本發(fā)明涉及二次電池，特別是涉及一種用于鈉電池的寬溫域電解液。

背景技術(shù)：

1、目前鋰電池被廣泛應(yīng)用在數(shù)碼產(chǎn)品、電動汽車、儲能等領(lǐng)域，但鋰電池存在著成本高、低溫性能一般、倍率性能較差、鋰資源儲量低且分布不均勻等缺點。鈉電池具有和鋰電池相似的工作原理，且鈉資源儲量豐富、分布廣泛、廉價易得，因此鈉電池被認為是鋰電池理想的補充。尤其在儲能和低速電動車等領(lǐng)域，鈉電池有著取代鋰電池的趨勢。

2、隨著鈉電池在高緯度高海拔地區(qū)和晝夜溫差大的地區(qū)的應(yīng)用，現(xiàn)有鈉電池在低溫條件下的電化學(xué)性能面臨著挑戰(zhàn)。目前常規(guī)鈉電池電解液普遍有著高凝固點、高粘度、緩慢去溶劑化的缺點，是限制鈉電池低溫性能的關(guān)鍵因素。當(dāng)溫度降至0℃，常規(guī)電解液粘度顯著增加、離子電導(dǎo)率降低，電池的電化學(xué)性能有著較大程度的衰減；當(dāng)溫度降至-40℃時，常規(guī)電解液凝固會導(dǎo)致電池?zé)o法正常充放電。且常規(guī)電解液的有機溶劑與鈉離子較強的溶劑化作用，使得鈉離子在正負極界面去溶劑化能較高、去溶劑化緩慢、動力學(xué)較差，限制了鈉電池低溫下的電化學(xué)性能。

3、因此，研發(fā)寬溫域下正常工作的鈉電池電解液，和應(yīng)用該電解液的鈉電池，對于鈉電池在儲能和低速電動車等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種用于鈉電池的寬溫域電解液，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，使鈉電池實現(xiàn)-70～60℃溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定充放電和穩(wěn)定循環(huán)。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種寬溫域電解液，電解液組成包括鈉鹽和有機溶劑，所述鈉鹽為六氟磷酸鈉、高氯酸鈉、四氟硼酸鈉、雙氟磺酰亞胺鈉、雙(三氟甲基磺?；?亞胺鈉、三氟甲磺酸鈉、二氟草酸硼酸鈉、雙草酸硼酸鈉的一種或多種，所述有機溶劑為1,2-二乙氧基乙烷，或1,2-二乙氧基乙烷和四氫呋喃的組合。

3、進一步地，當(dāng)所述有機溶劑為1,2-二乙氧基乙烷和四氫呋喃的組合，其體積比為1:5～5:1的混合溶劑。優(yōu)選地，所述有機溶劑為1,2-二乙氧基乙烷和四氫呋喃體積比為1:3～3:1的混合溶劑。

