[发明专利]抑制钠离子电池胀气的非水电解液及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种抑制钠离子电池胀气的非水电解液及其制备方法和应用,非水电解液包括：钠盐、有机溶剂和第一功能添加剂；其中，第一功能添加剂的分子式为R1R2R3C₃H₃O₃S，第一功能添加剂在所述非水电解液中的含量为0.001wt％‑30wt％；所述钠盐为六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、六氟砷酸钠、双草酸硼酸钠、双三氟甲基磺酰亚酰胺钠、三氟甲基磺酸钠、双氟磺酰亚胺钠或高氯酸钠中的一种或多种；有机溶剂为环状碳酸酯、链状线型碳酸酯、羧酸酯或环状内酯中的一种或多种。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种抑制钠离子电池胀气的非水电解液及其制备方法和应用。

背景技术

自1991年日本索尼公司成功将以碳材料为负极，LiCoO₂为正极的锂离子电池商品化后，锂离子电池因其能量密度大，平均输出电压高，自放电小，循环性能优异，绿色环保等优点革新了消费电子产品的面貌。至今仍然占领着便携电子器件的市场，并逐渐推向电动汽车领域及大规模储能系统。但是由于锂资源不丰富且主要分布在南美洲地区，所以锂离子电池用于大规模储能或者电动汽车等大规模应用时价格太高。因此，钠离子电池由于其资源丰富，工作原理与锂离子电池相似等特点受到人们的关注，并被人们认为是下一代清洁能源材料。

电解液是电池的重要组成部分，一种好的电解液应该具有：高离子电导、宽电化学窗口、热稳定性好以及良好的化学稳定性。钠离子电池的电解液的研究尚处于起步阶段，尚且没有得到很好的优化。另外，好的电解液能够在电池工作中保持稳定，不会持续与正极和负极反应或者直接分解产生气体。胀气会对电池的性能造成不良的影响，也会对应用带来一定的安全隐患。钠离子电池作为下一代储能电池的首选，长循环性能是大规模储能首要的特性。因此现有的钠离子电池电解液副反应造成电池胀气以及循环性能差的缺点制约了其进一步的发展。

发明内容

本发明实施例提供了一种抑制钠离子电池胀气的非水电解液及其制备方法和应用，通过使用功能添加剂来优化电池的成膜性能，提高钠离子电池库伦效率，降低电解液的副反应，从而抑制了电池的胀气，有效提高电池的循环性能以及安全性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种抑制钠离子电池胀气的非水电解液，包括：钠盐、有机溶剂和第一功能添加剂；

其中，所述第一功能添加剂的分子式为R1R2R3C₃H₃O₃S，结构式为其中R1，R2，R3分别为氢，烷基，环烷基，烯基，芳基或卤素中的一种；所述第一功能添加剂在所述非水电解液中的含量为0.001wt％-30wt％；

所述钠盐为六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、六氟砷酸钠、双草酸硼酸钠、双三氟甲基磺酰亚酰胺钠、三氟甲基磺酸钠、双氟磺酰亚胺钠或高氯酸钠中的一种或多种；

所述有机溶剂为环状碳酸酯、链状线型碳酸酯、羧酸酯或环状内酯中的一种或多种。

优选的，所述第一功能添加剂在所述非水电解液中的含量为0.1wt％-10wt％。

优选的，所述第一功能添加剂具体为1,3-丙烷磺内酯，分子式为C₃H₆O₃S，结构式为

优选的，所述R1，R2，R3分别为氢原子，甲基，乙基，丙基，丁基，戊基，己基，异丙基，异丁基，仲丁基，叔丁基，环丙基，环己基，乙烯基，丙烯基，苯基，对甲苯基或卤素原子中的一种。

优选的，所述非水电解液还包括第二功能添加剂；所述第二功能添加剂包括固体电解质界面SEI成膜剂、抗过充添加剂、阻燃剂或稳定剂中的一种或多种。

第二方面，本发明实施例提供了一种抑制钠离子电池胀气的电解液添加剂，所述电解液添加剂为上述第一方面所述的第一功能添加剂。