本发明属于钠离子电池,尤其涉及一种电解液及其制备方法和钠离子电池。
背景技术:
1、在当前的能源转型与可持续发展背景下,二次电池技术的发展受到了广泛关注。其中,钠离子电池因其原料丰富、成本较低且与锂离子电池具有相似的物理化学特性,被认为是锂离子电池的重要替代品。这种电池技术不仅有望在大规模储能系统中发挥关键作用,也可能成为动力电池领域的新宠。尽管钠离子电池在理论上具有巨大的应用前景,但其技术发展仍处于相对初级阶段,面临多项挑战。
2、现有的钠离子电池技术在结构和工作机理上与锂离子电池基本相似,包括使用类似的电解液组成和正负极材料。这种设计初衷是为了借鉴成熟的锂电池技术,加快钠电池的技术进步和应用推广。然而,即便正负极材料的选择和电解液的配方在化学成分上相似,钠离子电池的电化学行为与锂离子电池之间存在显著差异。特别是在正极材料的选择和应用上,钠离子电池面临更为复杂的界面反应和结构稳定性问题。
3、具体而言,钠离子电池的正极材料界面比锂离子电池更加复杂,主要是由于层状氧化物材料在钠离子嵌入和脱嵌过程中面临更加复杂的相变问题。这些相变不仅影响电池的能量密度和循环稳定性,还可能导致层间滑移和结构稳定性的下降。此外,钠离子电池正极在同等压力下处于较高的电位,导致材料表面的残留碱性物质和界面问题更为复杂,进而影响电池的循环性能和安全性。而对于硬碳负极,钠离子电池在形成固体电解质界面(sei)膜的效果上也与锂离子电池存在显著差异,特别是在首次充电(化成)过程中,硬碳负极的嵌钠行为在未达到理想电位前就开始,与锂电池成膜机理的不同导致了钠电池在循环稳定性和效率上的劣势。
4、综上所述,尽管钠离子电池在资源利用和成本方面具有显著优势,但其在正负极材料的选择、电解液的配方以及界面稳定性等方面仍存在诸多技术难题。这些问题不仅限制了钠离子电池性能的提升,也影响了其在大规模存储和电动汽车等领域的应用潜力。因此,钠离子电池技术的进一步发展亟需通过材料创新和电池设计优化来克服这些挑战,以实现其在未来能源系统中的广泛应用。
技术实现思路
1、为解决上述问题,本发明提供一种电解液,应用于钠离子电池,所述电解液包括:非水有机溶剂和钠盐和添加剂;
2、所述钠盐为napf6。
3、优选地,所述添加剂选自碳酸双(2,2,2-三氟乙基)酯、氟代碳酸乙烯酯、苯基乙烯砜、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、二氟(草酸)硼酸钠和环状冠醚中的任意一种或几种。
4、优选地,在所述添加剂包括的组分包括:第一组分和第二组分;
5、所述第一组分为三(三甲基硅烷)亚磷酸酯;
6、所述第二组分为碳酸双(2,2,2-三氟乙基)酯、氟代碳酸乙烯酯、苯基乙烯砜、二氟(草酸)硼酸钠和环状冠醚中的任意一种或几种组合;
7、优选地,以所述电解液的质量为100%计,所述第一组分所占的质量百分数为1-10%;
8、优选地,以所述电解液的质量为100%计,所述第二组分中,碳酸双(2,2,2-三氟乙基)酯所占的质量百分数为1%-5%;
9、优选地,以所述电解液的质量为100%计,所述第二组分中,氟代碳酸乙烯酯所占的质量百分数为0%-5%;
10、优选地,以所述电解液的质量为100%计,所述第二组分中,苯基乙烯砜所占的质量百分数为1%-5%;
11、优选地,以所述电解液的质量为100%计,所述第二组分中,二氟(草酸)硼酸钠所占的质量百分数为1%-5%;
12、优选地,以所述电解液的质量为100%计,所述第二组分中,环状冠醚所占的质量百分数为1%-5%。
13、优选地,在所述第二组分为碳酸双(2,2,2-三氟乙基)酯和氟代碳酸乙烯酯时,碳酸双(2,2,2-三氟乙基)酯:氟代碳酸乙烯酯的质量比值为0-3。
14、优选地,所述napf6在所述电解液中的摩尔浓度为0.1-5mol/l。
15、优选地,所述非水有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯中的至少一种;
16、优选地,所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯;
17、优选地,所述链状碳酸酯选自碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯中的一种或几种。
18、优选地,以所述电解液的质量为100%计,所述有机溶剂所占的质量百分数为30%-90%。
19、此外,为解决上述问题,本发明还提供一种如上述所述电解液的制备方法,包括:
20、在氩气气氛下,配制有机溶剂;
21、于有机溶剂中加入钠盐和添加剂;
22、混合后,加入沸石分子筛,即得到所述电解液。
23、优选地,所述有机溶剂的配置方法为:
24、将环状碳酸酯和链状碳酸酯以3:7的比例混合,即得到所述有机溶剂。
25、此外,为解决上述问题,本发明还提供一种钠离子电池,包括:正极极片、负极极片、隔膜以及如上述所述的电解液;
26、优选地,所述正极极片中的正极活性材料为层状氧化物或聚阴离子物质;
27、优选地,所述负极极片中的负极活性材料为硬碳材料。
28、本发明提供一种电解液,应用于钠离子电池,所述电解液包括:非水有机溶剂和钠盐和添加剂;所述钠盐为napf6。本发明通过采用napf6作为钠盐,提高了整体的化学稳定性和离子导电率,通过非水有机溶剂能够提高电池的安全性能,进一步的形成稳定的固体电解质。
1.一种电解液,应用于钠离子电池,其特征在于,所述电解液包括:非水有机溶剂和钠盐和添加剂;
2.如权利要求1所述电解液,其特征在于,所述添加剂选自碳酸双(2,2,2-三氟乙基)酯、氟代碳酸乙烯酯、苯基乙烯砜、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、二氟(草酸)硼酸钠和环状冠醚中的任意一种或几种。
3.如权利要求2所述电解液,其特征在于,在所述添加剂包括的组分包括:第一组分和第二组分;
4.如权利要求3所述电解液,其特征在于,在所述第二组分为碳酸双(2,2,2-三氟乙基)酯和氟代碳酸乙烯酯时,碳酸双(2,2,2-三氟乙基)酯:氟代碳酸乙烯酯的质量比值为0-3。
5.如权利要求1所述电解液,其特征在于,所述napf6在所述电解液中的摩尔浓度为0.1-5mol/l。
6.如权利要求1所述电解液,其特征在于,所述非水有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯中的至少一种;
7.如权利要求6所述电解液,其特征在于,以所述电解液的质量为100%计,所述有机溶剂所占的质量百分数为30%-90%。
8.一种如权利要求1-7任一项所述电解液的制备方法,其特征在于,包括:
9.如权利要求8所述电解液的制备方法,其特征在于,所述有机溶剂的配置方法为:
10.一种钠离子电池,其特征在于,包括:正极极片、负极极片、隔膜以及如权利要求1-7任一项所述的电解液;
