一种钠离子电池电解液的制备方法及钠离子电池与流程

文档序号:33477821发布日期:2023-03-15 10:57阅读:49来源:国知局
一种钠离子电池电解液的制备方法及钠离子电池与流程

1.本发明涉及钠离子电池领域,具体涉及一种钠离子电池电解液的制备方法及钠离子电池。


背景技术:

2.钠元素和锂元素同在一个主族,并且只差一个周期,所以钠元素具有与锂元素相似的物理、化学性质,与锂不同的是,钠元素的来源十分广泛,随着人们对钠电池研究的不断深入,未来完全有希望可以得到性能优异的商品化钠离子电池。
3.安全性是商品化电池必须满足的首要条件,也是钠电池大规模商品化生产的障碍之一。由于钠离子电池与锂离子电池相似,其液体电解液易燃,极大降低了电池的安全性。
4.目前钠离子电池电解液多数是以napf6或nac l o4作钠盐,使用ec、dec、dmc等碳酸酯溶剂,但是这类电解液闪点低可燃性强,在电池滥用等情况下极有可能引起电解质的燃烧进而造成电池爆炸。而且碳酸酯溶剂沸点低,挥发性强,高温下容易引起电池内部压力增大,导致电池在实际应用中具有潜在的安全隐患。
5.如何改善现有的钠离子电池电解液耐高温、阻燃性能不佳,易于导致电池在实际应用中具有潜在的安全隐患是本发明的关键,因此,亟需一种钠离子电池电解液的制备方法及钠离子电池来解决以上问题。


技术实现要素:

6.为了克服上述的技术问题,本发明的目的在于提供一种钠离子电池电解液的制备方法及钠离子电池:通过将碳酸乙烯酯熔化,之后加入二乙基碳酸酯搅拌,得到混合溶剂,将电解液改善剂加入至混合溶剂中继续搅拌,之后用4a分子筛进行除水、静置,得到改性溶剂,将无水高氯酸钠加入至改性溶剂搅拌至完全溶剂,之后静置,得到钠离子电池电解液,解决了现有的钠离子电池电解液耐高温、阻燃性能不佳,易于导致电池在实际应用中具有潜在的安全隐患的问题。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
8.一种钠离子电池电解液的制备方法,包括以下步骤:
9.步骤一:将碳酸乙烯酯加入至安装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中,在温度为55-60℃,搅拌速率为400-500r/mi n的条件下搅拌15-30mi n,待碳酸乙烯酯完全熔化,之后加入二乙基碳酸酯继续搅拌25-45mi n,得到混合溶剂;
10.步骤二:将电解液改善剂加入至混合溶剂中继续搅拌1-2h,之后用4a分子筛进行除水,之后静置10-15h,得到改性溶剂;
11.步骤三:将无水高氯酸钠加入至改性溶剂搅拌至完全溶剂,之后静置20-30h,得到摩尔浓度为1mo l/l的钠离子电池电解液。
12.作为本发明进一步的方案:步骤一中的所述碳酸乙烯酯、二乙基碳酸酯的体积比为1:1,步骤二中的所述电解液改善剂、混合溶剂的质量比为10-25:100。
13.作为本发明进一步的方案:所述电解液改善剂由以下步骤制备得到:
14.s1:将三氟甲基苯、浓硫酸加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为-5-0℃,搅拌速率为400-500r/mi n的条件下边搅拌边逐滴加入发烟硝酸,控制滴加速率为1-2滴/s,滴加完毕后升温至25-30℃的条件下继续搅拌反应2-3h,反应结束将反应产物冷却至0-5℃,之后用二氯甲烷萃取2-3次,合并萃取液用饱和碳酸氢钠溶液洗涤2-3次,之后用无水硫酸镁干燥,之后真空抽滤,将滤液旋转蒸发去除溶剂,得到中间体1;
15.反应原理如下:
[0016][0017]
s2:将中间体1、10%钯碳以及无水甲醇加入至反应釜中,在温度为20-25℃,搅拌速率为400-500r/mi n的条件下边搅拌边通入氢气,维持反应釜内压力为3.4-3.5mpa,待反应釜内压力不再变化后,将反应产物真空抽滤,将滤液旋转蒸发去除溶剂,得到中间体2;
