[發明專利]一種鈉離子電池電解液及其在鈉離子電池中的應用

有效

• 申請號: 202110674637.9
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113506913B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 陳慧龍;時爽二;戚昌偉;馬彥芳;張立君;王瑛
• 申請（專利權）人: 山東玉皇新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/054;H01M10/42
• 代理公司: 北京君慧知識產權代理事務所(普通合伙) 11716
• 代理人: 馮妙娜

本申請公開了一種鈉離子電池電解液及其在鈉離子電池中的應用，屬于鈉離子電池技術領域。所述電解液包括鈉鹽、有機溶劑和添加劑，其中，所述添加劑包括質量比為2?5：1的亞硫酸酯類化合物和聚醚類化合物，所述電解液中添加劑的質量濃度為2wt％?6wt％。該電解液作為鈉離子電池的電解液，可以優化SEI膜的穩定性，使所形成的SEI膜更加致密，有效提升SEI膜的穩定性，保證對電極材料的保護作用，防止電極材料在充放電的過程中發生“崩塌”，大大提升鈉離子電池的循環壽命；此外，該電解液與電極材料形成的SEI膜厚度小，具有更強的導鈉離子性能，從而降低阻抗。

技術領域

本申請涉及一種鈉離子電池電解液及其在鈉離子電池中的應用，屬于鈉離子電池技術領域。

背景技術

近年來，中國新能源汽車產銷量持續增長，穩居世界首位，市場對高能量、長循環、高安全、低成本電池需要越來越大。然而，傳統鉛酸電池、鎳鎘電池能效較低且污染嚴重，鋰離子電池成本高且安全性有待提升，均已難以滿足市場需求。鋰元素和鈉元素在元素周期表中處于同一主族且位置相鄰，具有非常相似的物理和化學性質；同時，鈉離子電池具有高安全、低成本、環境友好等優點，深受研究學者們的青睞。

正負極材料、電解液和隔膜是組成鈉離子電池的重要組成部分，其中，電解液起著傳輸離子的作用。由于電解液會在正負極界面形成鈍化膜(SEI膜)，SEI膜的形成有效分離了電解液與電極的直接接觸，使電解液不會繼續在電極界面氧化還原分解，阻止過多的正負極材料及電解液消耗；SEI膜越薄且越致密穩定，越能夠大大提升電池的循環壽命，降低電池的內阻，故而電解液的好壞直接影響電池的性能。

發明內容

為了解決上述問題，提供了一種鈉離子電池電解液及其在鈉離子電池中的應用，該電解液作為鈉離子電池的電解液，可以優化SEI膜的穩定性，使所形成的SEI膜更加致密，有效提升SEI膜的穩定性，保證對電極材料的保護作用，防止電極材料在充放電的過程中發生“崩塌”，大大提升鈉離子電池的循環壽命；此外，該電解液與電極材料形成的SEI膜厚度小，具有更強的導鈉離子性能，從而降低阻抗。

根據本申請的一個方面，提供了一種鈉離子電池電解液，其包括鈉鹽、有機溶劑和添加劑，其中，所述添加劑包括質量比為2-5：1的亞硫酸酯類化合物和聚醚類化合物，所述電解液中添加劑的質量濃度為2wt％-6wt％。

優選的，所述添加劑包括質量比為2.5-4：1的亞硫酸酯類化合物和聚醚類化合物，所述電解液中添加劑的質量濃度為3wt％-5wt％。

更優選的，所述添加劑包括質量比為3：1的亞硫酸酯類化合物和聚醚類化合物；

所述電解液中添加劑的質量濃度為4wt％。通過加入亞硫酸酯類化合物和聚醚類化合物作為電解液的添加劑，二者之間協同作用，不僅可以保證電極表面所形成的SEI膜更加致密、穩定，而且可以保證SEI膜的快速形成，且厚度較小，從而可以加快鈉離子的傳輸速率；通過控制電解液中添加劑的加入量，以保證鈉離子電池的循環和低溫性能，避免添加劑的加入量過少而影響電池的整體性能，同時防止添加劑的加入量過多而過度優化電化學界面，避免形成較厚的SEI膜影響鈉離子的傳輸。

可選地，所述亞硫酸酯類化合物選自具有式Ⅰ和式Ⅱ所示化合物中的至少一種：

所述R₁選自氫原子和C1～C8直鏈烷基中的一種，R₂、R₃、R₄、R₅獨立的選自氫原子、具有或不具有取代基的C1～C10烷烴基中的一種，其中，所述取代基為鹵素原子或羥基。