一种钠离子电池电解液和钠离子电池的制作方法

本申请涉及电池，特别涉及一种钠离子电池电解液和钠离子电池。

背景技术：

1、随着社会经济的迅速发展，能源与环境成为人们日益关注的焦点。锂离子电池作为绿色环保的储能器件，因其具有能量密度高，循环寿命长，污染小等优势，在电子消费、储能及电动汽车领域得到了广泛应用。然而，锂在地壳中的含量仅为17ppm，其储量极低且分布不均，导致锂离子电池价格不断飙升，已无法满足上述领域的应用需求。

2、相比锂而言，钠的储量丰富，分布广泛，提炼过程简单，且钠离子电池与锂离子电池具有类似的工作原理和电池构件；因而，钠离子电池得到越来越广泛的关注。钠离子电池主要由正极材料、电解液、负极材料、隔膜以及集流体等部分共同组成。其中，正极材料是制约钠离子电池性能的关键部分，也是钠离子电池研究的重点方向。然而，在高电压下正极金属离子容易溶出，特别是在高温环境中，正极金属离子的溶出会进一步加剧，导致正极材料遭到破坏，溶出的金属离子还会通过电解液迁移至负极，进而沉积在负极，导致钠离子电池性能衰减。因此，亟需解决钠离子电池正极金属离子容易溶出的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述问题，本申请提供一种钠离子电池电解液和钠离子电池，该钠离子电池电解液能够解决正极材料金属离子溶出的问题。具体技术方案如下：

2、一方面，本申请提供一种钠离子电池电解液，包括钠盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括氨羧络合剂和正极成膜剂。

3、可能的实施方式中，所述钠离子电池电解液满足下述特征中的至少其一：

4、以所述钠离子电池电解液的总质量为基准，所述钠盐的质量百分含量为5-20％；

5、以所述钠离子电池电解液的总质量为基准，所述正极成膜剂的质量百分含量为0.5-3％；

6、以所述钠离子电池电解液的总质量为基准，所述氨羧络合剂的质量百分含量为0.01-0.1％。

7、可能的实施方式中，所述正极成膜剂包括三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅基)亚磷酸酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三苯酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸、二氟草酸硼酸钠、二氟磷酸钠、己二腈、丁二腈、乙二醇双(丙腈)醚、己烷三腈中的一种或多种。

8、可能的实施方式中，所述正极成膜剂包括三(三甲基硅基)亚磷酸酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三苯酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸中的一种或多种。

9、可能的实施方式中，所述氨羧络合剂包括氨三乙酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四丙酸、1,2-环己二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸、乙二醇双(2-氨基乙醚)四乙酸和2-羟乙基乙二胺中的一种或多种。

10、可能的实施方式中，所述添加剂还包括负极成膜剂。

11、可能的实施方式中，以所述钠离子电池电解液的总质量为基准，所述负极成膜剂的质量百分含量为0.5-5％。

12、可能的实施方式中，所述负极成膜剂包括氟代碳酸乙烯酯、氟代乙酸苯酯、1,2-双(甲基二氟硅基)乙烷、烯丙基三(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、碳酸乙烯酯、1，3-丙烷磺酸内酯，1，3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯中的一种或多种。

13、另一方面，本申请提供一种钠离子电池，包括前述的钠离子电池电解液。

14、可能的实施方式中，所述钠离子电池的正极材料为硫酸铁钠。

15、基于上述技术方案，本申请具有以下有益效果：

16、本申请提供的钠离子电池电解液，包括钠盐、非水有机溶剂和添加剂，采用的添加剂包括氨羧络合剂和正极成膜剂。当钠离子电池处于高电压下时，正极材料中的金属离子容易溶出，氨羧络合剂此时能够迅速发挥络合作用，与溶出的金属离子络合形成金属络合物并吸附在正极表面，抑制金属离子溶出，保护正极材料，同时也避免其进一步迁移至负极侧，对负极材料造成破坏；另一方面，正极成膜剂能够与氨羧络合剂相互配合，在正极表面生成正极保护膜(以下称cei膜)，进一步对正极材料进行保护，减少正极金属离子的溶出，从而提升电池性能。

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，所述添加剂包括氨羧络合剂和正极成膜剂。

2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠离子电池电解液满足下述特征中的至少其一：

3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池电解液，其特征在于，所述正极成膜剂包括三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅基)亚磷酸酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三苯酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸、二氟草酸硼酸钠、二氟磷酸钠、丁二腈、乙二醇双(丙腈)醚、己烷三腈中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池电解液，其特征在于，所述正极成膜剂包括三(三甲基硅基)亚磷酸酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三苯酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池电解液，其特征在于，所述氨羧络合剂包括氨三乙酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四丙酸、1,2-环己二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸、乙二醇双(2-氨基乙醚)四乙酸和2-羟乙基乙二胺中的一种或多种。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种钠离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂还包括负极成膜剂。

7.根据权利要求6所述的一种钠离子电池电解液，其特征在于，以所述钠离子电池电解液的总质量为基准，所述负极成膜剂的质量百分含量为0.5-5％。

8.根据权利要求6所述的一种钠离子电池电解液，其特征在于，所述负极成膜剂包括氟代碳酸乙烯酯、氟代乙酸苯酯、1,2-双(甲基二氟硅基)乙烷、烯丙基三(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、碳酸乙烯酯、1，3-丙烷磺酸内酯，1，3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯中的一种或多种。

9.一种钠离子电池，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的钠离子电池电解液。

10.根据权利要求9所述的钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池的正极材料为硫酸铁钠。

技术总结
本申请涉及电池技术领域，特别涉及一种钠离子电池电解液和钠离子电池。本申请提供的一种钠离子电池电解液，包括钠盐、非水有机溶剂和添加剂，采用的添加剂包括氨羧络合剂和正极成膜剂。当钠离子电池处于高电压下时，正极材料中的金属离子容易溶出，氨羧络合剂此时能够迅速发挥络合作用，与溶出的金属离子络合形成金属络合物并吸附在正极表面，抑制金属离子溶出，保护正极材料，同时也避免其进一步迁移至负极侧，对负极材料造成破坏；另一方面，正极成膜剂能够与氨羧络合剂相互配合，在正极表面生成正极保护膜，进一步对正极材料进行保护，减少正极金属离子的溶出，从而提升电池性能。

技术研发人员：刘天雷,孔明哲,魏佳骏,李勇
受保护的技术使用者：江苏众钠能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21