[0018]
反应原理如下:
[0019][0020]
s3:将浓硫酸、冰醋酸加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为25-30℃,搅拌速率为400-500r/mi n的条件下边搅拌边逐滴加入中间体2,控制滴加速率为1-2滴/s,滴加完毕后降温至0-5℃的条件下边搅拌边逐滴加入亚硝酸钠溶液,控制滴加速率为1-2滴/s,滴加完毕后继续搅拌反应1-1.5h,之后升温至120-125℃的条件下继续搅拌反应1-1.5h,之后常压蒸馏,收集馏分,将馏分用二氯甲烷萃取2-3次,之后将萃取液旋转蒸发去除溶剂,得到中间体3;
[0021]
反应原理如下:
[0022][0023]
s4:将间二氟苯、无水三氯化铝以及二氯甲烷加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为-5-0℃,搅拌速率为400-500r/mi n的条件下边搅拌边逐滴加入乙酰氯,控制滴加速率为1-2滴/s,滴加完毕后升温至25-30℃的条件下继续搅拌反应2-3h,反应结束将反应产物倒入至冰水中,之后用浓盐酸调节ph为2-3,之后静置分层,将有机相依次用氢氧化钠溶液和蒸馏水洗涤2-3次,之后用无水硫酸镁干燥,之后真空抽滤,将滤液旋转蒸发去除溶剂,得到中间体4;
[0024]
反应原理如下:
[0025][0026]
s5:将中间体3、甲苯加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中,在温度为25-30℃,搅拌速率为400-500r/mi n的条件下搅拌20-30mi n,之后升温至回流的条件下边搅拌边逐滴加入氢氧化钠溶液,控制滴加速率为1-2滴/s,滴加完毕后脱水,之后降温至30-35℃的条件下加入中间体4、n,n-二甲基苯胺,之后升温至回流的条件下继续搅拌反应3-5h,反应结束后将反应产物常压蒸馏,收集温度为190-200℃的馏分,冷却,得到中间体5;
[0027]
反应原理如下:
[0028][0029]
s6:将中间体5、环己烷加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为25-30℃,搅拌速率为400-500r/mi n的条件下搅拌20-30mi n,之后边搅拌边逐滴加入液溴,控制滴加速率为1-2滴/s,滴加完毕后继续搅拌反应3-5h,反应结束后将反应产物依次用饱和亚硫酸氢钠溶液和蒸馏水洗涤2-3次,之后用无水硫酸镁干燥,之后真空抽滤,将滤液旋转蒸发去除溶剂,之后用无水甲醇重结晶,得到中间体6;
[0030]
反应原理如下:
[0031][0032]
s7:将中间体6、2,6-二氨基吡啶、碳酸钾以及n,n-二甲基甲酰胺加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中,在温度为25-30℃,搅拌速率为400-500r/mi n的条件下搅拌20-30mi n,之后升温至回流的条件下继续搅拌反应6-8h,反应结束后将反应产物旋转蒸发去除溶剂,之后用乙酸乙酯重结晶,得到中间体7;
[0033]
反应原理如下:
[0034][0035]
s8:将中间体7、正己烷、联硼酸频那醇酯以及10%铱炭催化剂加入至安装有搅拌器、温度计以及导气管的三口烧瓶中,通入氮气保护,在温度为25-30℃,搅拌速率为400-500r/mi n的条件下搅拌30-50mi n,之后升温至65-75℃的条件下继续搅拌反应4-5h,反应结束后将反应产物加入至冰水中,之后用乙酸乙酯萃取2-3次,将萃取液用饱和食盐水洗涤2-3次,之后用无水硫酸镁干燥,之后真空抽滤,将滤液以混合溶剂作为流动相进行层析柱纯化,得到电解液改善剂。
