本發(fā)明涉及鈉離子電池，尤其涉及一種鈉離子電池電解液和鈉離子電池。

背景技術(shù)：

1、隨著化石能源的大量使用，全球的空氣污染逐漸加重。因此，綠色可再生能源發(fā)展受到廣泛關(guān)注，其中，負(fù)責(zé)儲(chǔ)存綠色能源的鋰離子及鈉離子電池發(fā)展迅速，已成功應(yīng)用在眾多領(lǐng)域。與鋰電池相比，鈉電池在國(guó)內(nèi)資源上儲(chǔ)量更為豐富，分布更為廣泛，同時(shí)價(jià)格低廉且穩(wěn)定，因此，近年來鈉電池被認(rèn)為是優(yōu)秀的替代品。

2、然而，在連續(xù)的充放電過程中鈉枝晶的生成會(huì)引起循環(huán)壽命降低的問題，因此，如何抑制鈉枝晶的形成提高電解液穩(wěn)定性和循環(huán)壽命是一個(gè)亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種鈉離子電池電解液和鈉離子電池。

2、本發(fā)明提出的一種鈉離子電池電解液，包括鈉鹽、有機(jī)溶劑、基礎(chǔ)添加劑、組合添加劑；所述的組合添加劑，包括含氟磷腈的化合物、含溴的苯環(huán)化合物。

3、本發(fā)明的鈉離子電解液中包括組合添加劑，可以在正負(fù)極表面形成抑制鈉枝晶生長(zhǎng)的固態(tài)電解質(zhì)界面層，從而提高鈉離子電池的電化學(xué)性能。

4、優(yōu)選地，所述的含氟磷腈的化合物，其結(jié)構(gòu)式如式i所示，

5、

6、所述的式i中r選自烷氧基、苯氧基、氟原子中的一種或多種。

7、更優(yōu)選地，所述的含氟磷腈的化合物選自化合物1～3中的任意一種：

8、

9、優(yōu)選地，所述的含溴的苯環(huán)化合物選自化合物4～6中的任意一種：

10、

11、本發(fā)明電解液中使用組合添加劑，含氟磷腈的化合物、含溴的苯環(huán)化合物聯(lián)用時(shí)，形成了含氟化鈉與溴化鈉的固體電解質(zhì)膜，一方面提升了界面膜的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性，提高了鈉離子擴(kuò)散速率，另一方面通過溴化鈉改變鈉的沉積形態(tài)和氟化鈉使鈉均勻沉積，共同作用抑制了鈉枝晶的形成，從而提升了電池的穩(wěn)定性及常、高溫循環(huán)性能。

12、優(yōu)選地，所述的基礎(chǔ)添加劑選自碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、1,3-丙烷磺內(nèi)酯、1,4-丁烷磺內(nèi)酯、甲烷磺酸亞甲酯、碳酸乙烯亞乙酯、碳酸苯乙烯酯中的一種或多種。

13、基礎(chǔ)添加劑的作用在于在正極或者負(fù)極界面形成sei/cei膜，防止溶劑或者鈉鹽在充放電過程中的氧化或還原，拓寬電解液的電化學(xué)窗口，改善電池的高電壓性能。

14、優(yōu)選地，所述的鈉鹽選自六氟磷酸鈉、四氟硼酸鈉、高氯酸鈉、雙草酸硼酸鈉、二氟草酸硼酸鈉、雙氟磺酰亞胺鈉、雙三氟甲烷磺酰亞胺鈉中的一種或多種。

15、鈉鹽的選擇有助于提升電解液的電導(dǎo)率，進(jìn)而改善電池的容量、效率。

16、優(yōu)選地，所述的有機(jī)溶劑選自環(huán)狀或鏈狀碳酸酯，環(huán)狀或線狀羧酸酯，環(huán)狀或線狀醚類中的一種或多種。

17、有機(jī)溶劑的作用在于溶解鈉鹽，提升電解液介電常數(shù)，降低電解液粘度，提高電解液體相電導(dǎo)率，降低電池內(nèi)阻，改善電池循環(huán)性能。

18、優(yōu)選地，所述的有機(jī)溶劑選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內(nèi)酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丁酸丙酯、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1，3-二氧環(huán)戊烷、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚中的一種或多種。

19、一種鈉離子電池電解液，按照質(zhì)量百分比計(jì)，包括6～40％鈉鹽、65～85％有機(jī)溶劑、0.5～10％基礎(chǔ)添加劑、1～12％組合添加劑。

