[發明專利]有機醚類電解液及其在鈉離子電池的應用在審

申請號：	202110136082.2	申請日：	2021-02-01
公開（公告）號：	CN114843604A	公開（公告）日：	2022-08-02
發明（設計）人：	楊梅;劉子恒;王星宇;夏暉	申請（專利權）人：	南京理工大學
主分類號：	H01M10/0567	分類號：	H01M10/0567;H01M10/0568;H01M10/0569;H01M10/42;H01M10/054
代理公司：	南京理工大學專利中心 32203	代理人：	劉海霞
地址：	210094 ***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	有機電解液及其鈉離子電池應用
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【說明書】：

本發明公開一種有機醚類電解液及其在鈉離子電池的應用。本發明通過在有機醚類電解液中引入NaNO₃添加劑，并將其應用于鈉離子電池中，電極與電解液間的固?液界面膜中形成有效成分，保護電解液溶劑，從而提升電解液的氧化電壓，實現高電壓醚類鈉離子電池，提升電池的庫倫效率與循環性能。

技術領域

本發明屬于鈉離子電池技術領域，涉及一種有機醚類電解液及其在鈉離子電池的應用。

背景技術

鋰離子電池作為主流的儲能電池體系，然而其在大規模應用于大型儲能系統設備時需要大量的鋰資源，但地殼上的鋰元素資源非常有限。作為同主族且地殼中較為豐富的元素鈉元素，鈉離子電池具有和鋰離子電池相似的電池儲能機理，成為未來新電池體系的發展方向。

鈉離子電池中醚類電解液具有比酯類電解液更高的電解質鹽溶解度，而高濃度的電解液質鹽會降低電解液的副反應發生，還能產生更穩定的SEI，提升電池的循環性能和可逆性提升。它具有更高的離子傳導率，更利于載流子在電解液中的移動，提升電解液性能，并且具有更薄的固態電解質界面，這使得它擁有更高的首周庫倫效率，從而實現能量的高效利用。并且醚類電解液可以使得石墨負極能夠正常工作，而酯類鈉離子電解液中石墨比容量較低。

但是鈉離子電池中醚類電解液存在很多問題，比如普遍充電電壓低于3.5V，一旦高于這個電壓醚類溶劑容易發生氧化反應，從而使得容量與循環性大幅度衰減，導致醚基鈉離子電池的應用受到極大阻礙。文獻1(Yi Q,Lu Y,Sun X,et al.Fluorinated EtherBased Electrolyte Enabling Sodium-Metal Batteries with Exceptional CyclingStability[J].ACS applied materialsinterfaces,2019,11(50):46965-46972.)利用氟化醚來提升醚類電解液的氧化電壓，但是其成本較高合成復雜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種有機醚類電解液及其在鈉離子電池的應用。本發明通過在傳統的醚類鈉離子電池電解液的基礎上添加一定量的NaNO₃添加劑，以提高電解液氧化電壓，同時提升鈉離子電池在充放電過程中的庫倫效率和循環穩定性。

實現本發明目的的技術方案如下：

有機醚類電解液，由電解質鈉鹽、有機醚溶劑以及NaNO₃組成。

優選地，所述的有機醚類電解液中，NaNO₃的濃度為0.03～0.1M。

優選地，所述的電解質鈉鹽為三氟甲基磺酸鈉或高氯酸鈉，濃度為0.5～1.5M。

優選地，所述的有機醚溶劑為非水有機鏈狀的醚類溶劑，選自二乙二醇二甲醚或四乙二醇二甲醚。

本發明還提供由上述有機醚類電解液組成的鈉離子電池。

本發明所述的鈉離子電池包括鈉離子半電池和鈉離子全電池。

本發明所述的鈉離子半電池的組成為本領域常規的組成，包括鈉離子電池正極、金屬鈉負極、電池隔膜以及上述有機醚類電解液。

本發明所述的鈉離子全電池的組成為本領域常規的組成，包括鈉離子電池正極、石墨或其它碳負極、電池隔膜以及上述有機醚類電解液。

本發明所述的鈉離子電池正極為本領域常規使用的正極材料，例如鎳錳酸鈉、錳酸鈉或磷酸釩鈉等。