【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，具体是涉及一种钠离子电池电解液及钠离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池由于具有高能量密度、无记忆效应、低自放电等许多优点而被广泛应用于便携式电子设备和电动汽车等领域。然而，锂离子的地壳丰度仅为0.0065％，分布不均，价格逐年攀升，无法满足未来巨大的储能市场需求。钠离子电池与锂离子电池有着相似的工作原理，且钠资源分布相对广泛，地壳丰度为2.75％，这就使得钠离子电池的原料成本相对于锂离子电池而言更具优势。
2、目前，钠离子电池还存在着能量密度较低、生产成本优势不够明显等问题。为了提高钠离子电池各方面的性能，学术界和工业界的大部分工作都围绕着正极材料和负极材料的开发和改性进行，关于钠离子电池电解液的研究相对较少。电解液作为电池的重要组成部分，决定着电极电解液界面反应热力学和动力学的关键因素、钠离子的传输能力、界面膜的阻抗、电池的循环寿命等等一系列重要指标。因此，优化电解液的组成对于提高钠离子电池各方面的性能至关重要。
3、得益于锂离子电池的研究与发展，钠离子电池电解液的主要有机液态溶剂为碳酸酯类溶剂。与锂离子电池电解液有着相似的问题，碳酸酯类溶剂在钠离子电池中与石墨负极不相容，并且在循环过程中容易胀气，动力学性能表现较差。通常改进的方法是使用成膜添加剂来改善电池的性能，然而目前钠离子电池电解液的成膜添加剂还比较少，仍然使用的是常规的添加剂，这样的添加剂不具备针对性，对钠离子电池的改善不够显著。
4、针对目前存在的问题，迫切需要研发出新的钠离子电池电解液添加剂，优化出具有
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种钠离子电池电解液及钠离子电池。本专利技术的电解液能够改善电池在高温环境中的储存和电化学性能，提高钠离子电池的电化学性能。
2、为达到本专利技术的目的，本专利技术钠离子电池电解液中包含钠盐、溶剂和添加剂，所述添加剂中包含结构式ⅰ所述化合物：
3、
4、其中，r1和r2为各自独立的能够改变五元环lumo轨道能级的任意基团。
5、进一步地，在本专利技术的一些实施例中，所述结构式ⅰ所述化合物为以下化合物1-5中的一种或者多种：
6、
7、
8、优选地，在本专利技术的一些实施例中，所述结构式ⅰ所述化合物的质量占所述电解液总质量的0.1％-3％。
9、进一步地，在本专利技术的一些实施例中，所述添加剂中还包含常规成膜添加剂，所述常规成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯(vc)、碳酸乙烯亚乙酯(vec)、硫酸乙烯酯(dtd)、1-正丙基磷酸酐(ppacp)、三(三甲基硅烷)磷酸酯(tmsp)、三(三甲基硅烷)硼酸酯(tmsb)、1,3-丙烷磺酸内酯(ps)、甲烷二磺酸亚甲酯(mmds)、三丙烯基磷酸酯(tap)中的一种或多种。
10、进一步地，在本专利技术的一些实施例中，所述添加剂的质量占所述电解液总质量的0.1％-10％。
11、优选地，在本专利技术的一些实施例中，所述常规成膜添加剂为占所述电解液总质量0.7％-1.3％的硫酸乙烯酯(dtd)；或者所述常规成膜添加剂为占所述电解液总质量0.7％-1.3％的硫酸乙烯酯(dtd)和占所述电解液总质量0.2％-0.4％的碳酸亚乙烯酯(vc)；或者所述常规成膜添加剂为占所述电解液总质量0.7％-1.3％的硫酸乙烯酯(dtd)、占所述电解液总质量0.2％-0.4％的碳酸亚乙烯酯(vc)和占所述电解液总质量0.7％-1.3％的1,3-丙烷磺酸内酯(ps)；或者所述常规成膜添加剂为占所述电解液总质量0.3％-0.7％的三(三甲基硅烷)硼酸酯(tmsb)和占所述电解液总质量0.2％-0.4％的碳酸亚乙烯酯(vc)。
12、进一步地，在本专利技术的一些实施例中，所述钠盐选自六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、六氟砷酸钠、高氯酸钠、双氟磺酰亚胺钠(nafsi)、双三氟甲烷磺酰亚胺钠、双草酸硼酸钠(nabob)、二氟草酸硼酸钠中的一种或多种。
13、优选地，在本专利技术的一些实施例中，所述钠盐为六氟磷酸钠，或六氟磷酸钠和双氟磺酰亚胺钠(nafsi)，或六氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠(nafsi)和双草酸硼酸钠(nabob)。
14、更优选地，在本专利技术的一些实施例中，所述钠盐的质量占所述电解液总质量的10％-15％。
