【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠金属电池，尤其是涉及一种用于钠金属电池的阻燃电解液及制备方法和高电压钠金属电池。
技术介绍
1、可充电钠电池因其具备与锂充电电池相似的工作原理、低廉的成本以及丰富的储量，目前在大规模储能领域已经受到了越来越多的关注。然而，为了进一步满足实际应用，仍需要探索先进的电极材料，进而提高钠电池的能量密度。现阶段，钠金属因其具有最高的理论比容量和最低的标准氧化还原电位被认为是一种很有前途的钠电池负极材料。以钠金属为负极并匹配高电压钠正极组成的高电压钠金属电池(hv-smb)，其能量密度甚至可以超过商用锂电池。
2、然而，与锂金属相比，钠金属具有更高的活性，易燃的有机电解液会与钠金属剧烈反应，可能导致灾难性的火灾；同时电解液也易在高电压钠正极表面氧化分解，易造成电池容量的快速衰退。
3、针对上述问题，现有技术也对钠金属电池的电解液做了一些改进，但现有的改进方案都存在不小的缺点，例如：
4、(1)向电解液中加入阻燃添加剂，如现有技术方案通过将质量分数为130％的磷腈类阻燃添加剂加入电解液，即可抑制电解液的燃烧；但磷腈类阻燃剂易挥发，不利于电池装配，且易于钠金属反应；
5、(2)将氟化溶剂引入电解液，如现有技术方案通过向电解液中加入灭火剂全氟己酮和氟醚，进而制备出了阻燃电解液，且该电解液也可以使低电压钠金属电池稳定循环；但引入氟化溶剂的电解液中仍需以碳酸酯为主要溶剂，以促进钠盐的溶解，但碳酸酯在高电压下(＞4.0vvs.na/na+)易分解，不适合匹配高电压正极；
6、
7、由此可知，现有技术对钠金属电池电解液的改进方案均存在一定的缺陷，效果并不理想。
8、因此，研究开发出一种不易燃，且与高活性金属钠负极以及高电压钠正极保持良好兼容性的钠金属电池阻燃电解液，变得十分必要和迫切。
9、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于提供一种用于钠金属电池的阻燃电解液，该电解液不仅具有很好的阻燃性能，而且还能够明显延长高电压钠金属电池的循环寿命。
2、本专利技术的第二目的在于提供一种用于钠金属电池阻燃电解液的制备方法。
3、本专利技术的第三目的在于提供一种高电压钠金属电池，该高电压钠金属电池包括上述用于钠金属电池的阻燃电解液。
4、为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
5、本专利技术提供的一种用于钠金属电池的阻燃电解液，所述阻燃电解液包括：钠盐、离子液体和非水有机溶剂；
6、所述非水有机溶剂为氟代醚类溶剂。
7、进一步的，所述离子液体中的阳离子包括咪唑阳离子、吡啶阳离子、季铵阳离子、季膦阳离子、三唑阳离子、吡咯烷阳离子、哌啶阳离子、吗啉阳离子或唑烷阳离子中的至少一种，优选为吡咯烷阳离子；
8、所述离子液体中的阴离子包括cf3so3-、sbf6-、pf6-、bf4-、tfsi-、fsi-、n(cn)2-或no3-中的至少一种，更优选为fsi-。
9、更进一步的，所述离子液体包括：1-甲基-1-丙基吡咯烷鎓双(氟磺酰)亚胺、1-甲基-1-丙基哌啶鎓双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓双(氟磺酰)亚胺、1-正丁基-1-甲基吡咯烷二(三氟甲基磺酰)酰亚胺中的任意一种。
10、进一步的，所述钠盐包括四氟硼酸钠、双三氟甲烷磺酰亚胺钠、双氟磺酰亚胺钠和六氟磷酸钠中的至少一种，优选为双氟磺酰亚胺钠。
11、进一步的，所述非水有机溶剂为氟代醚类溶剂。
12、更进一步的，所述氟代醚类溶剂包括1-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,1,2,2-四氟乙烷、1,2-双(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙烷、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、2，2，2-三氟乙醚或1h，1h，5h-八氟戊基-1，1，2，2-四氟乙基醚中的至少一种。
13、进一步的，所述离子液体与氟代醚类溶剂的摩尔比为1：0.2～1.2；所述钠盐与离子液体的摩尔比为1：1.6～3.3。
14、本专利技术提供的一种用于钠金属电池阻燃电解液的制备方法，所述制备方法包括：
15、(a)以1：1.6～3.3的摩尔比将钠盐加入到离子液体中，震荡混匀，待钠盐完全溶解后，得到离子液体基电解液；
16、(b)将离子液体基电解液与非水有机溶剂混匀，得到用于钠金属电池阻燃电解液。
17、进一步的，所述非水有机溶剂为氟代醚类溶剂；
18、所述步骤(a)离子液体与步骤(b)氟代醚类溶剂的摩尔比为1：0.2～1.2。
19、本专利技术提供的一种高电压钠金属电池，所述高电压钠金属电池包括上述用于钠金属电池的阻燃电解液。
20、进一步的，所述高电压钠金属电池的工作电压范围为4.0v～4.5v vs.na/na+。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