[0036]
反应原理如下:
[0037]
[0038]
作为本发明进一步的方案:步骤s1中的所述三氟甲基苯、浓硫酸以及发烟硝酸的用量比为0.1mo l:40-50ml:7.0-7.5ml,所述浓硫酸的质量分数为95-98%,所述发烟硝酸的质量分数为92-96%。
[0039]
作为本发明进一步的方案:步骤s2中的所述中间体1、无水甲醇以及10%钯碳的用量比为0.1mo l:50-60ml:2.5-3.0g。
[0040]
作为本发明进一步的方案:步骤s3中的所述浓硫酸、冰醋酸、中间体2以及亚硝酸钠溶液的用量比为40-45ml:45-50ml:0.1mo l:40-50ml,所述浓硫酸的质量分数为95-98%,所述亚硝酸钠溶液的摩尔浓度为2.8-3.0mo l/l。
[0041]
作为本发明进一步的方案:步骤s4中的所述间二氟苯、无水三氯化铝、二氯甲烷以及乙酰氯的用量比为50ml:0.12-0.15mo l:60-70ml:0.11-0.13mo l,所述浓盐酸的质量分数为36-38%,所述氢氧化钠溶液的质量分数为10-12%。
[0042]
作为本发明进一步的方案:步骤s5中的所述中间体3、甲苯、氢氧化钠溶液、中间体4以及n,n-二甲基苯胺的用量比为0.1mo l:80-100ml:8.8-9.6g:0.1mo l:0.11-0.13mo l,所述氢氧化钠溶液的质量分数为50%。
[0043]
作为本发明进一步的方案:步骤s6中的所述中间体5、环己烷以及液溴的用量比为0.1mo l:80-100ml:0.11-0.13mo l。
[0044]
作为本发明进一步的方案:步骤s7中的所述中间体6、2,6-二氨基吡啶、碳酸钾以及n,n-二甲基甲酰胺的用量比为0.22-0.25mo l:0.1mo l:0.25-0.3mo l:120-150ml。
[0045]
步骤s8中的所述中间体7、正己烷、联硼酸频那醇酯以及10%铱炭催化剂的用量比为0.1mo l:150-180ml:0.13-0.15mo l:0.15-0.20g,所述混合溶剂为乙酸乙酯和石油醚按照体积比1:10-20混合而成的混合物。
[0046]
作为本发明进一步的方案:一种钠离子电池,包括正极片、负极片、隔膜、电解液以及电池壳;
[0047]
所述正极片的制备过程如下:
[0048]
以磷酸钒钠为活性物质,聚偏氟乙烯为粘结剂,导电剂为乙炔黑,按照质量分数比为活性物质:粘结剂:导电剂=8:1:1称取原料,先将磷酸钒钠与乙炔黑研磨20mi n,然后再加入聚偏氟乙烯,之后溶于n-甲基吡咯烷酮,制备得到半流动状态的浆料,均匀涂布在铝箔上面,然后在温度为120℃的烘箱中干燥12h,之后冲制得到直径为1.4cm的正极片;
[0049]
所述负极片为金属钠片;
[0050]
所述隔膜为玻璃纤维隔膜;
[0051]
所述电解液为钠离子电池电解液;
[0052]
所述电池壳为cr2025电池壳。
[0053]
本发明的有益效果:
[0054]
本发明的一种钠离子电池电解液的制备方法及钠离子电池,通过将碳酸乙烯酯熔化,之后加入二乙基碳酸酯搅拌,得到混合溶剂,将电解液改善剂加入至混合溶剂中继续搅拌,之后用4a分子筛进行除水、静置,得到改性溶剂,将无水高氯酸钠加入至改性溶剂搅拌至完全溶剂,之后静置,得到钠离子电池电解液;该方法中通过向电解液的混合溶剂中添加电解液改性剂能够有效的提升了混合溶剂的耐高温、阻燃性能,从而避免了出现了电解液发生自燃的现象,而且提高了溶剂的热稳定性,使其难以挥发,避免高温条件下引起电池内
部压力增大,提高了钠离子电池的安全性能;
[0055]
