本技術(shù)實施例涉及鈉離子電池，特別是涉及鈉離子電池和用電設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、鈉離子電池因兼具鈉資源豐富和成本低廉等優(yōu)勢，被認(rèn)為是儲能場景下非常具有潛力的候選者。但目前由于鈉離子電池存在循環(huán)性能較差、高溫存儲和循環(huán)脹氣等缺點，制約了其廣泛的應(yīng)用。鈉離子電池的性能主要取決于正極材料、負(fù)極材料和電解液。其中，電解液中通常添加一些添加劑，用于改善電解液的電化學(xué)性能，提高負(fù)極沉積質(zhì)量。以正極材料為鈉鎳鐵錳、負(fù)極材料為硬碳的鈉離子電池為例，電解液中的常用添加劑在化成或分容階段形成sei(solid?electrolyte?interphase，固體電解質(zhì)界面)膜覆蓋在硬碳負(fù)極表面，且添加劑在這個階段基本消耗完。然而，鈉離子電池的sei膜穩(wěn)定性不佳，sei膜后續(xù)無法得到有效修復(fù)；加之由于添加劑基本消耗完，正極不能有效形成和修復(fù)cei(cathodeelectrolyte?interphase，陰極電解質(zhì)界面)膜，影響電池體系長循環(huán)性能和高溫性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于此，本技術(shù)實施例提供一種鈉離子電池，該鈉離子電池的電解液包含特定的添加劑，可提升負(fù)極表面的成膜質(zhì)量，有效避免sei膜在循環(huán)過程中的不斷破裂和溶解，降低副反應(yīng)發(fā)生；同時也有利于在正極表面形成有效cei膜，抑制正極金屬離子溶出；以達(dá)到提升電池循環(huán)性能，高低溫存儲性能和降低產(chǎn)氣的目的。

2、具體地，本技術(shù)實施例第一方面提供一種鈉離子電池，所述鈉離子電池包括正極、負(fù)極、電解液和隔膜，所述負(fù)極包括負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料包括碳材料，所述碳材料的比表面積為a，單位為m2/g；所述電解液包括電解質(zhì)鹽、有機溶劑和添加劑，所述添加劑包括鈉鹽添加劑和有機添加劑，所述鈉鹽添加劑在所述電解液中的質(zhì)量百分含量為e，單位為％，所述e與所述a的數(shù)值比滿足：0.01≤e/a≤3.5；所述有機添加劑在所述電解液中的質(zhì)量百分含量為f，單位為％，所述f與所述a的數(shù)值比滿足：0.05≤f/a≤10。

3、需要說明的是，所述e與所述a的數(shù)值比是指在不考慮單位的情況下兩者的比值，例如，e為1％，a為0.5m2/g，那么e與a的數(shù)值比e/a＝1/0.5＝2。

4、同樣，所述f與所述a的數(shù)值比是指在不考慮單位的情況下兩者的比值，例如，f為2％，a為0.5m2/g，那么f與a的數(shù)值比f/a＝2/0.5＝4。

5、本技術(shù)實施例的鈉離子電池通過在電解液中加入鈉鹽添加劑和有機添加劑這兩類添加劑，并將兩類添加劑的加入量與負(fù)極的碳材料比表面積之比控制在適合的范圍，這樣，根據(jù)負(fù)極碳材料的比表面積大小選擇合理用量的添加劑，可指導(dǎo)設(shè)計電極材料和電解液搭配，避免電解液中添加劑用量不當(dāng)導(dǎo)致無法有效降低電解液與電極材料之間的副反應(yīng)、降低內(nèi)阻等問題，較好地實現(xiàn)碳材料性能和添加劑作用的良好平衡，從而更好地確保電池的電化學(xué)性能；其中，鈉鹽添加劑可在有機添加劑之前與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，鈍化負(fù)極表面，從而使得有機添加劑在負(fù)極表面的成膜質(zhì)量提升，有效避免sei膜在循環(huán)過程中的不斷破裂和溶解，減少負(fù)極與電解液接觸，降低副反應(yīng)發(fā)生概率；同時能夠使電池有適量的添加劑在正極表面形成有效cei膜，從而抑制正極金屬離子溶出；另外，適量的鈉鹽添加劑的加入還能減少有機添加劑的消耗量和消耗速度，提升電池循環(huán)性能，改進(jìn)高低溫存儲性能和降低電池產(chǎn)氣。

