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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池,更具体的涉及一种钠离子电池电解液及其制备方法与应用。
技术介绍
1、钠离子电池由于其极广泛的原料来源、较低的成本而备受关注。钠元素和锂元素为同一主族的元素,进而钠离子电池和锂离子电池具有相似的工作原理,而钠离子的离子半径更大,导致了其去溶剂化过程的动力学较好,在低温、快充等领域具有超越锂离子的天然优势。
2、但是,钠离子电池的应用范围仍需要进一步拓宽至更低的温度,以适应极地、深海、外太空等超低温领域的应用。目前,钠离子电池在较低的工作温度(-60℃)下,其电解液往往会出现盐析出和溶剂固化的问题,大大影响其使用性能。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种钠离子电池电解液及其制备方法与应用,用以解决现有技术中钠离子电池电解液在低温下盐析出和溶剂固化的问题。
2、第一方面,本专利技术提供了一种钠离子电池电解液,包括如下组分:钠盐、醚类有机溶剂和电解液添加剂;其中,所述钠盐为高氯酸类钠盐、磺酸类钠盐、磺酰亚胺类钠盐、磷酸类钠盐、硼酸类钠盐中两种或两种以上的组合;所述钠盐在所述醚类有机溶剂中的浓度为0.1~0.7mol/l。
3、作为一种可能的实现方式,所述钠离子电池电解液的使用温度为-80~25℃。
4、作为一种可能的实现方式,所述钠盐在所述醚类有机溶剂中的浓度为0.5mol/l。
5、作为一种可能的实现方式,所述醚类有机溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二氧戊环、四氢呋
6、作为一种可能的实现方式,所述钠盐为六氟磷酸钠和三氟甲基磺酸钠的组合;或为,六氟磷酸钠、三氟甲基磺酸钠和双三氟甲基磺酰亚胺钠的组合;和/或,所述醚类有机溶剂为二乙二醇二甲醚;或为,二乙二醇二甲醚和四氢呋喃的组合。
7、第二方面,本专利技术提供了第一方面任一种可能的实现方式所述的钠离子电池电解液的制备方法,按照第一方面任一种可能的实现方式所述的钠离子电池电解液所含的配方组分按比例将各原料组分进行混合处理,得到钠离子电池电解液。
8、第三方面,本专利技术提供了第一方面任一种可能的实现方式所述的钠离子电池电解液在制备钠离子电池中的应用。
9、第四方面,本专利技术提供了一种钠离子电池,包括正极极片、隔膜、电解液和负极极片,其中,所述电解液为第一方面任一种可能的实现方式所述钠离子电池电解液。
10、第五方面,本专利技术提供了第四方面所述钠离子电池的制备方法,将正极极片、隔膜、所述钠离子电池电解液和负极极片依次组装,经静置、化成工艺,得到所述钠离子电池。
11、作为一种可能的实现方式,所述正极极片由正极材料、粘结剂、导电剂混合于溶剂中,涂敷在集流体上,经干燥、辊压、切片后制得;和/或,所述负极极片由负极材料、粘结剂、导电剂混合于溶剂中,涂敷在集流体上,经干燥、辊压、切片后制得。
12、作为一种可能的实现方式,所述正极材料为过渡金属层状氧化物及其衍生物、聚阴离子型化合物、普鲁士蓝、普鲁士蓝类似物、含钠有机化合物中的一种或几种的组合;和/或,所述负极材料为碳材料、金属钠、合金材料、过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、过渡金属磷化物、过渡金属硒化物中的一种或几种的组合。
13、本专利技术提供的钠离子电池电解液采用多组分混合的高熵策略,通过实验验证了:随着电解液熵值的提高,钠盐的析出温度逐渐降低,从而极大拓宽了电解液应用温度的阈值,盐析出和溶剂固化的温度降低至-80℃以下;并且,本专利技术提供的钠离子电池在-60℃下的容量超越了目前所报道的所有低温电解液,在实际应用领域极具潜力。本专利技术提供的钠离子电池电解液,由于采用了低浓度的策略,在低温下具有更小的粘度,可以有效减少低温下的电池极化。
14、本专利技术利用醚类溶剂较低的凝固点、负极成膜性能好、钠盐溶解度高等优点,并结合所发现的高熵效应,通过提升电解液熵值,拓宽电解液使用温度的阈值。本专利技术提供的钠离子电池,在-60℃的低温下可以提供220mah/g左右的可逆比容量,保持了室温容量的69%,超过了目前所报道的所有低温电解液,具有优异的低温性能。
15、本专利技术操作简单、成本低廉、性能突出。
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1.一种钠离子电池电解液,其特征在于,包括如下组分:钠盐、醚类有机溶剂和电解液添加剂;
2.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液,其特征在于,所述钠盐在所述醚类有机溶剂中的浓度为0.5mol/L。
3.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液,其特征在于,所述醚类有机溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二氧戊环、四氢呋喃中的一种或几种的组合;
4.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液,其特征在于,所述钠盐为六氟磷酸钠和三氟甲基磺酸钠的组合;或为,六氟磷酸钠、三氟甲基磺酸钠和双三氟甲基磺酰亚胺钠的组合;
5.权利要求1~4任一项所述钠离子电池电解液的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
6.一种权利要求1~4任一项所述钠离子电池电解液在制备钠离子电池中的应用。
7.一种钠离子电池,其特征在于,包括正极极片、隔膜、电解液和负极极片,其中,所述电解液为权利要求1~4任一项所述钠离子电池电解液。
8.一种权利要求7所述的钠离子电池的制备方法,其特征在于,将正极极片、隔膜、所述钠
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述正极极片由正极材料、粘结剂、导电剂混合于溶剂中,涂敷在集流体上,经干燥、辊压、切片后制得;
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述正极材料为过渡金属层状氧化物及其衍生物、聚阴离子型化合物、普鲁士蓝、普鲁士蓝类似物、含钠有机化合物中的一种;
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池电解液,其特征在于,包括如下组分:钠盐、醚类有机溶剂和电解液添加剂;
2.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液,其特征在于,所述钠盐在所述醚类有机溶剂中的浓度为0.5mol/l。
3.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液,其特征在于,所述醚类有机溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二氧戊环、四氢呋喃中的一种或几种的组合;
4.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液,其特征在于,所述钠盐为六氟磷酸钠和三氟甲基磺酸钠的组合;或为,六氟磷酸钠、三氟甲基磺酸钠和双三氟甲基磺酰亚胺钠的组合;
5.权利要求1~4任一项所述钠离子电池电解液的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
6.一种权利要求1...
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