一种钠离子电池电解液及钠离子电池的制作方法

本发明属于二次电池，具体涉及一种钠离子电池电解液及钠离子电池。

背景技术：

1、钠离子电池与锂离子电池原理结构类似，与锂电相比，钠离子电池资源广、成本低且波动小，且具有宽温区和高安全的性能赋予替代潜力，随着钠离子电池技术的不断进步，钠离子电池将在我国能源体系占据重要席位，尤其在储能领域具备广阔的成长空间，因此，发展高性能、低成本的钠离子电池是决定其是否能够产业化的决定性因素。

2、现有的钠离子电池电解液中通常会加入一些添加剂，以提升电池的循环性能，例如，氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯等，但现有的添加剂主要为成膜添加剂，其作用原理是通过添加剂在负极表面的分解形成钝化膜以对负极材料和电解液起到保护作用，但是钝化膜的形成另一方面也会对电池的阻抗起到一定的提高作用，尤其是，现有的一些添加剂在成膜时存在竞争关系，在发挥各自作用的同时也会导致成膜效果的一些变化，致使成膜强度下降和成膜厚度增加等一些不利情况的发生，进而导致电池高温性能的不足，以及阻抗的提高，阻抗的提高进一步劣化了电池的低温性能和倍率性能。

技术实现思路

1、针对现有钠离子电池存在电池高温性能的不足和阻抗较高的问题，本发明提供了一种钠离子电池电解液及钠离子电池。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

3、一方面，本发明提供了一种钠离子电池电解液，包括钠盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯和1,3-丙烯磺酸内酯，所述钠盐包括主钠盐和二氟磷酸钠；

4、所述钠离子电池电解液满足以下条件：

5、0.3≤(a+b+c)*100/d≤7，且1≤a≤5，0.5≤b≤2，1≤c≤3，100≤d≤1000；

6、其中，a为钠离子电池电解液中氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量，单位为％；

7、b为钠离子电池电解液中1,3-丙烷磺酸内酯的质量百分含量，单位为％；

8、c为钠离子电池电解液中1,3-丙烯磺酸内酯的质量百分含量，单位为％；

9、d为钠离子电池电解液中二氟磷酸钠的质量含量，单位为ppm。

10、可选的，所述钠离子电池电解液满足以下条件：

11、0.6≤(a+b+c)*100/d≤5.7。

12、可选的，所述钠离子电池电解液中氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量a为2％～4％。

13、可选的，所述钠离子电池电解液中1,3-丙烷磺酸内酯的质量百分含量b为1％～2％。

14、可选的，所述钠离子电池电解液中1,3-丙烯磺酸内酯的质量百分含量c为1.5％～2.5％。

15、可选的，所述钠离子电池电解液中二氟磷酸钠的质量含量d为150～800ppm。

16、可选的，所述主钠盐包括高氯酸钠、四氟硼酸钠、六氟磷酸钠、三氟乙酸钠、四苯硼酸钠、三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠)和双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的至少一种；

17、优选的，以所述钠离子电池电解液的总重量为100％计，所述主钠盐的质量百分含量为8％～14％。

18、可选的，所述添加剂还包括硫酸乙烯酯、1,4-丁烷磺酸内酯和双氟代碳酸乙烯酯中的至少一种；

19、以所述非水电解液的总质量为100％计，所述添加剂的质量百分含量为2.5％～10％。

20、可选的，所述非水有机溶剂包括碳酸酯类、羧酸酯类和醚类中的至少一种。

21、可选的，所述碳酸酯类包括碳原子数3～5的环状或链状碳酸酯，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、碳酸亚丁酯中的至少一种；所述链状碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯中的至少一种；

22、所述羧酸酯类包括碳原子数2～6的羧酸酯，所述羧酸酯包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯中的至少一种；

23、所述醚类包括碳原子数4～10的环状醚或链状醚，所述环状醚包括1,3-二氧戊烷、1,4-二氧惡烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃，2-三氟甲基四氢呋喃中的至少一种；所述链状醚包括二甲氧基甲烷、1,2-二甲氧基乙烷、二甘醇二甲醚中的至少一种；

24、以所述电解液的质量为100％计，所述非水有机溶剂的质量百分含量为70％～92％。

25、另一方面，本发明提供了一种钠离子电池，包括正极、负极以及如上所述的钠离子电池电解液。

26、根据本发明提供的钠离子电池电解液，添加了氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯和1,3-丙烯磺酸内酯作为添加剂，氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯和1,3-丙烯磺酸内酯会共同参与负极表面钝化膜的形成，同时，在钠盐中加入了少量的二氟磷酸钠，发明人通过研究发现，二氟磷酸钠对于氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯和1,3-丙烯磺酸内酯在负极上的成膜作用具有较为明显的调控作用，尤其是，当所述钠离子电池电解液中氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量a、1,3-丙烷磺酸内酯的质量百分含量b、1,3-丙烯磺酸内酯的质量百分含量c和钠离子电池电解液中二氟磷酸钠的质量含量d满足条件：0.3≤(a+b+c)*100/d≤7，且1≤a≤5，0.5≤b≤2，1≤c≤3，100≤d≤1000时，氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯和二氟磷酸钠通过共同参与成膜，形成的钝化膜具有较好的高温稳定性、较低的厚度和较好的离子电导率，能够有效提高钠离子电池的高温存储和高温循环性能，同时有效降低电池阻抗，避免形成的钝化膜对于电池低温性能和倍率性能的影响。

技术特征：

1.一种钠离子电池电解液，其特征在于，包括钠盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯和1,3-丙烯磺酸内酯，所述钠盐包括主钠盐和二氟磷酸钠；

2.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠离子电池电解液满足以下条件：

3.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠离子电池电解液中氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量a为2％～4％。

4.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠离子电池电解液中1,3-丙烷磺酸内酯的质量百分含量b为1％～2％。

5.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠离子电池电解液中1,3-丙烯磺酸内酯的质量百分含量c为1.5％～2.5％。

6.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠离子电池电解液中二氟磷酸钠的质量含量d为150～800ppm。

7.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述主钠盐包括高氯酸钠、四氟硼酸钠、六氟磷酸钠、三氟乙酸钠、四苯硼酸钠、三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠)和双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的至少一种；

8.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂还包括硫酸乙烯酯、1,4-丁烷磺酸内酯和双氟代碳酸乙烯酯中的至少一种；

9.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂包括碳酸酯类、羧酸酯类和醚类中的至少一种；

10.一种钠离子电池，其特征在于，包括正极、负极以及如权利要求1～9任意一项所述的钠离子电池电解液。

技术总结
为克服现有钠离子电池存在电池高温性能的不足和阻抗较高的问题，本发明提供了一种钠离子电池电解液，包括钠盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、1,3‑丙烷磺酸内酯和1,3‑丙烯磺酸内酯，所述钠盐包括主钠盐和二氟磷酸钠；所述钠离子电池电解液满足以下条件：0.3≤(a+b+c)*100/d≤7，且1≤a≤5，0.5≤b≤2，1≤c≤3，100≤d≤1000。同时，本发明还公开了包括上述钠离子电池电解液的钠离子电池。本发明提供的钠离子电池电解液能够有效提高钠离子电池的高温存储和高温循环性能，同时有效降低电池阻抗，避免形成的钝化膜对于电池低温性能和倍率性能的影响。

技术研发人员：刘中波,刘杨,敖小虎,郑仲天
受保护的技术使用者：深圳新宙邦科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13