[发明专利]一种钠离子电池用非水电解质、钠离子电池及用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解质钠盐及其应用，具体涉及一种用作钠离子电池非水电解质、其采用该电解质的钠离子电池及用途。

背景技术

锂离子电池自发明以来，就以其高能量密度、良好的循环性能、高的工作电压，在各种小型移动设备上得到了广泛的应用。

近年来，以锂离子电池为动力的电油混合动力汽车和纯电动汽车开始快速发展；出于对风电，太阳能等新兴能源的存储的需要，锂离子电池也有望在“绿色电网”中得到应用，“动力”和“储能”已经是锂离子电池的下一个应用热点。

然而，一旦锂离子电池在这两个方面得到大规模应用，锂资源短缺的问题将马上显现出来。锂资源在地球上储量有限并且地区分布不均匀。因此，寻找锂的替代物是解决这个问题的重要出路。

金属钠在地球上储量丰富，几乎是取之不尽、用之不竭，钠/钠离子的电位只比锂/锂离子高约0.3V，因此造成的能量密度上的降低也可以通过成本的降低得到补偿。

近年来，钠离子电池又重新引起了人们的重视。但目前对钠离子电池的研究主要集中在正极材料方面，负极材料和电解质的研究很少。从目前的报道中，基本都使用NaClO₄(NaPF₆)一非水有机溶剂的电解质。以锂离子电池中的经验，电解质中的电解质盐和溶剂的选择对电池性能的影响非常大。我们已经发现NaClO₄电解质体系在钠电池中不稳定，与钠的作用使电解质变成黄色。而且，对于钛酸盐类的钠离子电池负极材料，使用NaClO₄电解质体系，电池的库仑效率低、循环性差。

因此，寻找一种稳定的电解质，改善电池的库仑效率和循环性能，是钠离子电池能否走向实用的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有更好的循环性能，更高的库仑效率的钠离子电池用非水电解质、钠离子电池及用途。

本发明提供一种钠离子电池用非水电解质包括：电解质盐和有机溶剂，其中，所述电解质盐为双氟磺酰亚胺钠，其分子式为NaN(SO₂F)₂，简写为NaFSI。

本发明的钠离子电池用非水电解质，有机电解质体系中的有机溶剂选自以下有机溶剂之一或其混合物：丙烯碳酸酯(PC)、乙烯碳酸酯(EC)、丁烯碳酸酯(BC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二正丙酯(DPC)、碳酸二异丙酯(DIPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸乙异丙酯(EIPC)、四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃(MeTHF)、1，2-二甲氧基乙烷(DME)、1，2-二甲氧基丙烷(DMP)、二甘醇二甲醚(DG)、1，3-二氧戊环(1，3-DOL)、二甲醚四甘醇(TEGDME)、甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯(EP)、γ-丁内酯(γ-BL)、二甲基亚砜(DMSO)、聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰亚胺(PI)。

本发明的钠离子电池用非水电解质，所述电解质盐的浓度为0.5M～2M。

本发明提供的一种钠离子电池，电解质应用了上述钠离子电池用非水电解质。

本发明的钠离子电池，其电极材料可以为硬碳、Na₂Ti₃O₇、Li₄Ti₅O₁₂、Na₃V₂(PO₄)₃、Na₃V₂(PO₄)₂F₃、NaVPO₄F、NaFePO₄、Na₂FePO₄F、Na_xCoO₂、NaCrO₂、NaMnO₂或NaNi_0.5Mn_0.5O₂等，但不局限于此，其电极制备方法为通用方法。

本发明的钠离子电池的改进之处在于使用双氟磺酰亚胺钠作为电解质盐。所制备的钠离子电池具有成本低、循环寿命长、能量密度高等特点，可广泛应用于太阳能、风力发电所需的大规模储能设备，以及智能电网调峰、分布电站、后备电源、通讯基站等领域，尤其适合作为大规模储能设备。

附图说明