20、鈉離子電池電解液中原料的質(zhì)量百分比在一定范圍內(nèi)有助于均衡各項(xiàng)物理性能及電性能，使得電解液的工作溫度范圍寬，介電常數(shù)高、粘度低，正負(fù)極界面上均勻成膜，可保證在不犧牲容量與首效的前提下，提升高溫?cái)R置與循環(huán)性能。

21、優(yōu)選地，所述的組合添加劑中含氟磷腈的化合物的質(zhì)量占電解液總質(zhì)量的0.5～6％；組合添加劑中含溴的苯環(huán)化合物的質(zhì)量占電解液總質(zhì)量的0.5～6％。

22、控制含氟磷腈的化合物、含溴的苯環(huán)化合物的質(zhì)量在一定范圍內(nèi)有助提升na+傳輸性能和界面膜穩(wěn)定性，抑制鈉枝晶的析出，可以達(dá)到較好的保護(hù)正負(fù)極的作用且添加劑消耗完全，改善鈉離子電池的高溫?cái)R置與常高溫循環(huán)性能。

23、一種鈉離子電池，包括正極片、負(fù)極片、隔膜和上述提及的鈉離子電池電解液。

24、本發(fā)明的有益效果在于：

25、本發(fā)明的鈉離子電池中使用含氟磷腈的化合物、含溴的苯環(huán)化合物的組合添加劑，組合添加劑參與電極材料表面的成膜反應(yīng)，形成了含氟化鈉和溴化鈉的電解質(zhì)膜，不僅提升了界面膜的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性，提高了鈉離子擴(kuò)散速率，且膜中的溴化鈉可調(diào)節(jié)鈉的沉積形態(tài)，氟化鈉使鈉均勻沉積，共同抑制了鈉枝晶的形成，改善了鈉離子電池在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性，提升高溫?cái)R置與常、高溫循環(huán)電性能。

技術(shù)特征：

1.一種鈉離子電池電解液，其特征在于，包括鈉鹽、有機(jī)溶劑、基礎(chǔ)添加劑、組合添加劑；所述的組合添加劑，包括含氟磷腈的化合物、含溴的苯環(huán)化合物。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其特征在于，所述的含氟磷腈的化合物，其結(jié)構(gòu)式如式i所示，

3.根據(jù)權(quán)利要求1～2任一項(xiàng)所述的電解液，其特征在于，所述的含氟磷腈的化合物選自化合物1～3中的任意一種：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其特征在于，所述的含溴的苯環(huán)化合物選自化合物4～6中的任意一種：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其特征在于，所述的基礎(chǔ)添加劑選自碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、1,3-丙烷磺內(nèi)酯、1,4-丁烷磺內(nèi)酯、甲烷磺酸亞甲酯、碳酸乙烯亞乙酯、碳酸苯乙烯酯中的一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其特征在于，所述的鈉鹽選自六氟磷酸鈉、四氟硼酸鈉、高氯酸鈉、雙草酸硼酸鈉、二氟草酸硼酸鈉、雙氟磺酰亞胺鈉、雙三氟甲烷磺酰亞胺鈉中的一種或多種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其特征在于，所述的有機(jī)溶劑選自環(huán)狀或鏈狀碳酸酯，環(huán)狀或線狀羧酸酯，環(huán)狀或線狀醚類中的一種或多種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其特征在于，按照質(zhì)量百分比計(jì)，包括6～40％鈉鹽、65～85％有機(jī)溶劑、0.5～10％基礎(chǔ)添加劑、1～12％組合添加劑。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解液，其特征在于，所述的組合添加劑中含氟磷腈的化合物的質(zhì)量占電解液總質(zhì)量的0.5～6％；組合添加劑中含溴的苯環(huán)化合物的質(zhì)量占電解液總質(zhì)量的0.5～6％。

10.一種鈉離子電池，其特征在于，包括正極片、負(fù)極片、隔膜和權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的電解液。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種鈉離子電池電解液和鈉離子電池，涉及鈉離子電池技術(shù)領(lǐng)域。一種鈉離子電池電解液，包括鈉鹽、有機(jī)溶劑、基礎(chǔ)添加劑、組合添加劑；所述的組合添加劑，包括含氟磷腈的化合物、含溴的苯環(huán)化合物。本發(fā)明的鈉離子電池中組合添加劑參與電極材料表面的成膜反應(yīng)，形成了含氟化鈉和溴化鈉的電解質(zhì)膜，提升了Na+傳輸性能和界面膜穩(wěn)定性，抑制了鈉枝晶的析出，改善了鈉離子電池的高溫?cái)R置與常高溫循環(huán)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：張飛天,劉欣,梁偉路
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6