15、进一步地，在本专利技术的一些实施例中，所述溶剂选自链状碳酸酯类溶剂、环状碳酸酯类溶剂、醚类溶剂和砜类溶剂中的一种或多种。
16、优选地，在本专利技术的一些实施例中，所述链状碳酸酯类溶剂的通式为：其中r1、r2代表不同碳原子数的烷烃，所述环状碳酸酯类溶剂的通式为：其中r1、r2代表影响五元环lumo的任意官能团；所述醚类溶剂的通式为：其中n选自1-5；所述砜类溶剂的通式为：其中r1、r2代表不同碳原子数的烷烃。
17、优选地，在本专利技术的一些实施例中，所述溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯。
18、更优选地，在本专利技术的一些实施例中，所述碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯按质量比为2.5～3.5：2.5～3.5：3.5～4.5进行混合。
19、另一方面，本专利技术还提供了一种钠离子电池，所述钠离子电池包括阳极极片、隔离膜和阴极极片通过叠片或卷绕形成的电芯，以及本专利技术前述钠离子电池电解液。
20、进一步地，在本专利技术的一些实施例中，所述阴极极片包括铝箔集流体和阴极膜片，所述阳极极片包括铜箔集流体和阳极膜片，所述阴极膜片包括阴极活性物质、导电剂和粘结剂，所述阳极膜片包括阳极活性物质、导电剂和粘结剂，其特征在于，所述阴极活性物质为naxm[fe(cn)6]y，其中1.8≤x≤2，0.95≤y≤1，m＝fe、cr、mn、sc、zn、v、ti、co、ni、cu；所述阳极活性物质为人造石墨、天然石墨或siow与石墨复合而成的硅碳复合材料，其中，0<w≤2。
21、与现有技术相比，本专利技术的优点如下：
22、(1)本专利技术的电解液中添加了结构式ⅰ所示结构的化合物，该添加剂应用于钠离子电池电解液，与其他添加剂共同作用，能够提高电池的首效、容量和能量密度，并且有助于形成致密、电化学稳定、耐高温且离子电导率高的sei膜，还能够改善电池在高温环境中的储存和电化学性能，提高钠离子电池的耐高温性能。
23、(2)本专利技术电解液中可添加具有良好成膜特性的新型导电钠盐双氟磺酰亚胺钠和双草酸硼酸钠，多种新型成膜钠盐的组合使用有效地提升了钠离子电池循环性能和高温存储性能。
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1.一种钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠离子电池电解液中包含钠盐、溶剂和添加剂，所述添加剂中包含结构式Ⅰ所述化合物：
2.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述结构式Ⅰ所述化合物为以下化合物1-5中的一种或者多种：
3.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂中还包含常规成膜添加剂，所述常规成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、硫酸乙烯酯(DTD)、1-正丙基磷酸酐(PPACP)、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)、1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)、三丙烯基磷酸酯(TAP)中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂的质量占所述电解液总质量的0.1％-10％；优选地，所述常规成膜添加剂为占所述电解液总质量0.7％-1.3％的硫酸乙烯酯(DTD)；或者所述常规成膜添加剂为占所述电解液总质量0.7％-1.3％的硫酸乙烯酯(DTD)和占所述电解液总质量0.2％-0.4％的碳酸亚乙烯酯(VC)；或者所述常
5.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠盐选自六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、六氟砷酸钠、高氯酸钠、双氟磺酰亚胺钠(NaFSi)、双三氟甲烷磺酰亚胺钠、双草酸硼酸钠(NaBOB)、二氟草酸硼酸钠中的一种或多种；优选地，所述钠盐为六氟磷酸钠，或六氟磷酸钠和双氟磺酰亚胺钠(NaFSi)，或六氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠(NaFSi)和双草酸硼酸钠(NaBOB)；更优选地，所述钠盐的质量占所述电解液总质量的10％-15％。