4、進一步地，所述鈉鹽在所述電解液中的濃度為0.1～3mol/l。優(yōu)選地，所述鈉鹽在所述電解液中的濃度為0.5～1.5mol/l。

5、本申請?zhí)峁┝艘环N應(yīng)用上述寬溫域電解液的鈉電池，所述鈉電池應(yīng)用溫度為-70～60℃。

6、所述鈉電池的組成包括：正極、負極、隔膜以及上述的寬溫域電解液。

7、按上述方案，鈉電池的正極為層狀氧化物型、聚陰離子型、普魯士藍型、普魯士白型和有機物型鈉電正極中的一種或多種。優(yōu)選地，所述正極為磷酸釩鈉。

8、按上述方案，所述負極為硬碳、軟碳、金屬鈉中的一種或多種。

9、按上述方案，所述隔膜為聚丙烯膜、聚乙烯膜和玻璃纖維中的一種或多種。

10、本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

11、1、本發(fā)明提供的寬溫域電解液使用弱溶劑化特點的有機溶劑1,2-二乙氧基乙烷和四氫呋喃，其中1,2-二乙氧基乙烷為鏈狀醚，在電解液中與大多數(shù)鈉離子結(jié)合，帶動鈉離子在電解液中傳輸，同時1,2-二乙氧基乙烷與鈉離子有著較弱的結(jié)合能即較弱的溶劑化作用，使得鈉離子在正負極界面去溶劑化能低，去溶劑化速度快，且所述電解液具有高沸點、低凝固點、低粘度、高離子電導(dǎo)率等優(yōu)勢，可以顯著提升鈉電池在寬溫域范圍內(nèi)的充放電性能和循環(huán)穩(wěn)定性。

12、2、本發(fā)明提供的寬溫域電解液通過鈉鹽和有機溶劑的復(fù)配得到，采用上述電解液的鈉電池可以在負極一側(cè)形成富無機物的穩(wěn)定sei膜，隔絕了電極/電解液界面的不利反應(yīng)，提高了鈉電池整體的庫倫效率，使鈉電池在-70～60℃寬溫域下仍具有較優(yōu)的電化學(xué)性能。

技術(shù)特征：

1.一種用于鈉電池的寬溫域電解液，其特征在于，所述電解液組成包括鈉鹽和有機溶劑，所述有機溶劑為1,2-二乙氧基乙烷，或1,2-二乙氧基乙烷和四氫呋喃的組合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其特征在于，當(dāng)所述有機溶劑選自為1,2-二乙氧基乙烷和四氫呋喃的組合時，其體積比為1:5～5:1的混合溶劑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其特征在于，所述鈉鹽為六氟磷酸鈉、高氯酸鈉、四氟硼酸鈉、雙氟磺酰亞胺鈉、雙(三氟甲基磺?；?亞胺鈉、三氟甲磺酸鈉、二氟草酸硼酸鈉、雙草酸硼酸鈉的一種或多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的電解液，其特征在于，所述鈉鹽在所述電解液中的濃度為0.1～3mol/l。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的電解液，其特征在于，電解液的應(yīng)用溫度為-70～60℃。

6.一種寬溫域電解液在鈉電池中的應(yīng)用，其特征在于，寬溫域鈉電池包括：正極、隔膜、負極和根據(jù)權(quán)利要求1～4中所述的電解液。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述寬溫域電解液在鈉電池中的應(yīng)用，其特征在于，正極為層狀氧化物型、聚陰離子型、普魯士藍型、普魯士白型和有機物型鈉電正極中的一種或多種。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述寬溫域電解液在鈉電池中的應(yīng)用，其特征在于，負極為硬碳、軟碳、金屬鈉中的一種或多種。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述寬溫域電解液在鈉電池中的應(yīng)用，其特征在于，鈉電池應(yīng)用溫度為-70～60℃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于鈉電池的寬溫域電解液。電解液組成包括鈉鹽和有機溶劑，所述鈉鹽為六氟磷酸鈉、高氯酸鈉、四氟硼酸鈉、雙氟磺酰亞胺鈉、雙(三氟甲基磺?；?亞胺鈉、三氟甲磺酸鈉、二氟草酸硼酸鈉、雙草酸硼酸鈉的一種或多種，所述有機溶劑為1,2?二乙氧基乙烷，或1,2?二乙氧基乙烷和四氫呋喃的組合。本發(fā)明提供的寬溫域電解液具有高沸點、低凝固點、低粘度、高離子電導(dǎo)率等優(yōu)勢，且電解液溶劑與鈉離子溶劑化作用弱，降低了鈉離子去溶劑化能壘，使鈉離子在正負極界面的去溶劑化能和電荷轉(zhuǎn)移電阻降低，使所述電解液可以顯著提升鈉電池的高低溫充放電性能和循環(huán)性能，能夠在?70～60℃的寬溫域范圍內(nèi)安全穩(wěn)定運行。

技術(shù)研發(fā)人員：陳軍,嚴振華,李博遠,李海霞
受保護的技術(shù)使用者：南開大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26