[发明专利]一种功率型电解液及钠离子电池

说明书

本发明公开了一种功率型电解液，电解质盐、有机溶剂及复合添加剂，所述电解质盐包括至少一种离子半径较大的弱配位阴离子钠盐与膨润土改性剂按照重量比3:1复配而成，所述复合添加剂包括氟代碳酸酯、磺酸内酯和改性氧化铝。本发明的功率型电解液，与传统电解液相比，表现出较高的离子电导率，较低的钠离子去溶剂化能，保证钠离子电池具有优秀的高功率性能。使用此电解液的钠离子电池表现出优异的大倍率充放电工况下的容量保持率、改善了电池高倍率充放电的循环寿命。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，具体涉及一种功率型电解液及钠离子电池。

背景技术

锂离子电池由于其优异的电化学性能广泛应用于便携式电子产品、电动汽车、储能等领域，但由于锂资源分布不均及供需不平衡导致以碳酸锂和氢氧化锂为代表的锂源价格持续上升，使得锂离子电池成本承受巨大的上升压力，不利于节能减碳的目标达成。钠离子电池工作原理与锂离子电池高度相似，可作为锂离子电池的替代技术。另外，钠离子电池由于钠资源丰富、价格低廉和环境友好等优点在大规模储能、电动车、电动船舶和特种工程车等领域具有广阔的应用前景。

然而由于钠离子的离子半径相较于锂离子更大，导致钠离子在工作过程中发生脱钠和嵌钠的动力学性能较低，特别是在大倍率环境下，导致钠离子电池的高倍率充放电性能急剧恶化。钠离子电池在高倍率下性能较差的原因，主要有以下几点：（1）钠离子由于离子半径较大，导致在活性材料中的扩散动力学变差；（2）传统电解液大量使用黏度较大的环状碳酸酯类溶剂，导致钠离子在高倍率工况下电导率较低；（3）钠离子在电极/电解液界面的去溶剂化速率较低。

从以上方面得知与电解液相关的因素极大影响了钠离子电池的性能，电解液是钠离子电池的重要组成部分，其理化性能和化学组成不仅决定了钠离子在电解液的中的动力学性能，还决定了电极表面的固体电解质相界面（SEI）膜的成分和结构，对钠离子电池的倍率性能以及电极结构稳定性及循环寿命有重要影响。因此对电解液的设计和优化是改善钠离子电池倍率性能的主要手段。

目前最常用的钠离子电池电解液为以碳酸酯类为溶剂，以六氟磷酸钠和/或高氯酸钠等钠盐为溶质的电解液。这类电解液中溶剂熔点较高，黏度较高且与钠离子之间具有较强的相互作用，一定程度上限制了钠离子在溶液中的扩散，也不利于钠离子在电极-电解液界面去溶剂化。另外，当在高倍率工况下进行充放电时，这些电解液的电导率不足以支撑如此大的电流密度，较大电荷转移阻抗和SEI膜阻抗都限制钠离子的传输，诸如碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯这类黏度较高的溶剂，极大限制了钠离子电池在高倍率条件下的工作。

基于此，本发明提供一种功率型电解液及钠离子电池。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种功率型电解液及钠离子电池，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明提供了一种功率型电解液，包括电解质盐、有机溶剂及复合添加剂，所述电解质盐包括至少一种离子半径较大的弱配位阴离子钠盐与膨润土改性剂按照重量比3:1复配而成，所述复合添加剂包括氟代碳酸酯、磺酸内酯和改性氧化铝；

其中膨润土改性剂的制备方法为：

S11：将10-20份膨润土加入到25-35份质量分数5%的盐酸溶液中，然后加入1-5份硅烷偶联剂KH570、1-3份海藻酸钠和1-2份木质素磺酸钠，搅拌混合充分，得到膨润土液；

S12：将碳纳米管置于质子辐照箱内辐照处理，辐照功率为350-450W，辐照时间为10-20min，辐照结束，得到辐照型碳纳米管；

S13：将辐照型碳纳米管、膨润土液按照重量比1:5的量搅拌分散充分，然后再水洗、干燥；

S14：将S13的产物置于155-175℃下煅烧处理10-20min，然后再以1-3℃/min的速率降至室温，即可。