[发明专利]一种钠离子电池电解液及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种钠离子电池电解液，所述电解液是单组份Ca_xNa_1‑2xAlCl₄·nSO₂液体；一种钠离子电池电解液的制备方法，包括以下步骤：S1、室温下，在手套箱中，将干燥的CaCl₂、NaCl、AlCl₃按照x：(1.1‑2x)：1的摩尔比在聚四氟乙烯容器中混合，其中，0＜x≤0.1；S2、向混合物中按AlCl₃：SO₂＝1：n的摩尔比通入一定量的SO₂气体即得到Ca_xNa_1‑2xAlCl₄·nSO₂液体，其中，n为3～20以内的自然数；S3、用少量Na除去所得溶液中的AlCl₃和微量水分，得到钠离子电池电解液；根据上述所述的钠离子电池电解液的用途，用于制备钠离子电池；本发明减少钠离子电池在储存、充放电过程中的气体产生，提高循环性能，安全性能高，稳定性好。

技术领域

本发明涉及固态电池技术领域，尤其涉及一种钠离子电池电解液及其制备方法与应用。

背景技术

在众多储能技术中，锂离子电池由于具有高能量密度、高安全性能、长循环性能和环境友好等优点，已被广泛应用于数码相机、笔记本电脑，电动汽车等方面。而随着电动汽车的大规模应用，锂的需求量必然增加。而锂资源的储量有限，并且在地球上的分布不均匀，如果继续选择锂离子电池作为大规模储能器件，必然会增加成本。而钠与锂二者同属于碱金属元素，钠原子与锂原子具有非常类似的物理化学性质且脱/嵌机制类似，最重要的是钠资源非常丰富且分布广泛，因此钠离子电池的研究与开发有望在一定程度上缓解由于锂资源短缺引发的储能电池发展受限问题，钠离子电池相比锂离子电池有诸多的优点，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，并有望在大规模储能系统，可移动式充电桩和低速电动车这三个方面得到广泛应用。

但是，由于钠离子电池正极材料碱性很强(pH12)，会与电解液中的碳酸酯发生反应，促使其分解；另外，电解液中含有的微量水分会与溶剂和电解质发生反应，导致电池在储存与工作过程中电解液发生分解，生产气体，导致电池内压增大，外壳变形，电池膨胀，向外析气，甚至发生漏液风险。产生的气体在正负极之间，使得电池内各个部件的电接触变差，阻抗变大，电池性能下降等问题。因此，产气现象成为影响钠离子电池电性能与安全性的重要因素，所以解决电解液分解产气问题是钠离子电池应用过程中必须解决的一个问题。

另外，由于钠离子半径较大，在碳材料中的嵌入性不如锂离子，随着充放电的进行，电解液分解产气使得电池内各个部件的电接触变差致使出现少部分沉积，形成枝晶，当枝晶生长过快可能刺穿隔膜，引起安全隐患。同时，传统有机电解液为易燃物，在发生热失控时便成为可燃烧的燃料。因此，传统有机电解液体系下的电芯在极端使用条件下危险系数较大，是钠离子电池应用过程序需要解决的一个问题。

关于NaAlCl₄·nSO₂液体在电化学的应用已有较多报道，随着n值的增大，该无机液体的饱和蒸汽压也随之增大，稳定性较差。将NaAlCl₄·nSO₂液体直接作为钠离子电池的电解液使用具有一定的产气隐患。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，得到一种能提高稳定性且解决产气问题的钠离子电池电解液及其制备方法与应用。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种钠离子电池电解液，所述电解液是单组份Ca_xNa_1-2xAlCl₄·nSO₂液体。

本发明进一步改进在于，n的取值为3～20以内的自然数。

本发明进一步改进在于，x的取值范围为0＜x≤0.1。