[发明专利]电解液、钠离子二次电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种电解液、钠离子二次电池及其制备方法，涉及电池技术领域，电解液包括电解质和溶剂，所述电解质包括至少两种不同阴离子的钠盐；钠离子二次电池包括正极、负极、隔膜和本发明提供的电解液，改善了现有的钠离子双离子电池的容量较低和倍率性能较差的技术问题，本发明提供的钠离子二次电池不仅提高了钠离子双离子电池的能量密度，改善了倍率性能，而且以廉价易得的钠离子作为电化学反应的主体，显著提高了电池的环境相容性，降低了电池的成本。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电解液、钠离子二次电池及其制备方法。

背景技术

二次电池也称为可充电电池，是一种可重复充放电、使用多次的电池。相比于不可重复使用的一次电池，二次电池具有使用成本低、对环境污染小的优点。目前主要的二次电池技术中尤其以锂离子电池应用最为广泛，日常使用的手机、笔记本电脑、数码相机等都是以锂离子电池为电源。锂离子电池的核心组成部件通常包含正极、负极和电解液，它通过发生在正极、负极与电解液界面上的离子传输与电子传输相分离的氧化还原反应来实现电能存储与释放。充电时，锂离子从正极活性材料中脱出，嵌入负极活性材料；放电时，锂离子从负极活性材料脱出而嵌入到正极活性材料中。商用的锂离子电池是以过渡金属氧化物或聚阴离子型金属化合物为正极活性材料，以石墨或碳为负极活性材料，酯类电解液或聚合物凝胶为电解液。正极活性材料中包含过渡金属元素，这一方面使得材料的制备成本增加，另一方面也使得电池废弃后对环境的潜在危害加大。

当前业内正在积极研发环境友好、能量密度高的新型二次电池技术。其中一种双离子电池尤其值得关注，这种电池以石墨类层状材料作为正极、负极仍采用传统锂离子电池负极材料，完全不含过渡金属元素。充电时，电解液中的阴离子嵌入正极石墨材料中，锂离子则嵌入负极材料中或者与负极材料合金化；放电时，阴离子从正极材料脱出，锂离子从负极材料脱出，但是由于锂为稀有金属，其资源储存量有限，锂离子二次电池的大规模使用必将受到限制。

中国科学院深圳先进技术研究院Tang等开发了一种以金属锡箔为负极，石墨为正极，六氟磷酸钠为电解质盐的碳酸酯溶液为电解液的双离子电池。湖南大学Lu等开发了一种以软碳为负极，石墨为正极，六氟磷酸钠为电解质盐的碳酸酯溶液为电解液的双离子电池。两类基于钠离子的双离子电池均实现了可逆充放电。但是，上述两项研究工作还面临钠离子的双离子电池的容量较低和倍率性能较差的问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种新型电解液，以改善现有的钠离子的双离子电池的容量较低和倍率性能较差的技术问题。

本发明提供的电解液，包括电解质和溶剂，所述电解质包括至少两种不同阴离子的钠盐；

优选地，所述钠盐选自六氟磷酸钠、氯化钠、氟化钠、硫酸钠、碳酸钠、磷酸钠、硝酸钠、二氟草酸硼酸钠、焦磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、柠檬酸三钠、偏硼酸钠、硼酸钠、钼酸钠、钨酸钠、溴化钠、亚硝酸钠、碘酸钠、碘化钠、硅酸钠、木质素磺酸钠、草酸钠、铝酸钠、甲基磺酸钠、醋酸钠、重铬酸钠、六氟砷酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠、三氟甲烷磺酰亚胺钠和双三氟甲烷磺酰亚胺钠中的至少一种；

优选地，所述溶剂选自酯类、醚类、腈类或砜类有机溶剂中的至少一种；