22、本专利技术提供的用于钠金属电池的阻燃电解液主要由钠盐、离子液体和非水有机溶剂组成，其中：所述非水有机溶剂为氟代醚类溶剂。本专利技术通过上述电解液体系的配置，制备的电解液不仅不燃烧，而且能够明显延长高电压钠金属电池的循环寿命。
23、本专利技术提供的用于钠金属电池阻燃电解液的制备方法，该制备方法首先将钠盐加入到离子液体中，震荡混匀，待钠盐完全溶解后，得到离子液体基电解液；随后将离子液体基电解液与非水有机溶剂混匀，得到用于钠金属电池阻燃电解液。上述制备方法具有加工工艺简单、易于操作的技术优势。
24、本专利技术提供的高电压钠金属电池，该高电压钠金属电池包括上述用于钠金属电池的阻燃电解液，由本申请上述用于钠金属电池的阻燃电解液的性能所决定，该高电压钠金属电池具有阻燃和循环性能优异的技术特点。
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1.一种用于钠金属电池的阻燃电解液，其特征在于，所述阻燃电解液包括：钠盐、离子液体和非水有机溶剂；
2.根据权利要求1所述的用于钠金属电池的阻燃电解液，其特征在于，所述离子液体中的阳离子包括咪唑阳离子、吡啶阳离子、季铵阳离子、季膦阳离子、三唑阳离子、吡咯烷阳离子、哌啶阳离子、吗啉阳离子或唑烷阳离子中的至少一种，优选为吡咯烷阳离子。
3.根据权利要求1所述的用于钠金属电池的阻燃电解液，其特征在于，所述离子液体中的阴离子包括CF3SO3-、SbF6-、PF6-、BF4-、TFSI-、FSI-、N(CN)2-或NO3-中的至少一种，更优选为FSI-。
4.根据权利要求2或3所述的用于钠金属电池的阻燃电解液，其特征在于，所述离子液体包括：1-甲基-1-丙基吡咯烷鎓双(氟磺酰)亚胺、1-甲基-1-丙基哌啶鎓双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓双(氟磺酰)亚胺、1-正丁基-1-甲基吡咯烷二(三氟甲基磺酰)酰亚胺中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的用于钠金属电池的阻燃电解液，其特征在于，所述钠盐包括四氟硼酸钠、双三氟甲烷磺酰亚
6.根据权利要求1所述的用于钠金属电池的阻燃电解液，其特征在于，所述氟代醚类溶剂包括1-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,1,2,2-四氟乙烷、1,2-双(1,1,2,2-四氟乙氧基)乙烷、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、2，2，2-三氟乙醚或1H，1H，5H-八氟戊基-1，1，2，2-四氟乙基醚中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的用于钠金属电池的阻燃电解液，其特征在于，所述离子液体与氟代醚类溶剂的摩尔比为1：0.2～1.2；
8.一种根据权利要求1～7任一项所述的用于钠金属电池阻燃电解液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
9.一种高电压钠金属电池，其特征在于，所述高电压钠金属电池包括权利要求1～7任一项所述的用于钠金属电池的阻燃电解液。
10.根据权利要求9所述的高电压钠金属电池，其特征在于，所述高电压钠金属电池的充电截止电压范围为4.0V～4.5Vvs.Na/Na+。
...【技术特征摘要】
1.一种用于钠金属电池的阻燃电解液，其特征在于，所述阻燃电解液包括：钠盐、离子液体和非水有机溶剂；
2.根据权利要求1所述的用于钠金属电池的阻燃电解液，其特征在于，所述离子液体中的阳离子包括咪唑阳离子、吡啶阳离子、季铵阳离子、季膦阳离子、三唑阳离子、吡咯烷阳离子、哌啶阳离子、吗啉阳离子或唑烷阳离子中的至少一种，优选为吡咯烷阳离子。
3.根据权利要求1所述的用于钠金属电池的阻燃电解液，其特征在于，所述离子液体中的阴离子包括cf3so3-、sbf6-、pf6-、bf4-、tfsi-、fsi-、n(cn)2-或no3-中的至少一种，更优选为fsi-。
4.根据权利要求2或3所述的用于钠金属电池的阻燃电解液，其特征在于，所述离子液体包括：1-甲基-1-丙基吡咯烷鎓双(氟磺酰)亚胺、1-甲基-1-丙基哌啶鎓双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓双(氟磺酰)亚胺、1-正丁基-1-甲基吡咯烷二(三氟甲基磺酰)酰亚胺中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的用于钠金属电池的阻燃电解液，其特征在于，所述钠盐包括四氟...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔羽，邹业国，张宝丹，罗海燕，余小雨，王君豪，焦晨阳，孙世刚，
申请(专利权)人：嘉庚创新实验室，
类型：发明
国别省市：
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