本發(fā)明屬于鈉離子電池，具體涉及一種用于鈉離子電池快充電解液的制備方法與應用。

背景技術：

1、隨著鋰離子電池(libs)市場的快速增長，鋰資源的有限性引起了人們的關注。可充電鈉離子電池(sibs)由于其豐富的儲量和低氧化還原電位(與標準氫電極相比為-2.71v)，是一種十分有前景的儲能技術。

2、近年來，人們致力于研究大倍率鈉離子電池系統(tǒng)以取代鋰離子電池在電子通訊以及新能源汽車行業(yè)的統(tǒng)領地位。大倍率鈉離子電池的研發(fā)對可支持大倍率鈉離子電池運行的電解液提出了重大的挑戰(zhàn)，因此，研究可以支持大倍率鈉離子電池運行的電解液十分重要，其中限制快速充電的關鍵因素，重點是溶劑化na+液體擴散、溶劑化na+脫溶、na+通過固體電解質界面(sei)擴散和電極電荷轉移，同時在大倍率放電的情況下電池內部的溫度會快速升高，高溫環(huán)境下容易加速電解液的分解，導致更多的副反應發(fā)生，設計一種電解質使鈉離子電池在兩個關鍵性能上具有高度兼容性是很有必要的：高溫循環(huán)性能、高溫大倍率充放電性能。通過添加少量的能夠發(fā)揮特殊作用的添加劑可以大幅度提升電池的循環(huán)倍率性能，是設計電解液的一種常用的手段。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于鈉離子電池快充電解液的制備方法，以降低資源消耗為基礎，結合新型電解液的發(fā)展趨勢，致力于提高鈉離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性和解決鈉離子電池在高溫和大倍率下所面臨的問題。

2、本發(fā)明為了解決上述技術問題，采用以下的技術方案：

3、一種用于鈉離子電池快充電解液的制備方法，包括鈉鹽、有機溶劑和組合添加劑，組合添加劑包括成膜添加劑和輔助添加劑，成膜添加劑為酯類，輔助添加劑為砜類。

4、進一步地，鈉鹽包括高氯酸鈉（naclo4）、六氟磷酸鈉（napf6）、三氟甲基磺酸鈉（naotf）、雙（氟磺酰）亞胺鈉（nafsi）、雙三氟甲烷磺酰亞胺鈉（natfsi）、四氟硼酸鈉（nabf4）、二氟磷酸鈉（napo2f2）、二氟草酸硼酸鈉（nadfob）、雙草酸硼酸鈉（nabob）中的任意一種或至少兩種的組合。

5、進一步地，鈉鹽的濃度為0.8~1.5?mol/l。

6、進一步地，溶劑為碳酸乙烯酯（ec）、碳酸丙烯酯（pc）、碳酸二甲酯（dmc）、碳酸二乙酯（dec）、碳酸甲乙酯（emc）中的至少一種。

7、進一步地，成膜添加劑為碳酸亞乙烯酯（vc）、1,3丙磺內酯（ps）、亞硫酸乙烯酯（es）、碳酸乙烯亞乙酯（vec）、氟代碳酸乙烯酯（fec）、三炔丙基磷酸酯（tpp）、硫酸乙烯酯（dtd）中的至少一種。

8、進一步地，成膜添加劑在電解液中的質量百分比含量為1%~5%。

9、進一步地，輔助添加劑為二苯基砜（dps）、雙（4-氟苯基）砜（bfs）、二乙烯基砜（dvs）、苯基乙烯基砜（pvs）中的至少一種。

10、進一步地，輔助添加劑在電解液中的質量百分比含量為0.5%~3%。

11、進一步地，其制備方法如下：s1，在充滿氬氣氣氛的手套箱條件下，水分和氧氣小于0.01?ppm，將鈉鹽、有機溶劑依次混合，充分攪拌，靜置6?h，得到澄清透明的預純化溶液；s2，將添加劑溶解到步驟s1所得到的澄清透明的預純化溶液中，靜置6?h；s3，將分子篩加入步驟s2所得到的預純化溶液中，靜置6?h，最后去除分子篩得到鈉離子電池快充電解液。

