值c，有利于提高界面膜的成膜质量，而界面膜的成膜质量会影响正极在CV测试中氧化峰与还原峰对应的电流差值的大小，电流差值过低或者过高时，电池循环可逆性较差，首圈不可逆容量增加，劣化电池性能；专利技术人发现将正极在CV测试中氧化峰与还原峰对应的电流差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池，其特征在于，包括正极、负极和非水电解液，其中，所述非水电解液包括溶剂、电解质盐和添加剂，所述添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，所述第一添加剂包括三(三甲基硅烷)磷酸酯或三(三甲基硅烷)硼酸酯中的至少一种，所述第二添加剂包括1,3
‑
丙烯磺酸内酯或硫酸乙烯酯中的至少一种，所述第一添加剂在非水电解液中的质量百分含量a％为0.1％～3％，所述第二添加剂在非水电解液中的质量百分含量b％为1％～5％；所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料的中值粒径D
50
的值c为2～10μm；采用电化学工作站进行循环伏安测试，测试电压为1.5～4.0V，扫描速率为0.1～1mV/s，所述正极的氧化峰与还原峰对应的电流差值为0.002～0.008A/g。2.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以下条件：0.19≤(a+b)/c≤2.67；其中，a％为所述第一添加剂在非水电解液中的质量百分含量，单位为％；b％为所述第二添加剂在非水电解液中的质量百分含量，单位为％；c为所述正极活性材料的中值粒径D
50
，单位为μm。3.根据权利要求2所述的钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池满足以下条件：0.3≤(a+b)/c≤2.0。4.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述第一添加剂在非水电解液中的质量百分含量a％为0.2～1.5％；所述第二添加剂在非水电解液中的质量百分含量b％为1％～3％。5.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极活性材料的中值粒径D
50
的值c为3～7μm。6.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极活性材料选自层状金属氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士类化合物、磷酸盐化合物、硫酸盐化合物中的至少一种。7.根据权利要求6所述的钠离子电池，其特征在于，所述层状金属氧化物的化学式为Na
x
M
y
O
z
，0＜x≤1，0＜y≤1，1＜z≤2，M选自Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Mn、Sn、Mo、Sb、V中的至少一种；优选地，所述层状金属氧化物为NaNi
m
Fe
n
Mn
p
O2(m+n+p＝1，0≤m≤1，0≤n...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中波，刘杨，敖小虎，郑仲天，
申请(专利权)人：深圳新宙邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：