6、本技術(shù)實施方式中，所述鈉鹽添加劑在所述電解液中的質(zhì)量百分含量為0.05％-3％。電解液中適量鈉鹽添加劑的加入，能夠更好地鈍化負(fù)極表面，提升負(fù)極的sei膜成膜質(zhì)量，使sei膜能夠在電池循環(huán)過程中得到有效修復(fù)，同時也更有利于電池正極表面在循環(huán)過程中形成有效cei膜，從而更好地提升電池的長循環(huán)性能；適量的鈉鹽添加劑的加入還能減少有機添加劑的消耗量和消耗速度，改進(jìn)電池高低溫存儲性能，降低電池產(chǎn)氣。

7、本技術(shù)實施方式中，所述有機添加劑包括氟代碳酸酯，所述氟代碳酸酯在所述電解液中的質(zhì)量百分含量為0.1％-10％。氟代碳酸酯具有較低的最低未被占據(jù)分子軌道(lumo)能量，易優(yōu)先于其他電解液溶劑被還原，采用氟代碳酸酯作為有機添加劑可以在鈉離子電池負(fù)極表面形成一層高度結(jié)晶、且富含無機物組分的sei膜，從而有效保護(hù)負(fù)極，并保證界面處鈉離子的均勻快速遷移。將氟代碳酸酯的用量控制在上述的范圍可以更好地發(fā)揮氟代碳酸酯的成膜優(yōu)勢，更好地提升電池的循環(huán)性能等。

8、電解液中鈉鹽添加劑的質(zhì)量百分含量e，以及氟代碳酸酯的質(zhì)量百分含量f直接影響了鈉離子電池的正負(fù)極成膜性能，為了更好地在正負(fù)極表面成膜，提升電池性能，本技術(shù)實施方式中，使所述e與所述f的數(shù)值比滿足：0.01≤e/f≤8。

9、本技術(shù)實施方式中，所述碳材料的比表面積為0.5m2/g-15m2/g。負(fù)極碳材料具有適合的比表面積有利于負(fù)極具有更好的接受和釋放鈉離子的能力，使電池具有相對更佳的動力學(xué)性能；同時負(fù)極碳材料具有適合的比表面積意味著加入合適量的添加劑可以形成穩(wěn)定的sei膜，避免添加劑用量的使用不當(dāng)。

10、本技術(shù)實施方式中，所述鈉鹽添加劑包括雙草酸硼酸鈉(nabob)、二氟草酸硼酸鈉(nadfob)、二氟雙草酸磷酸鈉(nadfop)、二氟磷酸鈉(napo2f2)中的一種或多種。上述鈉鹽添加劑具有較高的還原成膜電位，可以優(yōu)先于有機添加劑與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，鈍化負(fù)極表面，從而使得有機添加劑在負(fù)極表面的成膜質(zhì)量提升，有效避免sei膜在循環(huán)過程中的不斷破裂和溶解，減少負(fù)極與電解液接觸，降低副反應(yīng)發(fā)生概率。

11、本技術(shù)實施方式中，所述氟代碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯(fec)、雙氟代碳酸乙烯酯(dfec)中的至少一種。上述兩種氟代碳酸酯具有良好的電極表面成膜性能，能夠有效保護(hù)電極，并保證電極與電解液界面處鈉離子的均勻快速遷移，提升電池動力學(xué)性能和循環(huán)性能。

12、本技術(shù)實施方式中，所述正極包括正極活性材料，所述正極活性材料包括層狀鈉過渡金屬氧化物、普魯士藍(lán)(白)類化合物、鈉聚陰離子型化合物中的至少一種。正極活性材料可以是選擇上述的一種或多種材料的組合，其中，層狀鈉過渡金屬氧化物正極材料和普魯士藍(lán)(白)類化合物正極材料均具有較高的比容量；鈉聚陰離子型化合物具有較高的電化學(xué)反應(yīng)穩(wěn)定性。