在制备该钠离子电池电解液的过程中首先制备了一种电解液改善剂,首先利用三氟甲基苯进行硝化反应,向三氟甲基苯的苯环上引入硝基,得到中间体1,之后利用氢气将中间体1上的硝基还原成氨基,得到中间体2,之后中间体2与亚硝酸钠发生重氮化反应,形成重氮盐,之后重氮盐加热水解,得到中间体3,之后间二氟苯、乙酰氯反应,乙酰氯上的氯原子取代间二氟苯苯环上的氢原子,得到中间体4,之后中间体3、中间体4反应得到中间体5,之后利用液溴将中间体5进行溴化,行中间体5的甲基上引入溴原子,得到中间体6,之后中间体6上的溴原子与2,6-二氨基吡啶上的氨基发生亲核取代反应,得到中间体7,之后中间体7与联硼酸频那醇酯反应,向中间体7中的吡啶环上引入含硼基团,得到电解液改善剂;该电解液改善剂的分子结构上含有大量的苯环以及吡啶环,环状结构稳定性高,赋予了电解液良好的耐高温性能,含有的大量的c-f键进一步提升其耐高温性能,而且赋予了电解液良好的耐腐蚀性能,抑制电解液对铝箔的腐蚀,对电解液腐蚀铝集流体作出良好的改善,引入的有机硼与氮元素、氟元素的协同作用下表现出良好的阻燃性能,从而使得该电解液的耐高温、阻燃性能优良,提高电池的安全性。
具体实施方式
[0056]
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
[0057]
实施例1:
[0058]
本实施例为一种电解液改善剂的制备方法,包括以下步骤:
[0059]
s1:将0.1mo l三氟甲基苯、40ml质量分数为95%的浓硫酸加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为-5℃,搅拌速率为400r/mi n的条件下边搅拌边逐滴加入质量分数为92%的发烟硝酸,控制滴加速率为1滴/s,滴加完毕后升温至25℃的条件下继续搅拌反应2h,反应结束将反应产物冷却至0℃,之后用二氯甲烷萃取2次,合并萃取液用饱和碳酸氢钠溶液洗涤2次,之后用无水硫酸镁干燥,之后真空抽滤,将滤液旋转蒸发去除溶剂,得到中间体1;
[0060]
s2:将0.1mo l中间体1、2.5g10%钯碳以及50ml无水甲醇加入至反应釜中,在温度为20℃,搅拌速率为400r/mi n的条件下边搅拌边通入氢气,维持反应釜内压力为3.4mpa,待反应釜内压力不再变化后,将反应产物真空抽滤,将滤液旋转蒸发去除溶剂,得到中间体2;
[0061]
s3:将40ml质量分数为95%的浓硫酸、45ml冰醋酸加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为25℃,搅拌速率为400r/mi n的条件下边搅拌边逐滴加入0.1mo l中间体2,控制滴加速率为1滴/s,滴加完毕后降温至0℃的条件下边搅拌边逐滴加入40ml摩尔浓度为2.8mo l/l的亚硝酸钠溶液,控制滴加速率为1滴/s,滴加完毕后继续搅拌反应1h,之后升温至120℃的条件下继续搅拌反应1h,之后常压蒸馏,收集馏分,将馏分用二氯甲烷萃取2次,之后将萃取液旋转蒸发去除溶剂,得到中间体3;
[0062]
s4:将50ml间二氟苯、0.12mo l无水三氯化铝以及60ml二氯甲烷加入至安装有搅
拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为-5℃,搅拌速率为400r/mi n的条件下边搅拌边逐滴加入0.11mo l乙酰氯,控制滴加速率为1滴/s,滴加完毕后升温至25℃的条件下继续搅拌反应2h,反应结束将反应产物倒入至冰水中,之后用质量分数为36%的浓盐酸调节ph为2,之后静置分层,将有机相依次用质量分数为10%的氢氧化钠溶液和蒸馏水洗涤2次,之后用无水硫酸镁干燥,之后真空抽滤,将滤液旋转蒸发去除溶剂,得到中间体4;
[0063]
