[发明专利]一种钠离子电池电解液、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种钠离子电池电解液、其制备方法及其应用。本发明的钠离子电池电解液包含钠盐、非水有机溶剂和添加剂；其中，所述的添加剂为如式I所示的硫酸酯类化合物、如式II所示的磺酸内酯类化合物以及氟代碳酸乙烯酯(FEC)；所述的非水有机溶剂为碳酸酯、或碳酸酯和羧酸酯；所述的碳酸酯为环状碳酸酯和/或链状碳酸酯。本发明的钠离子电池电解液首次将环状硫酸酯类化合物作为添加剂应用于钠离子电池领域；以本发明的钠离子电池电解液制备得到的钠离子电池具有优异的高温储存性能、高温循环性能和低温放电倍率性能。

技术领域

本发明涉及一种钠离子电池电解液、其制备方法及应用。

背景技术

近年来，随着电子设备、电动工具、小功率电动汽车等迅猛发展，研究高能效、资源丰富及环境友好的储能材料是人类社会实现可持续性发展的必要条件。为满足规模庞大的市场需求，仅依靠能量密度、充放电倍率等性能衡量电池材料是远远不够的。电池的制造成本与能耗是否对环境造成污染以及资源的回收利用率也将成为评价电池材料的重要指标。钠是地球上储量较丰富的元素之一，与锂的化学性质类似，因此也可适用于锂离子电池体系。钠离子电池相比锂离子电池有诸多优势，如成本低，安全性好，随着研究的深入，钠离子电池将越来越具有成本效益，并有望在未来取代锂离子电池而被广泛应用，而钠离子电池作为新型的储能电池，需要满足不同温度下的性能要求以及高的循环要求。

中国专利申请CN 201510060712.7公开了一种锂离子电池电解液及锂离子二次电池，其通过添加一定量的硅烷类硫酸酯，利用其能在锂离子电池的负极上还原形成薄而致密的SEI膜(固体电解质界面膜)，来提高电池的低温性能和循环性能。

目前，开发能够满足钠离子电池在较广温度范围下使用以及优异的循环性能需求的电解液极为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中急需开发具有优异的低温性能和循环性能的钠离子电池的问题，因而提供了一种钠离子电池电解液、其制备方法及其应用，本发明的钠离子电池电解液首次将环状硫酸酯类化合物作为添加剂并应用于钠离子电池领域；以本发明的钠离子电池电解液制备得到的钠离子电池具有优异的高温储存性能、高温循环性能和低温放电倍率性能。

虽然钠离子电池和锂离子电池的基本原理类似，但钠离子的半电池电位比锂离子半电池电位高0.3V，且钠离子半径远远大于锂离子半径，所以在实际应用中存在着明显的差异。在锂离子电池中适用的添加剂并不一定适用于钠离子电池，如添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)能增加锂离子电池的循环稳定性，但在钠离子电池中却适得其反。本发明的发明人对于如何设计钠离子电池电解液以改善或提高钠离子电池的性能进行了反复且深入的研究，并取得下述成果。

本发明通过下述技术方案来解决上述技术问题。

本发明提供了一种钠离子电池电解液，其包含钠盐、非水有机溶剂和添加剂；其中，所述的添加剂为如式I所示的硫酸酯类化合物、如式II所示的磺酸内酯类化合物以及氟代碳酸乙烯酯(FEC)；

本发明中，所述的如式I所示的硫酸酯类化合物在所述的钠离子电池电解液中的质量百分含量为0.5％-5％，优选1％-3％，进一步优选2％。

所述的如式I所示的硫酸酯类化合物中，R¹为H、或C₁-C₃烃基。其中，所述的C₁-C₃烃基优选为C₁-C₃烷基，进一步优选为甲基或丙基；n₁为1、2或3，优选1或2。