[发明专利]钠离子电池非水电解液及钠离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及钠离子电池领域，具体涉及一种钠离子电池非水电解液及包含该非水电解液的钠离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有工作电压高、循环寿命长、能量密度大和对环境友好等优点，被认为是市场应用最广泛和最具发展前景的二次电池。几十年来，锂离子电池在手机、笔记本、数码相机等便携式设备中的应用已处于主导地位。而随着电动汽车的大规模应用，对锂的需求也与日俱增，锂元素在地球上又属于稀缺金属，这必然会限制锂离子电池在未来的发展。因此，近年来在发展先进储能电池体系的研究中，钠离子电池引起了广泛的关注。首先，钠元素的资源储量丰富(在地壳中约含2.75％)。另外，钠与铝不发生合金化反应，可以采用廉价的铝箔替代铜箔作为负极集流体，进一步降低电池的成本。而从电化学原理上看，钠具有与锂相近的化学性能，钠离子电池与锂离子电池工作原理也十分相似。这种通过离子脱嵌的工作方式避免了枝晶生长等安全隐患。因此，从规模储能角度考虑，钠离子电池是最具竞争力的代锂体系。

对于钠离子电池，其正极常采用金属氧化物，负极常采用软碳或硬碳等碳材料。对于负极材料，我们常添加少量氟代碳酸乙烯酯(以下简称FEC)作为负极成膜剂，FEC在首次充放电的过程中能够先于电解液的其他溶剂成分分解，在负极表面形成稳定的SEI层，避免和减少电解液的还原分解，从而有效提高材料的循环性能和倍率性能。但是FEC在电解液中易分解形成氟化氢(以下简称HF)，中强酸HF会优先与碱性较强的正极发生反应，使得贮存和充放电的过程中有大量气体产生，从而导致钠离子电池的综合电化学性能较差。

发明内容

本发明的目的在于解决至少上述技术问题之一，提供一种钠离子电池非水电解液，该非水电解液中包含二腈或多腈功能添加剂，使得钠离子电池正极表面形成一层稳定的保护膜，抑制贮存和充放电的过程中气体的产生，从而改善钠离子电池的循环性能和安全寿命。

为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种钠离子电池的非水电解液，包括功能添加剂，所述功能添加剂为丁二腈、戊二腈、己二腈、已烷三腈中的一种或多种以使钠离子电池正极表面形成一层较稳定的保护膜。

作为上述方案的优选，所述功能添加剂在所述非水电解液中的含量为0.001wt％～30wt％。

作为上述方案的优选，所述功能添加剂在所述非水电解液中的含量为0.1wt％～10wt％。

作为上述方案的优选，还包括SEI成膜剂。

作为上述方案的优选，所述SEI成膜剂包含氟代碳酸乙烯酯，所述SEI成膜剂的添加量为0.1-10wt％，以使钠离子电池负极表面形成稳定的SEI膜，改善材料的循环性能和倍率性能。

作为上述方案的优选，还包括电解质和有机溶剂；其中，所述电解质为六氟磷酸钠或高氯酸钠，所述电解质的浓度为0.1-1.5mol/L；所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基乙基酯中的一种或多种。

作为上述方案的优选，所述有机溶剂包含的各组份及各组份体积比为碳酸乙烯酯：碳酸丙烯酯：碳酸二乙酯＝1:(0.2-2):(0.2-2)。

作为上述方案的优选，所述有机溶剂包含的各组份及各组份体积比为碳酸乙烯酯：碳酸二乙酯＝1:(0.2-2)。

本发明还提供一种钠离子电池，其特征在于，包括上述权利要求1-8任一所述的非水电解液。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例5中的电池A5与对比例1中的电池B1的循环性能对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

非水电解液的配制方法如下：

室温下，在手套箱中，将碳酸二甲酯(DEC)、碳酸乙烯酯(EC)以体积比1:1混合后形成溶剂，向溶剂中加入六氟磷酸钠(NaPF₆)配成混合液，再向混合液中加入2wt％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)，然后再加入2wt％的丁二腈，搅拌均匀即为本实施例中的非水电解液。