[发明专利]钠离子电池的电解质及其制备方法、钠离子电池

说明书

本发明提供一种钠离子电池的电解质，按照质量百分比计，所述电解质包括以下组分：电解质溶剂为30～75％、钠盐为7～15％、聚合物为8～12％以及陶瓷粉体为5～55％。本发明还提供一种钠离子电池以及制备钠离子电池的电解质的方法。本发明能够提高钠离子电子的安全性能以及循环性能，并改善电解质与电极之间的界面接触。

技术领域

本发明涉及钠离子电池领域，具体涉及一种钠离子电池的电解质及其制备方法、钠离子电池。

背景技术

锂离子电池在手机、笔记本电脑等便携电子产品，以及电动工具、电动自行车、电动汽车中的广泛使用，极大地改变了人们的生活习惯、生产方式。因其具有电压高、能量密度高、能量效率高等优点而有着不可替代的作用。随着电动汽车及大规模储能需求的迅猛增长，对锂的消耗已经且会持续快速增加。然而，锂元素在地壳中的丰度很低，且全球分布极不均匀，将严重制约电动汽车及大规模储能的发展。

与锂具有相似物理化学性质的钠在地壳中的含量相对丰富且分布广泛，也具有与锂类似的脱嵌机制，可以实现在电极材料中的可逆循环，金属钠的理论比容量为1166mAh/g，虽然比锂离子电池低，但是可以取代锂离子电池的部分应用场景，如对能量密度要求较低的大规模储能系统，因此钠离子二次电池的研究开发有望在一定程度上缓解锂资源短缺而带来的问题。

但是钠与锂的活性不同，适用条件会有所不一样。目前室温下的钠离子电池有使用有机电解液的有机体系和使用水溶液电解液的水体系。水系电解液一般电极范围较低而具有较低的能量密度，而且水系不能使用金属钠作负极；而对于有机系电解液而言，由于金属钠非常活泼，目前的有机溶剂会跟它发生副反应，同时，有机系则存在易挥发、可燃等潜在安全因素。另外，有机系和水系电解液都存钠离子在负极表面不均匀沉积导致枝晶生长，引发电池短路、进一步可能产生燃烧、爆炸等安全问题。

采用固态钠离子导体电解质可以缓解枝晶、燃烧爆炸等问题。然而，全固态钠离子导体电解质与电极之间界面接触很差。而且，在充放电循环过程中，会因为电极反复的体积变化而使界面接触越来越差，导致电池性能的衰减。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种钠离子电池的电解质，能够提高钠离子电子的安全性能以及循环性能，并改善电解质与电极之间的界面接触，本发明还提供一种钠离子电池以及一种制备该电解质的方法。

本发明第一方面提供一种钠离子电池的电解质，按照质量百分比计，所述电解质包括以下组分：电解质溶剂为30～75％、钠盐为7～15％、聚合物为8～12％以及陶瓷粉体为5～55％。

在一个优选的实施方案中，所述电解质溶剂包括以下中至少一种：碳酸酯类溶剂和醚类溶剂。

在一个优选的实施方案中，所述碳酸酯类溶剂包括以下中至少一种：乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯。

在一个优选的实施方案中，所述醚类溶剂包括以下中至少一种：四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷、乙二醇二甲醚、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧乙烷、二甘醇二甲醚、二乙氧基乙烷。

在一个优选的实施方案中，所述钠盐包括以下中至少一种：高氯酸钠、双三氟磺酰亚胺钠、六氟磷酸钠、双(氟磺酰)胺钠中的至少一种。

在一个优选的实施方案中，所述聚合物包括以下中至少一种：聚环氧乙烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯。

在一个优选的实施方案中，陶瓷粉体包括以下中至少一种：SiO₂、β″-Al₂O₃、钠超离子导体、硫基钠离子导体。