s5:将0.1mo l中间体3、80ml甲苯加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中,在温度为25℃,搅拌速率为400r/mi n的条件下搅拌20mi n,之后升温至回流的条件下边搅拌边逐滴加入8.8g质量分数为50%的氢氧化钠溶液,控制滴加速率为1滴/s,滴加完毕后脱水,之后降温至30℃的条件下加入0.1mo l中间体4、0.11mo l n,n-二甲基苯胺,之后升温至回流的条件下继续搅拌反应3h,反应结束后将反应产物常压蒸馏,收集温度为190℃的馏分,冷却,得到中间体5;
[0064]
s6:将0.1mo l中间体5、80ml环己烷加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为25℃,搅拌速率为400r/mi n的条件下搅拌20mi n,之后边搅拌边逐滴加入0.11mo l液溴,控制滴加速率为1滴/s,滴加完毕后继续搅拌反应3h,反应结束后将反应产物依次用饱和亚硫酸氢钠溶液和蒸馏水洗涤2次,之后用无水硫酸镁干燥,之后真空抽滤,将滤液旋转蒸发去除溶剂,之后用无水甲醇重结晶,得到中间体6;
[0065]
s7:将0.22mo l中间体6、0.1mo l 2,6-二氨基吡啶、0.25mo l碳酸钾以及120mln,n-二甲基甲酰胺加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中,在温度为25℃,搅拌速率为400r/mi n的条件下搅拌20mi n,之后升温至回流的条件下继续搅拌反应6h,反应结束后将反应产物旋转蒸发去除溶剂,之后用乙酸乙酯重结晶,得到中间体7;
[0066]
s8:将0.1mo l中间体7、150ml正己烷、0.13mo l联硼酸频那醇酯以及0.15g10%铱炭催化剂加入至安装有搅拌器、温度计以及导气管的三口烧瓶中,通入氮气保护,在温度为25℃,搅拌速率为400r/mi n的条件下搅拌30mi n,之后升温至65℃的条件下继续搅拌反应4h,反应结束后将反应产物加入至冰水中,之后用乙酸乙酯萃取2次,将萃取液用饱和食盐水洗涤2次,之后用无水硫酸镁干燥,之后真空抽滤,将滤液以乙酸乙酯和石油醚按照体积比1:10混合而成的混合溶剂作为流动相进行层析柱纯化,得到电解液改善剂。
[0067]
实施例2:
[0068]
本实施例为一种电解液改善剂的制备方法,包括以下步骤:
[0069]
s1:将0.1mo l三氟甲基苯、50ml质量分数为98%的浓硫酸加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为0℃,搅拌速率为500r/mi n的条件下边搅拌边逐滴加入质量分数为96%的发烟硝酸,控制滴加速率为2滴/s,滴加完毕后升温至30℃的条件下继续搅拌反应3h,反应结束将反应产物冷却至5℃,之后用二氯甲烷萃取3次,合并萃取液用饱和碳酸氢钠溶液洗涤3次,之后用无水硫酸镁干燥,之后真空抽滤,将滤液旋转蒸发去除溶剂,得到中间体1;
[0070]
s2:将0.1mo l中间体1、3.0g10%钯碳以及60ml无水甲醇加入至反应釜中,在温度为25℃,搅拌速率为500r/mi n的条件下边搅拌边通入氢气,维持反应釜内压力为3.5mpa,待反应釜内压力不再变化后,将反应产物真空抽滤,将滤液旋转蒸发去除溶剂,得到中间体2;
[0071]
s3:将45ml质量分数为98%的浓硫酸、50ml冰醋酸加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为30℃,搅拌速率为500r/mi n的条件下边搅拌边逐滴加入0.1mo l中间体2,控制滴加速率为2滴/s,滴加完毕后降温至5℃的条件下边搅拌边逐滴加入50ml摩尔浓度为3.0mo l/l的亚硝酸钠溶液,控制滴加速率为2滴/s,滴加完毕后继续搅拌反应1.5h,之后升温至125℃的条件下继续搅拌反应1.5h,之后常压蒸馏,收集馏分,将馏分用二氯甲烷萃取3次,之后将萃取液旋转蒸发去除溶剂,得到中间体3;
