一种用于钠离子电池快充电解液的制备方法与应用与流程
本发明属于钠离子电池，具体涉及一种用于钠离子电池快充电解液的制备方法与应用。
背景技术：
1、随着锂离子电池(libs)市场的快速增长，锂资源的有限性引起了人们的关注。可充电钠离子电池(sibs)由于其丰富的储量和低氧化还原电位(与标准氢电极相比为-2.71v)，是一种十分有前景的储能技术。
2、近年来，人们致力于研究大倍率钠离子电池系统以取代锂离子电池在电子通讯以及新能源汽车行业的统领地位。大倍率钠离子电池的研发对可支持大倍率钠离子电池运行的电解液提出了重大的挑战，因此，研究可以支持大倍率钠离子电池运行的电解液十分重要，其中限制快速充电的关键因素，重点是溶剂化na+液体扩散、溶剂化na+脱溶、na+通过固体电解质界面(sei)扩散和电极电荷转移，同时在大倍率放电的情况下电池内部的温度会快速升高，高温环境下容易加速电解液的分解，导致更多的副反应发生，设计一种电解质使钠离子电池在两个关键性能上具有高度兼容性是很有必要的：高温循环性能、高温大倍率充放电性能。通过添加少量的能够发挥特殊作用的添加剂可以大幅度提升电池的循环倍率性能，是设计电解液的一种常用的手段。
技术实现思路
1、为解决现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种用于钠离子电池快充电解液的制备方法，以降低资源消耗为基础，结合新型电解液的发展趋势，致力于提高钠离子电池的循环稳定性和解决钠离子电池在高温和大倍率下所面临的问题。
2、本发明为了解决上述技术问题，采用以下的技术方案：
3、一种用于钠离子电池快充电解液的制备方法，包括钠盐、有机溶剂和组合添加剂，组合添加剂包括成膜添加剂和辅助添加剂，成膜添加剂为酯类，辅助添加剂为砜类。
4、进一步地，钠盐包括高氯酸钠（naclo4）、六氟磷酸钠（napf6）、三氟甲基磺酸钠（naotf）、双（氟磺酰）亚胺钠（nafsi）、双三氟甲烷磺酰亚胺钠（natfsi）、四氟硼酸钠（nabf4）、二氟磷酸钠（napo2f2）、二氟草酸硼酸钠（nadfob）、双草酸硼酸钠（nabob）中的任意一种或至少两种的组合。
5、进一步地，钠盐的浓度为0.8~1.5 mol/l。
6、进一步地，溶剂为碳酸乙烯酯（ec）、碳酸丙烯酯（pc）、碳酸二甲酯（dmc）、碳酸二乙酯（dec）、碳酸甲乙酯（emc）中的至少一种。
7、进一步地，成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯（vc）、1,3丙磺内酯（ps）、亚硫酸乙烯酯（es）、碳酸乙烯亚乙酯（vec）、氟代碳酸乙烯酯（fec）、三炔丙基磷酸酯（tpp）、硫酸乙烯酯（dtd）中的至少一种。
8、进一步地，成膜添加剂在电解液中的质量百分比含量为1%~5%。
9、进一步地，辅助添加剂为二苯基砜（dps）、双（4-氟苯基）砜（bfs）、二乙烯基砜（dvs）、苯基乙烯基砜（pvs）中的至少一种。
10、进一步地，辅助添加剂在电解液中的质量百分比含量为0.5%~3%。
11、进一步地，其制备方法如下：s1，在充满氩气气氛的手套箱条件下，水分和氧气小于0.01 ppm，将钠盐、有机溶剂依次混合，充分搅拌，静置6 h，得到澄清透明的预纯化溶液；s2，将添加剂溶解到步骤s1所得到的澄清透明的预纯化溶液中，静置6 h；s3，将分子筛加入步骤s2所得到的预纯化溶液中，静置6 h，最后去除分子筛得到钠离子电池快充电解液。
12、进一步地，分子筛为3 å或4 å分子筛。
13、本发明还提供一种钠离子电池快充电解液在高性能钠离子电池中的应用。
14、进一步地，高性能钠离子电池包括，正极片、隔膜、本发明所述的快充电解液以及负极片组成。
15、进一步地，正极片为普鲁士蓝（pb）。
16、进一步地，隔膜为玻璃纤维和纤维素。
17、进一步地，负极片为钠片（na）和硬碳（hc）。
18、本发明的有益之处在于：
