[发明专利]一种安全的全磷酸基钠离子二次电池

说明书

本发明涉及一种安全的全磷酸基钠离子二次电池。该全磷酸基钠离子二次电池选用具有高热稳定的磷酸盐类化合物作为钠离子二次电池的正负极材料，并以非燃的磷酸酯或膦酸酯类作为电解液，所组成的全磷酸基钠离子电池负极兼容性好，电化学窗口宽，延后了正负极分解的起始温度，具有长的循环寿命、良好的电化学性能以及高的安全性。

技术领域

本发明涉及新能源材料及储能技术领域，特别涉及一种高安全、零应变钠离子二次电池制备方法。

背景技术

为了有效利用风能、太阳能、潮汐能等可再生能源，低成本、高安全的储能体系受到广泛关注。近年来，钠离子电池由于资源丰富、价格低廉等特点，逐渐成为储能领域的研究热点。然而，为了更好地满足实用化要求,钠离子电池还需要提升循环寿命、倍率性能、安全性能等等。

磷酸盐类化合物具有稳固的框架结构，从而有更高的循环性和安全性，如NaFePO₄、Na₃V₂(PO₄)₃、NaTi₂(PO₄)₃等材料，通常具有长循环寿命、良好的倍率性能。然而目前大部分钠离子二次电池都采用可燃的碳酸酯作为电解液，具有潜在的危险性。近年来的研究中通常采用水溶液来替换可燃磷酸酯电解液，如专利CN105489949A以含锌、钠的水溶液作为钠二次电池的电解液，然而水溶液电化学窗口较窄，氢氧析出等副反应及其对储钠电极材料的相互作用会影响钠离子电池充放电效率和循环稳定性。磷酸酯类化合物通常具有良好的阻燃性，目前大多数研究将其作为添加剂或共溶剂，制备难燃甚至不燃的锂离子电池电解液。如美国专利US6，589，697，US6，924，061，US6，589，697报道的磷酸三甲酯，磷酸三苯酯，磷酸三丁酯，三氟乙基磷酸酯等磷酸酯类作为电解液添加剂，降低了其可燃性。中国专利CN200710052150.7采用了一种或几种磷酸酯如甲基磷酸二甲酯，乙基磷酸二乙酯，乙基磷酸二甲酯作为溶剂添加剂或纯溶剂，得到了一种高效低毒阻燃的锂离子电池电解液。然而，磷酸酯类电解液直接用于钠离子电池，存在电化学窗口窄，与钠离子电池负极材料不兼容，对钠盐的溶解性差等问题，目前没有在钠离子电池电解液中作纯溶剂使用。若能研究提供一种高安全、零应变钠离子二次电池，解决其潜在安全问题，势必会推动其在储能领域的高速发展。

发明内容

针对现在钠离子二次电池存在的循环寿命短和安全性差的问题，本发明选用具有高热稳定的磷酸盐类化合物作为钠离子二次电池的正负极，并以非燃的磷酸酯或膦酸酯作为电解液，制备了一种高安全、长循环寿命、良好的电化学性能的全磷酸基钠离子二次电池。

本发明提供了如下述技术方案：