13、本技術(shù)一些實施方式中，所述正極活性材料包括層狀鈉過渡金屬氧化物，所述層狀鈉過渡金屬氧化物的比表面積為0.1m2/g-1.0m2/g，記為b；所述e與所述b的數(shù)值比滿足：0.1≤e/b≤15。將層狀鈉過渡金屬氧化物的比表面積控制在適合的范圍，有利于更好地平衡電池倍率性能與電池循環(huán)和存儲性能。將鈉鹽添加劑的質(zhì)量百分含量e與正極活性材料層狀鈉過渡金屬氧化物的比表面積b的數(shù)值比控制在適合的范圍，可以更好地實現(xiàn)層狀鈉過渡金屬氧化物性能和添加劑作用的良好平衡，更好地提升電池性能。

14、本技術(shù)實施方式中，所述層狀鈉過渡金屬氧化物在正極材料層中的質(zhì)量百分含量≥92％；所述層狀鈉過渡金屬氧化物材料的0.1c克容量大于或等于100mah/g；所述正極的壓實密度為2.9g/cm3-3.6g/cm3。將層狀鈉過渡金屬氧化物在正極材料層中的質(zhì)量含量控制在較高比例，有利于提升電池容量。選擇容量較大的正極活性材料，有利于提升電池的整體容量，提高充放電性能。適合的正極壓實密度，有利于電池在獲得較高能量密度的同時，具有較佳的其他性能。

15、本技術(shù)另一些實施方式中，所述正極活性材料包括普魯士藍(lán)(白)類化合物，所述普魯士藍(lán)(白)類化合物的比表面積為0.1m2/g-1.0m2/g，記為c；所述e與所述c的數(shù)值比滿足：0.1≤e/c≤15。將正極活性材料的比表面積控制在適合的范圍，有利于更好地平衡電池倍率性能與電池循環(huán)和存儲性能。將鈉鹽添加劑的質(zhì)量百分含量e與正極活性材料普魯士藍(lán)(白)類化合物的比表面積c的數(shù)值比控制在適合的范圍，可以更好地實現(xiàn)普魯士藍(lán)(白)類化合物性能和添加劑作用的良好平衡，更好地提升電池性能。

16、本技術(shù)實施方式中，所述普魯士藍(lán)(白)類化合物在正極材料層中的質(zhì)量百分含量≥92％；所述普魯士藍(lán)(白)類化合物材料的0.1c克容量大于或等于130mah/g；所述正極的壓實密度為1.2g/cm3-1.8g/cm3。將普魯士藍(lán)(白)類化合物在正極材料層中的質(zhì)量含量控制在較高比例，有利于提升電池容量。選擇容量較大的正極活性材料，有利于提升電池的整體容量，提高充放電性能。適合的正極壓實密度，有利于電池在獲得較高能量密度的同時，具有較佳的其他性能。

17、本技術(shù)另一些實施方式中，所述正極活性材料包括鈉聚陰離子型化合物，所述鈉聚陰離子型化合物的比表面積為5m2/g-25m2/g，記為d；所述e與所述d的數(shù)值比滿足：0.005≤e/d≤0.4。將正極活性材料的比表面積控制在適合的范圍，有利于更好地平衡電池倍率性能與電池循環(huán)和存儲性能。將鈉鹽添加劑的質(zhì)量百分含量e與正極活性材料鈉聚陰離子型化合物的比表面積d的數(shù)值比控制在適合的范圍，可以更好地實現(xiàn)鈉聚陰離子型化合物性能和添加劑作用的良好平衡，更好地提升電池性能。

18、本技術(shù)實施方式中，所述鈉聚陰離子型化合物在正極材料層中的質(zhì)量百分含量≥92％；所述鈉聚陰離子型化合物材料的0.1c克容量大于或等于100mah/g；所述正極的壓實密度為1.8g/cm3-2.8g/cm3。將鈉聚陰離子型化合物在正極材料層中的質(zhì)量含量控制在較高比例，有利于提升電池容量。選擇容量較大的正極活性材料，有利于提升電池的整體容量，提高充放電性能。適合的正極壓實密度，有利于電池在獲得較高能量密度的同時，具有較佳的其他性能。

19、本技術(shù)實施方式中，所述碳材料的0.1c克容量大于或等于230mah/g。選擇容量較大的碳材料作為負(fù)極活性材料，有利于提升電池的整體容量，提高充放電性能。

20、本技術(shù)實施方式中，所述碳材料包括天然石墨、人造石墨、中間相微碳球(mcmb)、硬碳、軟碳、多孔碳材料中的至少一種。本技術(shù)鈉離子電池的負(fù)極可以是包括上述的一種或多種碳材料。

