[发明专利]一种电解液及其制备方法和电解液制备钠离子电池的方法

说明书

本发明属于钠离子电池技术领域。本发明提供了一种电解液及其制备方法。制备方法包含如下步骤：将钠盐溶于醚类溶剂中，得到溶液；将二甲基亚砜和氟代醚加入到溶液中，得到电解液。本发明还提供了该电解液制备钠离子电池的方法。本发明的电解液应用于钠离子电池石墨负极材料在循环60圈后，仍具有259.0mAh·gsupgt;‑1/supgt;的高可逆比容量，相较于不加二甲基亚砜和氟代醚的电解液，可逆比容量提高了93％；而且制备方法简单，易于操作，适合工业化应用。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，尤其涉及一种电解液及其制备方法和电解液制备钠离子电池的方法。

背景技术

目前，锂离子电池商业化已经非常成功，但是现在全球的锂资源争夺已经日渐白热化，摆脱对锂资源的依赖，开发出新的电池体系刻不容缓。钠因为与锂有着相似的化学性质而且储量更为丰富，成本更低，安全性更好，被认为是最有前景的替代资源。宁德时代已经率先发布了第一代钠离子电池，将钠离子电池实现了商业化，但是其存在着很多缺陷。如，由于钠元素的相对原子质量比锂高很多，导致钠离子电池理论比容量不足锂离子电池的1/2；由于钠离子半径比锂离子半径大70％，使得钠离子在电池材料中嵌入与脱出更为困难。

石墨是锂离子电池常用的负极材料，但是在钠离子电池中使用传统的碳酸盐基电解液时，钠离子很难在石墨层中进行脱嵌，这是在钠离子电池中使用石墨作为负极材料的一个重要限制。现在的研究表明在电解液中使用醚类溶剂代替传统的酯类溶剂可以实现钠离子在石墨中稳定的脱嵌，从而达到大约150mAh·g^-1的稳定容量，但是对于商业化的可充电电池来说，能量密度还有待进一步提高。因此，如何改进钠离子电池的电解液，进一步提高其充放电性能，制备具有高能量密度、高倍率性能、长循环寿命、高安全系数的钠离子电池成为当前研究的热点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种电解液及其制备方法和电解液制备钠离子电池的方法，以解决目前石墨负极应用于钠离子电池的低能量密度问题，提高石墨负极材料在钠离子电池中的充放电性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种电解液的制备方法，包含如下步骤：

1)将钠盐溶于醚类溶剂中，得到溶液；

2)将二甲基亚砜和氟代醚加入到溶液中，得到电解液。

作为优选，步骤1)所述钠盐为六氟磷酸钠、高氯酸钠或三氟甲基磺酸钠；所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚或乙醚。

作为优选，步骤2)所述氟代醚为1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚或1,1,2,2-四氟乙基乙基醚。

作为优选，步骤1)所述溶液的浓度为1～5mol/L。

作为优选，步骤2)所述二甲基亚砜与溶液的体积比为0.01～5:10；所述氟代醚与溶液的体积比为0.01～5:10。

本发明还提供了一种由所述制备方法得到的电解液。

本发明还提供了一种由所述电解液制备钠离子电池的方法，包含如下步骤：

(1)将球状石墨、乙炔黑、羧甲基纤维素和水混合后进行球磨，得到糊状浆料；

(2)将糊状浆料涂布在铜箔上，顺次进行干燥、锟压，得到电极片；

(3)在惰性气氛中，将电解液、电极片、隔膜和钠片组装成钠离子电池。

作为优选，步骤(1)所述球状石墨、乙炔黑和羧甲基纤维素的重量比为7～9:0.5～2:0.5～2；所述混合的时间为8～12min；所述球磨的速率为200～600r/min，球磨的时间为4～8h。