一种基于四氢呋喃溶剂的钠离子电池低温电解液及应用

本发明属于钠离子电池，具体涉及一种基于四氢呋喃溶剂的钠离子电池低温电解液及应用。

背景技术：

1、随着钠离子电池研究的火热进行，在锂离子电池电解质中常见的碳酸酯类溶剂与钠离子电池电极兼容性差的问题已广为人知，而作为代替的醚类溶剂也存在着正极匹配困难，以及钠盐溶解度随温度变化大的问题。

2、在钠离子电池电解质的相关研究中，普遍选择的正极材料是磷酸钒钠材料，负极材料常用的有硬碳、钠金属、锡等。对于不同的电极材料，电解质都要做出相应的调整以更好地适配电极材料的特性。在低温环境中，常规的钠离子电池电解质会发生粘度升高、钠盐析出甚至电解质凝固等问题，这会导致钠离子在电解质体相和电极-电解质界面等处的迁移阻力增大，进而导致过电位升高、充放电时电解质分解加剧、钠枝晶生长等问题，并最终使电池发生严重的容量衰减甚至失效。

3、目前，专利cn115051034a提出了以四氢呋喃/2甲基四氢呋喃为溶剂的电解液，有效改善了钠离子的低温传输和扩散性质，改善了为硬碳、金属铋、金属锡负极材料的低温性能，但该体系对正极材料适配性相对较差，难以投入实际应用。

4、因此，如何制备能够更好地兼容钠离子电池正极材料、并在较宽的温度范围内保持稳定的电解质是当今钠离子电池电解质研究的重点之一。

技术实现思路

1、本发明的目的是：解决现有电解液体系对正极材料适配性相对较差的问题，提供一种基于四氢呋喃溶剂的钠离子电池低温电解液及应用，使得电解液在常温及低温环境中均可充分发挥磷酸钒钠正极、钠金属负极以及硬碳负极材料的性能。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于四氢呋喃溶剂的钠离子电池低温电解液，所述低温电解液由导电钠盐和有机溶剂混合静置，使导电钠盐充分溶解后制备得到；

3、其中，所述导电钠盐为六氟磷酸钠、双（三氟甲基磺酰）亚胺钠和双氟磺酰亚胺钠中的一种或两种组合；

4、所述有机溶剂为四氢呋喃与磷酸三乙酯或氟代碳酸乙烯酯的混合溶剂，混合溶剂中两者的体积比为1:1～4:1。

5、所述导电钠盐在低温电解液中的浓度为0.3~1mol/l。

6、优选的，所述导电钠盐为六氟磷酸钠和双氟磺酰亚胺钠的复合钠盐。

7、优选的，所述有机溶剂为四氢呋喃与磷酸三乙酯的混合溶剂，混合溶剂中两者的体积比为1:1。

8、本发明还公开一种低温电解液在钠离子电池中的应用。

9、所述钠离子电池的正极材料为磷酸钒钠，负极材料为钠金属或硬碳。

10、所述钠离子电池的应用温度为-30℃～25℃。

11、本发明的有益效果是：

12、1）本发明的电解液在常温及低温环境中均可充分发挥磷酸钒钠正极、钠金属负极以及硬碳负极材料的性能，解决现有电解液体系对正极材料适配性相对较差的问题，提高钠电池材料的性能。

13、2）通过使用本发明提供的低温钠离子电池电解液，可以使磷酸钒钠(nvp)正极和硬碳(hc)负极材料在-30~25℃范围内表现出良好的循环稳定性和较高的容量，在低温-30℃时，相比于常温下仍能够保持70.1%的容量；并在钠(na)金属负极表面形成稳定的sei膜，抑制钠枝晶的生长，从而提高了低温下钠离子电池电极材料的容量保持率和循环稳定性。

技术特征：

1.一种基于四氢呋喃溶剂的钠离子电池低温电解液，其特征在于：所述低温电解液由导电钠盐和有机溶剂混合静置，使导电钠盐充分溶解后制备得到；

2.根据权利要求1所述的一种基于四氢呋喃溶剂的钠离子电池低温电解液，其特征在于：所述导电钠盐在低温电解液中的浓度为0.3~1mol/l。

3.根据权利要求1所述的一种基于四氢呋喃溶剂的钠离子电池低温电解液，其特征在于：优选的，所述导电钠盐为六氟磷酸钠和双氟磺酰亚胺钠的复合钠盐。

4.根据权利要求1所述的一种基于四氢呋喃溶剂的钠离子电池低温电解液，其特征在于：优选的，所述有机溶剂为四氢呋喃与磷酸三乙酯的混合溶剂，混合溶剂中两者的体积比为1:1。

5.根据权利要求1-4中任一所述的低温电解液在钠离子电池中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述钠离子电池的正极材料为磷酸钒钠，负极材料为钠金属或硬碳。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述钠离子电池的应用温度为-30℃～25℃。

技术总结
本发明公开了一种基于四氢呋喃溶剂的钠离子电池低温电解液及应用，属于钠离子电池技术领域；该低温电解液由导电钠盐和有机溶剂混合静置，使导电钠盐充分溶解后制备得到；导电钠盐为六氟磷酸钠、双（三氟甲基磺酰）亚胺钠和双氟磺酰亚胺钠中的一种或两种组合；有机溶剂为四氢呋喃与磷酸三乙酯或氟代碳酸乙烯酯的混合溶剂，混合溶剂中两者的体积比为1:1～4:1；所述导电钠盐在低温电解液中的浓度为0.3~1mol/L。本发明的电解液在常温及低温环境中均可充分发挥磷酸钒钠正极、钠金属负极以及硬碳负极材料的性能，解决现有电解液体系对正极材料适配性相对较差的问题，使用本发明电解液的磷酸钒钠电池在低温‑30℃时，相比于常温下仍能够保持70.1%的容量。

技术研发人员：陈仕谋,周洛缘,肖莹,万爽,于青涛
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8