一种具有阻燃功能的钠离子电池电解液及其制备方法和应用与流程

本发明涉及钠离子电池，尤其涉及一种具有阻燃功能的钠离子电池电解液及其制备方法和应用。

背景技术：

1、由于钠和金属锂具有类似的物理化学性质，且在地壳中含量丰富、价格低廉，所以钠电池的发展将成为未来储能事业发展的趋势之一。但是，但随着电池安全事故的不断增多，对于钠离子电池的安全问题也成为人们首要关心的要素之一，主要是因为钠元素具有较高的化学活性，使得电解液具有更高的反应活性和燃烧、爆炸的危险性。因此，使用难燃或不易燃电解液是提高电池安全性的有效途径之一。目前商用的传统有机碳酸酯类电解液虽然介电常数高、室温性能优越，但其极易燃烧的特性难以满足钠离子电池安全的特点。

2、因此，亟需一种具有阻燃功能的钠离子电池电解液及其制备方法来解决以上问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有阻燃功能的钠离子电池电解液及其制备方法和应用，改性的纳米二氧化硅分散良好，将该固态电解质组装成的全固态钠离子电池具有较高的锂离子迁移数和稳定的电化学性。

2、根据本发明的第一方面实施例的一种具有阻燃功能的钠离子电池电解液，包括以下重量份组分：

3、溶剂90-100份、钠盐20-26份以及增强阻燃剂1-10份；

4、所述增强阻燃剂的制备原料包括：改性纳米二氧化硅；

5、所述改性纳米二氧化硅的制备原料包括：纳米二氧化硅、单宁酸和聚乙烯亚胺。

6、根据本发明实施例的一种具有阻燃功能的钠离子电池电解液，至少具有以下有益效果：

7、本发明通过加入纳米二氧化硅，纳米级二氧化硅具有良好的触变性、流动性和增稠性；有机溶剂可以提高纳米级二氧化硅在电解液中的分散性，使电解质更稳定，阻燃性能优异，另一方面，本发明通过对纳米二氧化硅改性，在纳米二氧化硅颗粒表面接枝单宁酸和聚乙烯亚胺，单宁酸通过酚羟基和聚乙烯亚胺的氨基连接，利用空间位阻效应提高纳米二氧化硅的分散性，制得的电解液具有良好的高温热稳定性；聚乙烯亚胺含配位原子n，能促进钠的离解，为钠离子的传输提供通道，纳米二氧化硅表面所具有的极性基团可以作为交联点促进单宁酸和聚乙烯亚胺交联，增加了体系中非晶部分的含量，利于钠离子的传输，通过在纳米粒子表面接枝聚乙烯亚胺能够在聚乙烯亚胺链段之间产生空间位阻效应，抑制聚乙烯亚胺链段的结晶，因此使得改性后的改性纳米二氧化硅能发挥更大的作用，离子电导率大大提高，单宁酸中的羟基经配位键与钠离子交联形成稳定的配合物，通过化学交联，分子之间的键合作用更强，保障了钠离子的均匀沉积，抑制了钠枝晶的生长和副反应的发生。

8、根据本发明的一些实施例，所述纳米二氧化硅的粒径为100～500nm。

9、根据本发明的一些实施例，所述溶剂为乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚中的一种，所述钠盐为六氟磷酸钠、三氟甲基磺酸钠中的至少一种。

10、根据本发明的一些实施例，所述改性纳米二氧化硅的制备方法包括将所述纳米二氧化硅和所述单宁酸混合后再加入聚乙烯亚胺反应。

11、根据本发明的一些实施例，所述改性纳米二氧化硅的制备中，所述混合的温度为50～80℃。

12、根据本发明的一些实施例，所述改性纳米二氧化硅的制备中，所述混合的时间为13～18h。

13、根据本发明的一些实施例，所述钠盐包括六氟磷酸钠和三氟甲基磺酸钠中的至少一种。

14、根据本发明的一些实施例，所述增强阻燃剂还包括酸铵类混合物。

15、根据本发明的一些实施例，所述酸铵类混合物包括丁基辛二酸铵、五硼酸铵、十二双酸铵和磷酸铵中的至少一种。

16、根据本发明的一些实施例，所述酸铵类混合物包括丁基辛二酸铵、五硼酸铵、十二双酸铵和磷酸铵；所述丁基辛二酸铵、所述五硼酸铵、所述十二双酸铵和所述磷酸铵的重量比为1～2:3～4:1:0.5～1。

