[發明專利]一種以普魯士藍及其類似物為正極材料的鈉離子電池用電解液添加劑及其應用

有效

• 申請號: 201811451170.6
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN111261938B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 左朋建;謝冰星;尹鴿平
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/054;H01M10/42
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 田鴻儒

本發明公開了一種以普魯士藍及其類似物為正極材料的鈉離子電池用電解液添加劑及其應用，屬于二次電池領域，也屬于能源材料技術領域，所述添加劑包括至少一種具有路易斯酸性的金屬鹽，作為電解液添加劑，添加到以普魯士藍及其類似物為正極材料的鈉離子電池的基礎電解液中。使用本發明提供的添加劑的電池，較未添加的對比樣，在充放電倍率為1C下，首次放電容量得到穩定提高，而且循環穩定性可得到較大提高，進行300次循環后，循環容量保有率提升可達15.1％。

技術領域

本發明屬于二次電池領域，也屬于能源材料技術領域，具體涉及一種以普魯士藍及其類似物為正極材料的鈉離子電池用電解液添加劑及其應用。

背景技術

近年來，鋰離子電池得到廣泛而深入的研究發展，因其高能量密度、長壽命、無記憶效應等優點，占據了便攜式電子設備、電動汽車等主要市場，并在大規模儲能市場展現極大前景。但是由于全球鋰資源儲量有限及其的較高制造成本，嚴重制約了其在大規模儲能市場的發展。為此，研究開發資源儲量豐富、廉價成本的新型電池，可以很好地迎接大規模儲能市場發展的挑戰。鈉元素，相較于鋰，具有儲量豐富、提煉成本較低的優勢，且二者處于同一主族，表現出相似的化學特性，并具有相近的電極電勢。若能研究開發出新型鈉離子電池，增強其電池工作性能，在大規模儲能領域的發展，鈉離子電池將比鋰離子電池具有更大的成本優勢。為此，探究具有高容量、長循環壽命的鈉離子電池成為該領域的研究熱點。其中普魯士藍及其類似物材料，因其較高的理論容量受到人們的關注，但因制備出的材料本身含有較多的結合水，嚴重制約了其結構穩定性，影響到電池性能的發揮。而電池作為一個系統的整體，電解液的作用異常重要。目前，鈉離子電池所用電解液主要借鑒商用鋰離子電池研究成果，通常使用碳酸酯類電解液展開研究，缺乏進一步深入探究。針對普魯士藍及其類似物電極材料，研究開發出相應的匹配電解液，最大程度的發揮其的工作性能，將是未來鈉離子電池實現商業化不可或缺的環節。

發明內容

為解決現有技術中存在的普魯士藍及其類似物作為鈉離子電池正極材料使用時，難以去除的結合水以及電極材料表面堿性，在充放電過程該水分子與鈉離子一起脫出，對電解液具有敗壞作用，同時普魯士藍類材料自身對堿性環境敏感，易受其刻蝕，破壞材料結構，如此，將對電池的工作性能產生較大不利影響這一問題，本發明提供一種以普魯士藍及其類似物為正極材料的鈉離子電池用電解液添加劑及其應用，技術方案如下：

首先，本發明提供一種以普魯士藍及其類似物為正極材料的鈉離子電池用電解液添加劑，包括至少一種具有路易斯酸性的金屬鹽。

所述具有路易斯酸性的金屬鹽為無水氯化銻、氟化銻、氯化鈮、氯化鋅、氯化錫、氯化鉻、氯化鋁、氯化鈦中的一種或二種以上。

其次，本發明提供上述以普魯士藍及其類似物為正極材料的鈉離子電池用電解液添加劑的應用。

所述以普魯士藍及其類似物為正極材料的鈉離子電池用電解液添加劑的應用，作為電解液添加劑，添加到以普魯士藍及其類似物為正極材料的鈉離子電池的基礎電解液中。

所述鈉離子電池正極材料為普魯士藍及其類似物中的一種。

所述基礎電解液包括鈉鹽和有機溶劑。

所述鈉鹽包括NaClO₄和NaPF₆中的一種或二種。

所述有機溶劑為碳酸酯類有機溶劑。

所述碳酸酯類有機溶劑包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)中的一種或二種以上。

所述電解液添加劑占所述基礎電解液質量百分比0.001％-20％。

有益效果