[0072]
s4:将50ml间二氟苯、0.15mo l无水三氯化铝以及70ml二氯甲烷加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为0℃,搅拌速率为500r/mi n的条件下边搅拌边逐滴加入0.13mo l乙酰氯,控制滴加速率为2滴/s,滴加完毕后升温至30℃的条件下继续搅拌反应3h,反应结束将反应产物倒入至冰水中,之后用质量分数为38%的浓盐酸调节ph为3,之后静置分层,将有机相依次用质量分数为12%的氢氧化钠溶液和蒸馏水洗涤3次,之后用无水硫酸镁干燥,之后真空抽滤,将滤液旋转蒸发去除溶剂,得到中间体4;
[0073]
s5:将0.1mo l中间体3、100ml甲苯加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中,在温度为30℃,搅拌速率为500r/mi n的条件下搅拌30mi n,之后升温至回流的条件下边搅拌边逐滴加入9.6g质量分数为50%的氢氧化钠溶液,控制滴加速率为2滴/s,滴加完毕后脱水,之后降温至35℃的条件下加入0.1mo l中间体4、0.13mo l n,n-二甲基苯胺,之后升温至回流的条件下继续搅拌反应5h,反应结束后将反应产物常压蒸馏,收集温度为200℃的馏分,冷却,得到中间体5;
[0074]
s6:将0.1mo l中间体5、100ml环己烷加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中,在温度为30℃,搅拌速率为500r/mi n的条件下搅拌30mi n,之后边搅拌边逐滴加入0.13mo l液溴,控制滴加速率为2滴/s,滴加完毕后继续搅拌反应5h,反应结束后将反应产物依次用饱和亚硫酸氢钠溶液和蒸馏水洗涤3次,之后用无水硫酸镁干燥,之后真空抽滤,将滤液旋转蒸发去除溶剂,之后用无水甲醇重结晶,得到中间体6;
[0075]
s7:将0.25mo l中间体6、0.1mo l 2,6-二氨基吡啶、0.3mo l碳酸钾以及150mln,n-二甲基甲酰胺加入至安装有搅拌器、温度计、回流冷凝管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中,在温度为30℃,搅拌速率为500r/mi n的条件下搅拌30mi n,之后升温至回流的条件下继续搅拌反应8h,反应结束后将反应产物旋转蒸发去除溶剂,之后用乙酸乙酯重结晶,得到中间体7;
[0076]
s8:将0.1mo l中间体7、180ml正己烷、0.15mo l联硼酸频那醇酯以及0.20g10%铱炭催化剂加入至安装有搅拌器、温度计以及导气管的三口烧瓶中,通入氮气保护,在温度为30℃,搅拌速率为500r/mi n的条件下搅拌50mi n,之后升温至75℃的条件下继续搅拌反应5h,反应结束后将反应产物加入至冰水中,之后用乙酸乙酯萃取3次,将萃取液用饱和食盐水洗涤3次,之后用无水硫酸镁干燥,之后真空抽滤,将滤液以乙酸乙酯和石油醚按照体积比1:20混合而成的混合溶剂作为流动相进行层析柱纯化,得到电解液改善剂。
[0077]
实施例3:
[0078]
本实施例为一种钠离子电池电解液的制备方法,包括以下步骤:
[0079]
步骤一:将碳酸乙烯酯加入至安装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中,在温度为55℃,搅拌速率为400r/mi n的条件下搅拌15mi n,待碳酸乙烯酯完全熔化,之后加入二乙基碳酸酯继续搅拌25mi n,得到混合溶剂;碳酸乙烯酯、二乙基碳酸酯的体积比为1:1;
[0080]