19、本发明筛选采用砜类有机化合物作为电解液的辅助添加剂，可以显著的提升钠离子电池在常温和高温下的快速充放电性能，该砜类辅助添加剂可以优化电极/电解质界面的成分，形成更加导电的sei/cei，使得钠离子可以快速通过固态电解质界面，优化后的电解液可以使得电池可以在高温下稳定存在，减少电池在高温下的副反应，因此，本发明提出的电解液表现出更高的电化学稳定性和温度响应性，可以显著提升pb||na扣式电池的循环和倍率性能，以及电池本身的稳定性，可以减少电解液在高压下的副反应的发生，拥有更宽的电化学窗口，显著提升了电池的安全性能。在软包电池中也表现出了优异的电化学稳定性。为实现钠离子电池的产业化提供了可行性方案。
技术特征：
1.一种用于钠离子电池快充电解液的制备方法，其特征在于：包括钠盐、有机溶剂和组合添加剂，组合添加剂包括成膜添加剂和辅助添加剂，成膜添加剂为酯类，辅助添加剂为砜类。
2.根据权利要求1所述的一种用于钠离子电池快充电解液的制备方法，其特征在于：钠盐包括高氯酸钠（naclo4）、六氟磷酸钠（napf6）、三氟甲基磺酸钠（naotf）、双（氟磺酰）亚胺钠（nafsi）、双三氟甲烷磺酰亚胺钠（natfsi）、四氟硼酸钠（nabf4）、二氟磷酸钠（napo2f2）、二氟草酸硼酸钠（nadfob）、双草酸硼酸钠（nabob）中的任意一种或至少两种的组合，钠盐的浓度为0.8~1.5 mol/l。
3.根据权利要求1所述的一种用于钠离子电池快充电解液的制备方法，其特征在于，溶剂为碳酸乙烯酯（ec）、碳酸丙烯酯（pc）、碳酸二甲酯（dmc）、碳酸二乙酯（dec）、碳酸甲乙酯（emc）中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种用于钠离子电池快充电解液的制备方法，其特征在于，成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯（vc）、1,3丙磺内酯（ps）、亚硫酸乙烯酯（es）、碳酸乙烯亚乙酯（vec）、氟代碳酸乙烯酯（fec）、三炔丙基磷酸酯（tpp）、硫酸乙烯酯（dtd）中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种用于钠离子电池快充电解液的制备方法，其特征在于，成膜添加剂在电解液中的质量百分比含量为1%~5%。
6.根据权利要求1所述的一种用于钠离子电池快充电解液的制备方法，其特征在于：辅助添加剂为二苯基砜（dps）、双（4-氟苯基）砜（bfs）、二乙烯基砜（dvs）、苯基乙烯基砜（pvs）中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种用于钠离子电池快充电解液的制备方法，其特征在于：辅助添加剂在电解液中的质量百分比含量为0.5%~3%。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种用于钠离子电池快充电解液的制备方法，其特征在于：其制备方法如下：s1，在充满氩气气氛的手套箱条件下，水分和氧气小于0.01ppm，将钠盐、有机溶剂依次混合，充分搅拌，静置6 h，得到澄清透明的预纯化溶液；s2，将添加剂溶解到步骤s1所得到的澄清透明的预纯化溶液中，静置6 h；s3，将分子筛加入步骤s2所得到的预纯化溶液中，静置6 h，最后去除分子筛得到所述钠离子电池快充电解液。
9.根据权利要求8所述的一种用于钠离子电池快充电解液的制备方法，其特征在于，分子筛为3 å或4 å分子筛。
10.一种如权利要求1-7任一项所述的快充电解液在钠离子电池中的应用。
技术总结
本发明提供了一种用于钠离子电池快充电解液的制备方法，包括钠盐、有机溶剂和组合添加剂，组合添加剂包括成膜添加剂和辅助添加剂，成膜添加剂为酯类，辅助添加剂为砜类。本发明还提供上述电解液在高温钠离子电池中的应用。本发明中的砜类电解液辅助添加剂，可干预固态电解质膜的生成，显著降低界面的副反应，形成更加稳定的电极/电解液界面膜，提升电池的电化学反应的稳定性，可显著提升电池在的常温和高温下的快速充电性能，此外，本发明还提供上述电解液在软包钠离子电池中的应用。为实现钠离子电池的产业化提供了可行性方案。
技术研发人员：侴术雷,李丽,姚镇强
受保护的技术使用者：温州钠术新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5