电解液、其制备方法以及钠离子电池与流程

本发明属于钠离子电池领域，具体涉及一种电解液、其制备方法以及钠离子电池。

背景技术：

1、锂资源的短缺和锂离子电池存在的较大的安全隐患促进了研究者对钠离子电池的研究。由于钠离子电池具有和锂离子电池相似的充放电机理，并且所使用的原材料成本低，分布广泛，在性能方面具有优异的快充性能和高低温性能，受到了人们的广泛关注。不仅如此，钠离子电池相比于锂离子电池也更加的安全，钠离子电池的内阻高于锂离子电池，在短路的情况下瞬时发热量少，温升较低，热失控温度高于锂电池，具备更高的安全性。

2、虽然理论上来看，钠电安全性有一定保障，然而钠电在真正产业化之后，其安全性还需要市场的长期检验。不仅如此，提升钠电的续航里程和电池倍率性能、降低内阻等都是钠电池在大规模应用时需要攻克的技术难点，而这些技术“路障”也为其安全性注入了不确定因素。当前已有多种策略提升钠离子电池的安全，但是提升电池安全性能的策略均对钠离子电池的电化学性能产生不利影响，比如：高浓钠盐的引入会带来电解质的高黏度以及不良的离子迁移率，水系电解液需考虑析氢和析氧电势，会限制电极材料的选择，磷类电解液不利于电解液在负极成膜，势必影响电池的电化学性能。

3、目前已有多种方法可以提升钠离子电池的安全。第一种方法是制备高浓度钠盐电解质，高浓度盐有利于电解质在负极表面形成一层稳定的sei层，提高电解质与电极的界面兼容性和稳定性，此外高浓度盐也可以改善电解质的电化学稳定性，然而高浓度会带来电解质的高黏度以及不良的离子迁移率，并且会导致成本的急剧增加。第二种方法是开发水系电解质体系。电池在水介质中工作具有低成本和高安全性的特点，因此非常适合用于将来的储能器件。当使用硫酸钠(na2so4)或硝酸钠(nano3)作钠盐，使用去离子水作为溶剂，该组合物具有诸如高离子电导率和不燃性的优点。然而，电极材料的选择往往会受到析氢电势和吸氧电势的限制。第三种方法是使用阻燃性的磷酸酯类溶剂，该溶剂具有较好的阻燃性和较宽的电化学窗口，可是磷酸酯类溶剂会在碳基负极表面发生电化学分解，难以在负极表面形成稳定的sei膜，导致电池表现出较差的界面兼容性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种电解液、其制备方法以及钠离子电池。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种电解液，所述电解液的组分包括钠盐、酯类溶剂、添加剂、液态含氟双键单体以及引发剂。

4、优选地，包括下述质量份组分，钠盐11-15份，酯类溶剂35-50份，添加剂1-3份，液态含氟双键单体26.5-48.8份，引发剂0.02-0.05份。

5、优选地，包括下述质量份组分，钠盐11份，酯类溶剂45-48份，添加剂1份,液态含氟双键单体38-48份，引发剂0.05份。

6、所述的钠盐为六氟磷酸钠、高氯酸钠、双(三氟甲基磺酰基)亚胺钠中的其中一种或者至少两种混合。

7、所述的酯类溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯的其中一种或者至少两种混合；

8、优选地，所述的酯类溶剂为碳酸甲乙酯：碳酸乙烯酯：碳酸丙烯酯的混合物，其质量比为5：3：2。

9、所述的液态含氟双键单体为含氟丙烯酸酯类单体；

10、优选地，所述含氟丙烯酸酯类单体包含全氟辛基丙烯酸酯、丙烯酸六氟丁酯、全氟苯基甲基丙烯酸酯、2-氟丙烯酸甲酯、丙烯酸三氟乙酯的其中一种或者至少两种混合。

11、所述的引发剂为偶氮类引发剂，优选为偶氮二异丁腈。

12、所述的添加剂包含氟代碳酸乙烯酯(fec)、碳酸亚乙烯酯(vc)、丙烷磺内酯(ps)、硫酸乙烯酯(dtd)中的一种或者至少两种混合。

13、本发明还包括一种所述的电解液的制备方法，包括下述步骤：将钠盐、溶剂以及添加剂按照组分量混合均匀后，缓慢加入液态含氟双键单体，最后加入引发剂。

14、本发明还包括一种钠离子电池，包括所述的电解液。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、本发明提供一种兼顾性能与安全的钠离子电池电解液，在循环过程中液态含氟双键单体中的氟基团会参与电化学过程中的界面成膜，有助于形成富含naf的稳定的界面膜，提升钠离子电池的电化学性能，并且正常循环(25-45℃)中含双键的聚合物单体不会发生热聚合，而是以液体的状态存在，电导率适宜，保证电池的稳定循环。当电池发生持续性短路时，由于电池产热会引发电解液中的液态含氟双键单体发生热聚合产生绝缘性固体，使电池及时断路，正负极片分离从而阻断产热现象的进一步发生，该款电解液在保证电池稳定循环的同时，也保证了安全。

技术特征：

1.一种电解液，其特征在于，所述电解液的组分包括钠盐、酯类溶剂、添加剂、液态含氟双键单体以及引发剂。

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，包括下述质量份组分，钠盐11-15份，酯类溶剂35-50份，添加剂1-3份，液态含氟双键单体26.5-48.8份，引发剂0.02-0.05份。

3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，包括下述质量份组分，钠盐11份，酯类溶剂45-48份，添加剂1份,液态含氟双键单体38-48份，引发剂0.05份。

4.根据权利要求1-3之一所述的电解液，其特征在于，所述的钠盐为六氟磷酸钠、高氯酸钠、双(三氟甲基磺酰基)亚胺钠中的其中一种或者至少两种混合。

5.根据权利要求1-4之一所述的电解液，其特征在于，所述的酯类溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯的其中一种或者至少两种混合；

6.根据权利要求1-5之一所述的电解液，其特征在于，所述的液态含氟双键单体为含氟丙烯酸酯类单体；

7.根据权利要求1-6之一所述的电解液，其特征在于，所述的引发剂为偶氮类引发剂，优选为偶氮二异丁腈。

8.根据权利要求1-7之一所述的电解液，其特征在于，所述的添加剂包含氟代碳酸乙烯酯fec、碳酸亚乙烯酯vc、丙烷磺内酯ps、硫酸乙烯酯dtd中的一种或者至少两种混合。

9.权利要求1-8任一项所述的电解液的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：将钠盐、溶剂以及添加剂按照组分量混合均匀后，缓慢加入液态含氟双键单体，最后加入引发剂。

10.一种钠离子电池，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的电解液。

技术总结
本发明属于钠离子电池领域，具体涉及一种电解液、其制备方法以及钠离子电池。电解液包括钠盐、酯类溶剂、添加剂、液态含氟双键单体以及引发剂。本发明提供一种兼顾性能与安全的钠离子电池电解液，在循环过程中含氟丙烯酸酯类单体中的氟基团会参与电化学过程中的界面成膜，有助于形成富含NaF的稳定的界面膜，提升钠离子电池的电化学性能，并且正常循环(25‑45℃)中含双键的聚合物单体不会发生热聚合，而是以液体的状态存在，电导率适宜，保证电池的稳定循环。

技术研发人员：王雨晴,马洪运,邢彤,葛桂芳,耿伟光,陈超
受保护的技术使用者：力神（青岛）新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15