步骤二:将来自于实施例1中的电解液改善剂加入至混合溶剂中继续搅拌1h,之后用4a分子筛进行除水,之后静置10h,得到改性溶剂;电解液改善剂、混合溶剂的质量比为10:100;
[0081]
步骤三:将无水高氯酸钠加入至改性溶剂搅拌至完全溶剂,之后静置20h,得到摩尔浓度为1mo l/l的钠离子电池电解液。
[0082]
实施例4:
[0083]
本实施例为一种钠离子电池电解液的制备方法,包括以下步骤:
[0084]
步骤一:将碳酸乙烯酯加入至安装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中,在温度为60℃,搅拌速率为500r/mi n的条件下搅拌30mi n,待碳酸乙烯酯完全熔化,之后加入二乙基碳酸酯继续搅拌45mi n,得到混合溶剂;碳酸乙烯酯、二乙基碳酸酯的体积比为1:1;
[0085]
步骤二:将来自于实施例2中的电解液改善剂加入至混合溶剂中继续搅拌2h,之后用4a分子筛进行除水,之后静置15h,得到改性溶剂;电解液改善剂、混合溶剂的质量比为25:100;
[0086]
步骤三:将无水高氯酸钠加入至改性溶剂搅拌至完全溶剂,之后静置20-30h,得到摩尔浓度为1mo l/l的钠离子电池电解液。
[0087]
实施例5:
[0088]
本实施例为一种钠离子电池,包括正极片、负极片、隔膜、电解液以及电池壳;
[0089]
正极片的制备过程如下:
[0090]
以磷酸钒钠为活性物质,聚偏氟乙烯为粘结剂,导电剂为乙炔黑,按照质量分数比为活性物质:粘结剂:导电剂=8:1:1称取原料,先将磷酸钒钠与乙炔黑研磨20mi n,然后再加入聚偏氟乙烯,之后溶于n-甲基吡咯烷酮,制备得到半流动状态的浆料,均匀涂布在铝箔上面,然后在温度为120℃的烘箱中干燥12h,之后冲制得到直径为1.4cm的正极片;
[0091]
负极片为金属钠片;
[0092]
隔膜为玻璃纤维隔膜;
[0093]
电解液为来自于实施例3或者实施例4中的钠离子电池电解液;
[0094]
电池壳为cr2025电池壳。
[0095]
对比例1:
[0096]
对比例1与实施例4的不同之处,在于不添加电解液改善剂。
[0097]
对比例2:
[0098]
对比例2与实施例4的不同之处,在于添加dopo代替电解液改善剂。
[0099]
将实施例3-4以及对比例1-2的钠离子电池电解液的性能进行检测;
[0100]
电解液的可燃性测试是将已完全浸润电解液的玻璃纤维隔膜放置于酒精灯火焰上方,隔膜下端与灯芯的距离保持在50mm,10s后将酒精灯移走,若酒精灯移走前隔膜未被点燃或被点燃的隔膜在酒精灯移走后自动熄灭,则认为电解液是不可燃的,反之,则认为电解液具有可燃性,若电解液具有可燃性,记录隔膜开始燃烧的时间,根据时间的长短和火焰情况进而来判断电解液可燃的难易程度。
[0101]
采用线性电势扫描法进行电解液的电化学窗口测试,以不锈钢电极作为工作电极,钠片作为对电极和参比电极对不同电解液进行测试,扫描范围为0-6v,扫描速度为10mv/s。
[0102]
样品实施例3实施例4对比例1对比例2可燃性不可燃不可燃可燃可燃持续燃烧时间,s0010.92.120℃电导率,ms/cm12.413.08.78.9
[0103]
参阅上表数据,可以得知,添加dopo、电解液改善剂均能够提升电解液的耐高温阻燃性能,且电解液改善剂表现出最佳的效果,而且添加电解液改善剂的电解液具有良好的电导率。
[0104]
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0105]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。
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