17、根据本发明的第二方面的实施例的一种所述的钠离子电池电解液的制备方法，包括将所述钠盐加入至所述溶剂中混合之后加入增强阻燃剂继续混合。

18、根据本发明的第三方面的实施例的一种全固态钠离子电池，所述全固态钠离子电池的制备原料包括所述的钠离子电池电解液。

19、根据本发明的一些实施例，所述种全固态钠离子电池包括正极极片和负极极片。

20、根据本发明的一些实施例，所述正极极片包括正极集流体以及涂覆在所述正极集流体上的正极活性材料层。

21、根据本发明的一些实施例，所述正极集流体为铝箔。

22、根据本发明的一些实施例，所述正极活性材料层包括正极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂。

23、根据本发明的一些实施例，所述正极活性材料包括普鲁士蓝、磷酸钒钠和磷酸铁纳中的至少一种。

24、根据本发明的一些实施例，所述第一导电剂包括导电石墨、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。

25、根据本发明的一些实施例，所述第一粘结剂包括聚偏氟乙烯或丁苯橡胶

26、根据本发明的一些实施例，所述负极极片包括负极集流体以及涂覆在所述负极集流体上的负极活性材料层。

27、根据本发明的一些实施例，所述负极集流体包括铝箔或铜箔。

28、根据本发明的一些实施例，所述负极活性材料层包括负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂。

29、根据本发明的一些实施例，所述负极活性材料包括硬碳和/或软碳。

30、根据本发明的一些实施例，所述第二导电剂包括导电石墨、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。

31、根据本发明的一些实施例，所述第二粘结剂包括聚偏氟乙烯、丁苯橡胶和海藻酸钠中的任意一种。

技术特征：

1.一种具有阻燃功能的钠离子电池电解液，其特征在于，包括以下重量份组分：

2.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述溶剂为乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚中的一种，所述钠盐为六氟磷酸钠、三氟甲基磺酸钠中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述改性纳米二氧化硅的制备方法包括将所述纳米二氧化硅和所述单宁酸混合后再加入聚乙烯亚胺反应。

4.根据权利要求3所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述混合的温度为50～80℃，优选地，所述混合的时间为13～18h。

5.根据权利要求3所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠盐包括六氟磷酸钠和三氟甲基磺酸钠中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述增强阻燃剂还包括酸铵类混合物。

7.根据权利要求6所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述酸铵类混合物包括丁基辛二酸铵、五硼酸铵、十二双酸铵和磷酸铵中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述酸铵类混合物包括丁基辛二酸铵、五硼酸铵、十二双酸铵和磷酸铵；所述丁基辛二酸铵、所述五硼酸铵、所述十二双酸铵和所述磷酸铵的重量比为1～2:3～4:1:0.5～1。

9.一种如权利要求1～8任一项所述的钠离子电池电解液的制备方法，其特征在于，包括：将所述钠盐加入至所述溶剂中混合之后加入增强阻燃剂继续混合。

10.一种全固态钠离子电池，其特征在于：所述全固态钠离子电池的制备原料包括权利要求1～8任意一项的所述的钠离子电池电解液。

技术总结
本发明公开了一种具有阻燃功能的钠离子电池电解液及其制备方法和应用，包括以下重量份组分：溶剂80‑100份、钠盐18‑26份以及增强阻燃剂1‑10份；增强阻燃剂的制备原料包括：改性纳米二氧化硅；改性纳米二氧化硅的制备原料包括：纳米二氧化硅、单宁酸和聚乙烯亚胺。本发明提出一种具有阻燃功能的钠离子电池电解液及其制备方法和应用，纳米级二氧化硅具有良好的触变性、流动性和增稠性；有机溶剂可以提高纳米级二氧化硅在电解液中的分散性，使电解质更稳定，阻燃性能优异。

技术研发人员：邵俊华,孔东波,张利娟,王亚洲,闫国锋,李海杰,郭飞,王郝为,龚国斌,闫志卫,韩飞,宋东亮,施艳霞,李渠成,谢佳庆
受保护的技术使用者：湖南法恩莱特新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12