[發明專利]非水電解液及鈉離子電池

在審

• 申請號: 202310478413.X
• 申請日: 2023-04-28
• 公開（公告）號: CN116344939A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 毛沖;莊秀涵;黃秋潔;王霹霹;王曉強;歐霜輝;高中琴;邱少燕;張婷;戴曉兵
• 申請（專利權）人: 珠海市賽緯電子材料股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/054
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 鄒敏敏

本發明提供了一種非水電解液及鈉離子電池。其非水電解液包括非水有機溶劑、鈉鹽和添加劑，添加劑包括化合物1。化合物1為一種磷酸鈉鹽類化合物，其含有三個碳氮單鍵的結構，具有較強的堿性且容易與水作用發生水解反應，生成有機胺類化合物，而有機胺能夠繼續與非水電解液中的游離酸發生反應生成中性的無機鹽，從而達到更有效的除水和除酸效果，進而起到減少非水電解液的副反應、保護鈉離子電池的正極材料的作用，有利于提高整個電池體系的穩定性。該磷酸鈉鹽類化合物在首次化成工藝的步驟中補充了形成固態電解質膜所消耗的鈉離子，及后續循環過程中嵌入負極而無法脫出的失效鈉離子，故顯著提高鈉離子電池的能量密度及首次庫倫效率。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，具體涉及一種非水電解液及鈉離子電池。

背景技術

在元素周期表中，鈉元素與鋰元素處于同一主族，物理化學性質非常相似。且形成電池的工作原理類似，鈉離子電池主要依靠鈉離子在正負極之間來回脫嵌。充電時，Na⁺從正極脫嵌，進入負極；放電時，Na⁺從負極回到正極，外電路電子從負極進入正極，將Na⁺還原為Na。

同時，相對于鋰離子電池，鈉離子的溶劑化能比鋰離子更低，界面離子擴散能力更好，鈉離子的斯托克斯直徑比鋰離子的小，相同濃度的電解液具有比鋰鹽電解液更高的離子電導率。允許使用低濃度電解液(同樣濃度電解液，鈉鹽電導率高于鋰電解液20％左右)以降低成本。鈉離子電池的高低溫性能更優異，安全性能更好。鈉離子電池的內阻比鋰離子電池稍高，在短路情況下瞬間發熱量少、溫升較低。從資源儲備上看，鋰資源越來越匱乏，而鈉資源在地殼中的豐度是鋰資源的1353倍。

因而，隨著新能源汽車進入暴發期，鋰礦價格瘋漲，由于鋰電池材料成本大幅上升給產業鏈帶來較大壓力，鋰離子電池的發展空間最終受到限制。而鈉資源豐富、價格低廉和環境友好等優點，在大規模儲能、電動車、電動船舶和特種工程車等領域具有廣闊的應用前景。

但是由于鈉離子的離子半徑相較于鋰離子更大，且常用的負極材料硬碳比表面積大、較小的層間距使鈉離子嵌入后難以脫離，故鈉離子產生不可逆消耗，進而導致鈉離子電池的首次庫倫效率不高。再者，與鋰離子電池相比，通常鈉離子電池中形成的SE1膜中的烷基鈉、烷基碳酸鈉在碳酸酯中的溶解度比無機的NaF、Na₂CO₃等要高70～80倍，且Na-SE1膜中無機組分NaF、Na₂CO₃比L1-SE1膜中無機組分L1F、L1₂CO₃的溶解度要高30～40倍，導致Na-SE1膜的不穩定，與電解液的副反應增多，故而導致鈉離子電池的高溫存儲和循環性能衰減。

故，如何改善鈉離子電池的是首次庫倫效率和降低副反應是業界亟需解決的難題。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種非水電解液及鈉離子電池，該非水電解液含有的添加劑化合物1可以作為補充鈉離子的添加劑來補償電池首次容量損失，可有效解決首次庫倫效率低的問題，并提高電池的容量和穩定性，同時還可改善鈉離子電池的安全性能。

為實現上述目的，本發明第一方面提供了一種非水電解液，包括非水有機溶劑、鈉鹽和添加劑，添加劑包括化合物1。