[發明專利]一種鈉離子電池的電解液及應用

在審

• 申請號: 202010615704.5
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN113871714A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 袁杰;李云飛;甘朝倫
• 申請（專利權）人: 張家港市國泰華榮化工新材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/054;H01M10/42
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 周敏

本發明涉及一種鈉離子電池的電解液及應用，電解液包括非水有機溶劑、鈉鹽以及電解液添加劑，其中，所述的電解液添加劑包括表面活性劑以及硫酸乙烯酯，所述的表面活性劑占所述的電解液總質量的0.1％～5％，所述的硫酸乙烯酯占所述的電解液總質量的0.1％～5％。本發明的鈉離子電池的電解液的浸潤性高，在鈉離子電池化成階段產氣少，具備優良的充放電性能和安全性能。

技術領域

本發明屬于電化學技術領域，具體涉及一種鈉離子電池的電解液及應用。

背景技術

鋰離子電池的廣泛應用使鋰的需求量急劇增加，但鋰是稀有金屬，生產和回收技術也不 夠成熟，構成了未來規模化應用的短板，因此開發新的高性能二次電池體系顯得尤為重要。 鈉與鋰都處于第1周期，在價態、反應活性等方面具有相似的特性，同時鈉在地殼中含量豐 富，且易于生產和回收。因此用鈉代替鋰構造的鈉離子電池潛在經濟效益和環境效益較高。

基于非水電解液的鈉離子二次電池的工作機理類似于鋰離子電池，充放電過程中鈉離子 在正負極可逆的嵌入脫出。其中電解液是鈉離子傳輸的載體，同時是電極過程中活性材料發 生可逆反應的媒介，其電化學性能與電池的比容量和循環性能有密切聯系。目前，鈉離子電 池中應用的非水電解液主要是碳酸酯溶液，其中碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯混合溶劑制備的電 解液具有良好的電化學穩定性和對鈉金屬化學穩定性，已獲得廣泛的認可和應用。但是碳酸 乙烯酯以及碳酸丙烯酯通常具有較高的表面張力，制備的電解液對隔膜的浸潤能力不夠好， 影響了鈉電池的充放電性能。

為了改善電解液與隔膜的浸潤性，可以選擇在隔膜中加入表面活性劑，例如中國專利 CN110391386A中提及在隔膜的制備中添加P123等聚醚，得到的隔膜在機械強度、熱穩定性、電極界面穩定性、電解液浸潤性等常規性能滿足要求，同時鋰電池體系的電化學 性能、倍率性能及循環穩定性得到提高。中國專利CN109183037A提供了一種利用高分 子聚合物P123對金屬鋰片化學拋光，用該方法處理后的鋰片制備的鋰電池容量保持率得 到明顯提升。然而，在鈉離子電池中添加P123等高分子化合物會劣化鈉離子電池的充放電 性能。這可能是由于相對于傳統鋰離子電池負極材料，鈉離子半徑較大，與之匹配的鈉離子 負極材料的層間距大或者孔隙大，電解液中P123等高分子聚合物更容易吸附在正負極表 面，堵塞正負極的孔隙，因此更容易影響鈉離子電池中鈉離子正常的進出，表現出極化增 大，且隨P123等高分子聚合物含量的增多，極化越來越大。

因此，如何在改善鈉離子電池的電解液對隔膜的浸潤能力的同時，對電池的充放電性能 影響較小，這一問題仍待解決。

發明內容

本發明的目的是提供一種電解液對隔膜的浸潤性能好且充放電性能好且安全性好的鈉離 子電池電解液。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

本發明第一方面提供一種鈉離子電池的電解液，包括非水有機溶劑、鈉鹽以及電解液添 加劑，所述的電解液添加劑包括表面活性劑、硫酸乙烯酯(DTD)，所述的表面活性劑占所 述的電解液總質量的0.1％～5％，所述的硫酸乙烯酯占所述的電解液總質量的0.1％～5％。

優選地，所述的表面活性劑為非離子表面活性劑，非離子型表面活性劑對離子移動和氧 化還原反應的干擾少，非離子表面活性劑穩定性高，且相容性佳。此外由于電解液中非離子 表面活性劑在注液后就吸附在電極表面，可以抑制硫酸乙烯酯在電極表面的分解。

優選地，所述的非離子表面活性劑占所述的電解液總質量的0.2％～3％，進一步優選為 0.2％～1％，使用優選量的非離子表面活性劑可以使電解液獲得理想的浸潤能力，并且使用量 較少，節約了成本。