12、進一步地，分子篩為3??或4??分子篩。

13、本發(fā)明還提供一種鈉離子電池快充電解液在高性能鈉離子電池中的應用。

14、進一步地，高性能鈉離子電池包括，正極片、隔膜、本發(fā)明所述的快充電解液以及負極片組成。

15、進一步地，正極片為普魯士藍（pb）。

16、進一步地，隔膜為玻璃纖維和纖維素。

17、進一步地，負極片為鈉片（na）和硬碳（hc）。

18、本發(fā)明的有益之處在于：

19、本發(fā)明篩選采用砜類有機化合物作為電解液的輔助添加劑，可以顯著的提升鈉離子電池在常溫和高溫下的快速充放電性能，該砜類輔助添加劑可以優(yōu)化電極/電解質界面的成分，形成更加導電的sei/cei，使得鈉離子可以快速通過固態(tài)電解質界面，優(yōu)化后的電解液可以使得電池可以在高溫下穩(wěn)定存在，減少電池在高溫下的副反應，因此，本發(fā)明提出的電解液表現(xiàn)出更高的電化學穩(wěn)定性和溫度響應性，可以顯著提升pb||na扣式電池的循環(huán)和倍率性能，以及電池本身的穩(wěn)定性，可以減少電解液在高壓下的副反應的發(fā)生，擁有更寬的電化學窗口，顯著提升了電池的安全性能。在軟包電池中也表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學穩(wěn)定性。為實現(xiàn)鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化提供了可行性方案。

技術特征：

1.一種用于鈉離子電池快充電解液的制備方法，其特征在于：包括鈉鹽、有機溶劑和組合添加劑，組合添加劑包括成膜添加劑和輔助添加劑，成膜添加劑為酯類，輔助添加劑為砜類。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于鈉離子電池快充電解液的制備方法，其特征在于：鈉鹽包括高氯酸鈉（naclo4）、六氟磷酸鈉（napf6）、三氟甲基磺酸鈉（naotf）、雙（氟磺酰）亞胺鈉（nafsi）、雙三氟甲烷磺酰亞胺鈉（natfsi）、四氟硼酸鈉（nabf4）、二氟磷酸鈉（napo2f2）、二氟草酸硼酸鈉（nadfob）、雙草酸硼酸鈉（nabob）中的任意一種或至少兩種的組合，鈉鹽的濃度為0.8~1.5?mol/l。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于鈉離子電池快充電解液的制備方法，其特征在于，溶劑為碳酸乙烯酯（ec）、碳酸丙烯酯（pc）、碳酸二甲酯（dmc）、碳酸二乙酯（dec）、碳酸甲乙酯（emc）中的至少一種。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于鈉離子電池快充電解液的制備方法，其特征在于，成膜添加劑為碳酸亞乙烯酯（vc）、1,3丙磺內酯（ps）、亞硫酸乙烯酯（es）、碳酸乙烯亞乙酯（vec）、氟代碳酸乙烯酯（fec）、三炔丙基磷酸酯（tpp）、硫酸乙烯酯（dtd）中的至少一種。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于鈉離子電池快充電解液的制備方法，其特征在于，成膜添加劑在電解液中的質量百分比含量為1%~5%。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種用于鈉離子電池快充電解液的制備方法，其特征在于：輔助添加劑為二苯基砜（dps）、雙（4-氟苯基）砜（bfs）、二乙烯基砜（dvs）、苯基乙烯基砜（pvs）中的至少一種。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種用于鈉離子電池快充電解液的制備方法，其特征在于：輔助添加劑在電解液中的質量百分比含量為0.5%~3%。

8.根據(jù)權利要求1至7任意一項所述的一種用于鈉離子電池快充電解液的制備方法，其特征在于：其制備方法如下：s1，在充滿氬氣氣氛的手套箱條件下，水分和氧氣小于0.01ppm，將鈉鹽、有機溶劑依次混合，充分攪拌，靜置6?h，得到澄清透明的預純化溶液；s2，將添加劑溶解到步驟s1所得到的澄清透明的預純化溶液中，靜置6?h；s3，將分子篩加入步驟s2所得到的預純化溶液中，靜置6?h，最后去除分子篩得到所述鈉離子電池快充電解液。

9.根據(jù)權利要求8所述的一種用于鈉離子電池快充電解液的制備方法，其特征在于，分子篩為3??或4??分子篩。

10.一種如權利要求1-7任一項所述的快充電解液在鈉離子電池中的應用。

技術總結
本發(fā)明提供了一種用于鈉離子電池快充電解液的制備方法，包括鈉鹽、有機溶劑和組合添加劑，組合添加劑包括成膜添加劑和輔助添加劑，成膜添加劑為酯類，輔助添加劑為砜類。本發(fā)明還提供上述電解液在高溫鈉離子電池中的應用。本發(fā)明中的砜類電解液輔助添加劑，可干預固態(tài)電解質膜的生成，顯著降低界面的副反應，形成更加穩(wěn)定的電極/電解液界面膜，提升電池的電化學反應的穩(wěn)定性，可顯著提升電池在的常溫和高溫下的快速充電性能，此外，本發(fā)明還提供上述電解液在軟包鈉離子電池中的應用。為實現(xiàn)鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化提供了可行性方案。

技術研發(fā)人員：侴術雷,李麗,姚鎮(zhèn)強
受保護的技術使用者：溫州鈉術新能源科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/5