[發明專利]一種鈉離子電池電解液、其添加劑、制備方法及應用

在審

• 申請號: 201810145165.6
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN109786827A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 車海英
• 申請（專利權）人: 上海紫劍化工科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/054
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;王衛彬

本發明公開了一種鈉離子電池電解液、其添加劑、制備方法及應用。本發明提供了一種鈉離子電池電解液，其包括鈉離子電池電解液添加劑、鈉鹽和有機溶劑；所述的鈉離子電池電解液添加劑為上述的鈉離子電池電解液添加劑A、上述的鈉離子電池電解液添加劑B、上述的鈉離子電池電解液添加劑C、或、上述的鈉離子電池電解液添加劑D。該鈉離子電池電解液能夠在正負極表面形成穩定致密的鈍化保護層，抑制電解液在正極活性材料及負極界面的后續分解反應，提高鈉離子電池的循環穩定性，提升電池使用壽命。

技術領域

本發明涉及一種鈉離子電池電解液、其添加劑、制備方法及應用。

背景技術

鈉離子電池由于鈉資源豐富低廉，鈉離子具有與鋰離子相似的物理化學特性，鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池類似，使得鈉離子電池有望成為大規模儲能或動力使用的后鋰離子電池。因而，從2010開始，隨著業界對鈉離子電池的不斷重視，鈉離子電池也得到了快速的發展，相關文獻報道不斷增加，專利數量不斷上升。

在鈉離子電池中，電解液的優劣直接關系到鈉離子電池的性能，影響鈉離子電池循環壽命，安全性，能量密度及使用環境。因而優化電解液是鈉離子電池能夠達到實際應用的重要突破口。

目前商業化的鋰離子電池電解液主要為碳酸酯類有機溶劑體系。同樣，酯類電解液是鈉離子電池應用較為廣泛且易于商業化的電解液體系。在酯類溶劑的電解液體系中，鈉離子電池正極材料容易出現金屬離子溶出，特別是在高電位下將加速析出，溶出的金屬離子在負極還原將催化加速電解液氧化分解。同時鈉離子電池負極材料界面的穩定性直接關系到電池的循環壽命。電解液中的添加劑采用量少，在不提高電解液成本的基礎上能夠有效地改善電池的性能。通過添加劑之間的協同作用，含量的調整是優化電解液的重要手段。

中國專利CN106920988A公開了一種環狀硫酸類化合物結合磺酸內酯及氟代碳酸乙烯酯，能夠有效提高電池的高低溫特性。

開發具有協同作用的電解液添加劑，優化電解液添加劑含量，使其能夠提供良好正負極界面穩定性，對鈉離子電池具有良好循環穩定性至關重要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有的鈉離子電池電解液不能在正負極表面形成穩定致密的鈍化保護層，不能抑制電解液在正極活性材料及負極界面的后續分解反應等缺陷。為此，本發明提供了一種鈉離子電池電解液、其添加劑、制備方法及應用，該鈉離子電池電解液能夠在正負極表面形成穩定致密的鈍化保護層，抑制電解液在正極活性材料及負極界面的后續分解反應，提高鈉離子電池的循環穩定性，提升電池使用壽命。

本發明提供了一種鈉離子電池電解液添加劑A，其包括氟代碳酸乙烯酯(FEC)、如式I所示的磺酸內酯類化合物(1,3-丙烯磺酸內酯，PST)和如式II所示的硫酸酯類化合物；

其中，n₁為1或2，當n₁＝1時，R¹為H或C₁-C₃烷基(例如甲基、乙基、異丙基或正丙基，又例如甲基或正丙基)；當n₁＝2時，R¹為H；

所述的式I化合物與所述的氟代碳酸乙烯酯的質量比值(即下文均同此)為0.50～2.50(例如0.60～2.00，又例如0.67、1.00、1.25或1.33)；所述的式II化合物與所述的氟代碳酸乙烯酯的質量比值為0.20～1.80(例如0.30～1.50，又例如0.33、0.50、1.00或1.25)。

所述的添加劑A可由所述的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、所述的式I化合物(PST)和所述的式II化合物組成。

所述的添加劑A中，所述的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、與、(即將用其制備的)所述的鈉離子電池電解液的質量比值可為0.8％～1.5％(例如1.0％)。