6.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述溶剂选自链状碳酸酯类溶剂、环状碳酸酯类溶剂、醚类溶剂和砜类溶剂中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述链状碳酸酯类溶剂的通式为：其中R1、R2代表不同碳原子数的烷烃，所述环状碳酸酯类溶剂的通式为：其中R1、R2代表影响五元环LUMO的任意官能团；所述醚类溶剂的通式为：其中n选自1-5；所述砜类溶剂的通式为：其中R1、R2代表不同碳原子数的烷烃。
8.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯；优选地，所述碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯按质量比为2.5～3.5：2.5～3.5：3.5～4.5进行混合。
9.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池包括阳极极片、隔离膜和阴极极片通过叠片或卷绕形成的电芯，以及权利要求1-8任一项所述的钠离子电池电解液。
10.根据权利要求9所述的钠离子电池，其特征在于，所述阴极极片包括铝箔集流体和阴极膜片，所述阳极极片包括铜箔集流体和阳极膜片，所述阴极膜片包括阴极活性物质、导电剂和粘结剂，所述阳极膜片包括阳极活性物质、导电剂和粘结剂，其特征在于，所述阴极活性物质为NaxM[Fe(CN)6]y，其中1.8≤x≤2，0.95≤y≤1，M＝Fe、Cr、Mn、Sc、Zn、V、Ti、Co、Ni、Cu；所述阳极活性物质为人造石墨、天然石墨或SiOw与石墨复合而成的硅碳复合材料，其中，0<w≤2。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠离子电池电解液中包含钠盐、溶剂和添加剂，所述添加剂中包含结构式ⅰ所述化合物：
2.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述结构式ⅰ所述化合物为以下化合物1-5中的一种或者多种：
3.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂中还包含常规成膜添加剂，所述常规成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯(vc)、碳酸乙烯亚乙酯(vec)、硫酸乙烯酯(dtd)、1-正丙基磷酸酐(ppacp)、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯(tmsb)、1,3-丙烷磺酸内酯(ps)、甲烷二磺酸亚甲酯(mmds)、三丙烯基磷酸酯(tap)中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂的质量占所述电解液总质量的0.1％-10％；优选地，所述常规成膜添加剂为占所述电解液总质量0.7％-1.3％的硫酸乙烯酯(dtd)；或者所述常规成膜添加剂为占所述电解液总质量0.7％-1.3％的硫酸乙烯酯(dtd)和占所述电解液总质量0.2％-0.4％的碳酸亚乙烯酯(vc)；或者所述常规成膜添加剂为占所述电解液总质量0.7％-1.3％的硫酸乙烯酯(dtd)、占所述电解液总质量0.2％-0.4％的碳酸亚乙烯酯(vc)和占所述电解液总质量0.7％-1.3％的1,3-丙烷磺酸内酯(ps)；或者所述常规成膜添加剂为占所述电解液总质量0.3％-0.7％的三(三甲基硅烷)硼酸酯(tmsb)和占所述电解液总质量0.2％-0.4％的碳酸亚乙烯酯(vc)。
5.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠盐选自六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、六氟砷酸钠、高氯酸钠、双氟磺酰亚胺钠(nafsi)、双三氟甲烷磺酰亚胺钠、双草酸硼酸钠(nabob)、二氟草酸硼酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭力，彭汝军，
申请(专利权)人：湖南省书欣科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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