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，所述非水电解液包括第一添加剂和第二添加剂，所述第一添加剂包括双草酸硼酸钠或二氟草酸硼酸钠中的至少一种，所述第二添加剂包括1,3

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池


[0001]本专利技术属于储能装置
，具体涉及一种钠离子电池。

技术介绍

[0002]钠离子电池具有资源广、成本低且波动小的特点，并具有宽温区和高安全的性能，这些特点赋予了钠离子电池替代锂离子电池的潜力，随着钠离子电池技术的不断进步，钠离子电池在我国能源体系中占据重要席位，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SEI膜。而钠离子电池的性能与SEI膜的质量密切相关，目前，钠离子电池普遍存在成膜质量不高导致首效低和循序性能不足的问题，因此，有必要对钠离子电池进行研究改进，提高SEI膜的成膜质量，以提高钠离子电池的性能。

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：目前钠离子电池普遍存在首效低和循环性能不足的问题，因此，有必要对钠离子电池进行深入研究，以改善钠离子电池的首效和循环性能。
[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双草酸硼酸钠(NaBOB)或二氟草酸硼酸钠(NaODFB)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含量为0.1～3wt％，所述第二添加剂在非水电解液中的质量含量为1～4wt％；
[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
为2～12μm；
[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0.001～0.01A/g。
[0009]可选的，所述第一添加剂在非水电解液中的质量含量为0.2～2wt％。
[0010]可选的，所述第二添加剂在非水电解液中的质量含量为2～3wt％。
[0011]可选的，所述正极活性材料的中值粒径D
50
为3～9μm。
[0012]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。
[0013]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；
[0014]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
·
nH2O(0＜x≤2，0＜y≤1，0＜z≤20)或Na
x
Fe[Fe(CN)6]y
·
nH2O(0＜x≤2，0＜y≤1，0＜z≤20)中的至少一种；
[0015]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；
[0016]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。
[0017]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含量为70％～92％；
[0018]优选地，所述碳酸酯选自碳酸乙烯脂(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)的至少一种，且所述非水电解液中环状碳酸酯的质量含量不低于30％。
[0019]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。
[0020]可选的，所述添加剂还包括氟代碳酸酯，优选地，所述氟代碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯(FEC)或双氟代碳酸乙烯酯(DFEC)中的至少一种。
[0021]可选的，所述负极包括负极活性材料，所述负极活性材料选自硬碳或软碳中的至少一种。
[0022]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以NaBOB和/或NaODFB作为第一添加剂和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、第二添加剂的含量及正极活性材料的中值粒径，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，从而影响电池的首效和循环性能，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值控制在0.001～0.01A/g的范围内，能够有效地提高电池的性能，推测是由于正极活性材料的中值粒径会影响非水电解液对于正极的浸润程度和钠离子在正极中的穿梭，且当第一添加剂的含量为0.1～3wt％、第二添加剂的含量为1～4wt％及正极活性材料的中值粒径D
50
为2～12μm时，三者能达到较好的配合效果，有效提高钠离子电池在高温下的循环性能和首效。
具体实施方式
[0023]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解本文档来自技高网...

【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双草酸硼酸钠或二氟草酸硼酸钠中的至少一种，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含量为0.1～3wt％，所述第二添加剂在非水电解液中的质量含量为1～4wt％；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
为2～12μm；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0.001～0.01A/g。2.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含量为0.2～2wt％。3.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述第二添加剂在非水电解液中的质量含量为2～3wt％。4.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
为3～9μm。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。6.根据权利要求5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≤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；所述普鲁士类化合物的分子式为Na
x
M[M...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中波，刘杨，敖小虎，张强强，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：