[发明专利]一种用于提高硬碳循环稳定性的电解液及其在储能钠离子电池中的应用

说明书

本发明公开了一种用于提高硬碳循环稳定性的电解液及其在储能钠离子电池中的应用，涉及电池电解液技术领域，一种用于提高硬碳循环稳定性的电解液，包含有机溶剂、钠盐和电解液添加剂，所述的电解液添加剂的分子式为Na₃AlF₆，所述电解液添加剂的质量百分比为0.1wt%‑2.0wt%，所述钠盐的质量百分比为10wt%‑20wt%，所述有机溶剂的质量百分比为80wt%‑90wt%。本发明的目的是针对现有储能钠电池循环稳定性不佳，设计开发了在硬碳负极表面形成稳定SEI膜的电解液体系，从而提升储能钠电池的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及电池电解液技术领域，具体涉及的是一种用于提高硬碳循环稳定性的电解液及其在储能钠离子电池中的应用。

背景技术

随着锂离子电池的越来越广泛的应用，地壳中储量并不丰富的锂资源将无法满足日益增长的巨大需求，在此背景下，与锂离子电池具有相同工作原理和相似电池构件的钠离子电池再次受到关注。钠离子电池具有成本低廉、环境友好等优点，故在取代锂离子电池应用到大规模储能领域方面展现出极强的竞争力。但钠离子电池存在首次库伦效率低以及循环稳定性差等问题，限制了钠离子电池的进一步应用。

钠离子电池成本低，且原材料获取相对容易，因此适合规模化应用，最适合应用场景之一就是储能电站，硬碳材料具有高安全、高倍率、低膨胀和长循环等优势，是目前钠离子电池负极材料的最优选择，但是在电池的循环过程中，现有的电解液会在硬碳负极生成不稳定的SEI膜，SEI膜的形成与破碎会影响硬碳的循环稳定性。

针对上述问题，发明一款新型的钠离子电池电解液，提高硬碳负极的循环稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有电解液体系的不足，发明一种提高钠离子电池循环性能的电解液，可以在硬碳负极表面形成稳定的SEI膜，从而提升电池的循环稳定性。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于提高硬碳循环稳定性的电解液，包含有机溶剂、钠盐和电解液添加剂，所述的电解液添加剂的分子式为Na₃AlF₆，所述电解液添加剂的质量百分比为0.1wt%-2.0wt%，所述钠盐的质量百分比为10wt%-20wt%，所述有机溶剂的质量百分比为80wt%-90wt%。

优选的，所述的有机溶剂为醚类化合物。

优选的，所述的有机溶剂为酯类化合物。

优选的，所述的醚类化合物为四氢呋喃、1,3-二氧杂环戊烷、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚中的一种或一种以上化合物。

优选的，所述的酯类化合物为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或一种以上化合物。

优选的，所述的钠盐为六氟磷酸钠、高氯酸钠、四氟硼酸钠、双（氟磺酰）亚胺钠、双（三氟甲基磺酰）亚胺钠中的一种或一种以上化合物。

优选的，一种储能钠离子电池，含有上述任一电解液。

本发明的有益效果在于：（1）本发明所增加的电解液添加剂能够作为补钠添加剂，提高钠离子电池的首次库伦效率；（2）本发明电解液添加剂中的铝能够包覆层状氧化物正极表面，抑制正极坍塌；Al³⁺能够嵌入硬碳负极，可以增大硬碳孔隙，有利于Na⁺嵌入，提高电池容量；（3）本发明电解液添加剂中的氟可以形成氟代酯或氟代醚可以提高电解液热稳定性；（4）本发明所增加的电解液添加剂能够作为成膜添加剂，在负极形成稳定的SEI膜；本发明中酯类电解液固态电解质SEI膜的主要成分包含烷基碳酸盐和NaF以及有机组份；醚类电解液固态电解质SEI膜的主要成分包含聚醚、NaF组份；所形成的酯类和醚类电解液体系的SEI膜机械稳定性较好，能够有效的抑制电解液在负极的分解。

具体实施方式