21、本技術(shù)實施方式中，所述碳材料在所述負(fù)極材料層中的質(zhì)量百分含量≥93％；所述負(fù)極的壓實密度為0.9g/cm3-1.6g/cm3。適合的負(fù)極壓實密度，有利于電池在獲得較高能量密度的同時，具有較佳的其他性能。

22、本技術(shù)實施方式中，所述電解液還包括含硫的酯類化合物、腈類化合物、酸酐類化合物中的一種或多種。所述含硫的酯類化合物可以在正負(fù)極材料表面形成高質(zhì)量界面膜，提升鈉離子電池的高溫性能和抑制產(chǎn)氣；所述腈類化合物可以絡(luò)合正極材料中過渡金屬離子，降低過渡金屬離子的催化活性，減少過渡金屬離子溶解和提高電解液耐氧化性；所述酸酐類化合物可以在正負(fù)極材料表面成膜，降低正極材料堿性偏高引起的問題。

23、本技術(shù)實施方式中，所述含硫的酯類化合物在所述電解液中的質(zhì)量百分含量為1％-5％；所述腈類化合物在所述電解液中的質(zhì)量百分含量為1％-6％；所述酸酐類化合物在所述電解液中的質(zhì)量百分含量為0.05％-1％。將上述不同添加劑控制在適合含量，有利于在其發(fā)揮有益效果時，不會降低電池的其他性能。

24、本技術(shù)實施方式中，所述含硫的酯類化合物包括但不限于亞硫酸二甲酯、亞硫酸二乙酯、亞硫酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、甲烷二磺酸亞甲酯、1,3-丙磺酸內(nèi)酯、1,3-丙烯磺酸內(nèi)酯、1,4-丁磺酸內(nèi)酯、硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、4-甲基硫酸亞乙酯中的一種或多種。

25、本技術(shù)實施方式中，所述腈類化合物包括單腈化合物和/或多腈化合物。在一些實施方式中，所述單腈化合物包括但不限于乙腈、對甲基苯甲腈中的至少一種。在一些實施方式中，所述多腈化合物包括但不限于丁二腈、戊二腈、己二腈、1，2-二(2-氰乙氧基)乙烷、1，3，6-己烷三腈中的一種或多種。

26、本技術(shù)實施方式中，所述酸酐類化合物包括但不限于丁二酸酐、戊二酸酐、己二酸酐、順丁烯二酸酐、環(huán)磷酸酐中的一種或多種。

27、本技術(shù)實施方式中，所述電解質(zhì)鹽包括但不限于naclo4、nabf4、napf6、naasf6、nacf3so3、natdi、na[(cf3so2)2n]、na[(fso2)2n]和na[(cmf2m+1so2)(cnf2n+1so2)n]中的一種或多種，其中，m和n為自然數(shù)。

28、本技術(shù)實施方式中，所述電解質(zhì)鹽在所述電解液中的摩爾濃度為0.01mol/l-5.0mol/l。

29、本技術(shù)實施方式中，所述有機溶劑包括碳酸酯類溶劑、醚類溶劑、羧酸酯類溶劑中的一種或多種。

30、本技術(shù)實施例第二方面提供一種鈉離子電池的制備方法，包括：

31、提供正極極片、負(fù)極極片、隔膜和電解液；其中所述負(fù)極極片包括負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料包括碳材料，所述碳材料的比表面積為a，單位為m2/g；所述電解液包括電解質(zhì)鹽、有機溶劑和添加劑，所述添加劑包括鈉鹽添加劑和有機添加劑，所述鈉鹽添加劑在所述電解液中的質(zhì)量百分含量為e，單位為％；所述有機添加劑在所述電解液中的質(zhì)量百分含量為f，單位為％；

32、其中，控制所述e與所述a的數(shù)值比滿足：0.01≤e/a≤3.5，且所述f與所述a的數(shù)值比滿足：0.05≤f/a≤10；

33、將所述正極極片、負(fù)極極片、隔膜與所述電解液組裝得到鈉離子電池。

34、本技術(shù)實施例還提供一種用電設(shè)備，所述用電設(shè)備包括殼體、以及收容于所述殼體內(nèi)的電子元器件和電池，所述電池為所述電子元器件供電，所述電池包括本技術(shù)實施例第一方面所述的鈉離子電池，或第二方面所述制備方法制得的鈉離子電池。