[发明专利]电解液、钠离子二次电池及其制备方法

摘要

本发明提供了一种电解液、钠离子二次电池及其制备方法，涉及电池技术领域，电解液包括电解质和溶剂，所述电解质包括至少两种不同阴离子的钠盐；钠离子二次电池包括正极、负极、隔膜和本发明提供的电解液，改善了现有的钠离子双离子电池的容量较低和倍率性能较差的技术问题，本发明提供的钠离子二次电池不仅提高了钠离子双离子电池的能量密度，改善了倍率性能，而且以廉价易得的钠离子作为电化学反应的主体，显著提高了电池的环境相容性，降低了电池的成本。

主权项

1.一种电解液，其特征在于，包括电解质和溶剂，所述电解质包括至少两种不同阴离子的钠盐；

优选地，所述钠盐选自六氟磷酸钠、氯化钠、氟化钠、硫酸钠、碳酸钠、磷酸钠、硝酸钠、二氟草酸硼酸钠、焦磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、柠檬酸三钠、偏硼酸钠、硼酸钠、钼酸钠、钨酸钠、溴化钠、亚硝酸钠、碘酸钠、碘化钠、硅酸钠、木质素磺酸钠、草酸钠、铝酸钠、甲基磺酸钠、醋酸钠、重铬酸钠、六氟砷酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠、三氟甲烷磺酰亚胺钠和三氟甲烷磺酸钠中的至少一种；

优选地，所述溶剂选自酯类、醚类、腈类或砜类有机溶剂中的至少一种；

优选地，所述溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、N,N‑二甲基乙酰胺、氟代碳酸乙烯酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯、γ‑丁内酯、四氢呋喃、2‑甲基四氢呋喃、1,3‑二氧环戊烷、4‑甲基‑1,3‑二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2‑二甲氧丙烷、三乙二醇二甲醚、二甲基砜、二甲醚、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯脂、亚硫酸二甲脂、亚硫酸二乙脂、冠醚、1‑乙基‑3‑甲基咪唑‑六氟磷酸盐、1‑乙基‑3‑甲基咪唑‑四氟硼酸盐、1‑乙基‑3‑甲基咪唑‑双三氟甲基磺酰亚胺盐、1‑丙基‑3‑甲基咪唑‑六氟磷酸盐、1‑丙基‑3‑甲基咪唑‑四氟硼酸盐、1‑丙基‑3‑甲基咪唑‑双三氟甲基磺酰亚胺盐、1‑丁基‑1‑甲基咪唑‑六氟磷酸盐、1‑丁基‑1‑甲基咪唑‑四氟硼酸盐、1‑丁基‑1‑甲基咪唑‑双三氟甲基磺酰亚胺盐、N‑丁基‑N‑甲基吡咯烷‑双三氟甲基磺酰亚胺盐、1‑丁基‑1‑甲基吡咯烷‑双三氟甲基磺酰亚胺盐、N‑甲基‑N‑丙基吡咯烷‑双三氟甲基磺酰亚胺盐、N‑甲,丙基哌啶‑双三氟甲基磺酰亚胺盐、N‑甲,丁基哌啶‑双三氟甲基磺酰亚胺盐中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，电解液中钠盐的浓度为0.1‑10mol/L；

优选地，电解液中两种不同阴离子钠盐的摩尔比为(0.1‑99.9)：(0.1‑99.9)；

优选地，电解质为六氟磷酸钠和三氟甲烷磺酸钠的组合物，且两者的摩尔比为(45‑55)：(45‑55)，更优选为50:50。

3.一种钠离子二次电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜和权利要求1所述的电解液；

优选地，所述正极包括正极材料和正极集流体，所述正极材料包括自由可逆插层/脱出钠盐阴离子的正极活性材料；

优选地，所述负极为能够与钠离子进行可逆合金化反应的金属箔材；

优选地，所述负极包括负极材料和负极集流体，所述负极材料包括能够与钠离子反应的负极活性材料。

4.根据权利要求3所述的钠离子二次电池，其特征在于，所述正极活性材料包括具有层状晶体结构的石墨类材料、硫化物、氮化物、氧化物和碳化物中的至少一种；

优选地，所述石墨类材料选自膨胀石墨、天然石墨、人造石墨和石墨片中的至少一种；

优选地，所述硫化物选自二硫化钼、二硫化钨、二硫化钒和二硫化钛中的至少一种；

优选地，所述氮化物选自六方氮化硼和/或碳掺杂六方氮化硼；

优选地，所述选自三氧化钼、三氧化钨、五氧化二钒和二氧化钛中的至少一种；

优选地，所述碳化物选自碳化钛、碳化钽、碳化钼和碳化硅中的至少一种；

优选地，所述正极活性材料选自膨胀石墨、天然石墨、人造石墨和石墨片中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的钠离子二次电池，其特征在于，所述正极集流体选自铝、锂、镁、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛和锰中任意一种金属；

或，所述正极集流体选自铝、锂、镁、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛和锰中任意一种金属的合金；

或，所述正极集流体选自铝、锂、镁、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛和锰中任意一种金属的复合物；

优选地，所述正极集流体为铝。

6.根据权利要求3所述的钠离子二次电池，其特征在于，所述金属箔材为锡、铝、铜、铁、锌、镍、钛、锰、镁、锑或铅中任意一种金属；

或，所述金属箔材为至少包括锡、铝、铜、铁、锌、镍、钛、锰、镁、锑或铅中任意一种金属的合金；

或，所述金述箔材为至少包括锡、铝、铜、铁、锌、镍、钛、锰、镁、锑或铅中任意一种金属的复合物；

优选地，所述金属箔材为锡。

7.根据权利要求3所述的钠离子二次电池，其特征在于，所述负极活性物质选自天然石墨、改性石墨、人造石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、多孔碳、锡、锑、锗、铅、三氧化二铁、五氧化二钒、二氧化锡、二氧化钛、三氧化钼、单质磷、钛酸钠和对苯二甲酸钠中的至少一种；

优选地，所述负极活性物质选自天然石墨、改性石墨、人造石墨和石墨烯中的至少一种；

优选地，所述负极集流体自铜、铬、镁、铁、镍、锡、锌、锂、铝、钙、钕、铅、锑、锶、钇、镧、锗、钴、铈、铍、银、金和钡中任意一种金属；

或，所述负极集流体选自铜、铬、镁、铁、镍、锡、锌、锂、铝、钙、钕、铅、锑、锶、钇、镧、锗、钴、铈、铍、银、金和钡中任意一种金属的合金；

或，所述负极集流体选自铜、铬、镁、铁、镍、锡、锌、锂、铝、钙、钕、铅、锑、锶、钇、镧、锗、钴、铈、铍、银、金和钡中任意一种金属的复合物；

优选地，所述负极集流体为铜。

8.根据权利要求3‑7任一项所述的钠离子二次电池，其特征在于，所述隔膜为多孔聚合物薄膜和/或无机多孔薄膜；

优选地，所述多孔聚合物隔膜选自多孔聚丙烯薄膜、多孔聚乙烯薄膜和多孔复合聚合物薄膜中的至少一种；

优选地，所述无机多孔薄膜为玻璃纤维纸和/或多孔陶瓷隔膜。

9.根据权利要求3‑8任一项所述的钠离子二次电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将正极、电解液、隔膜和负极进行组装，即制得钠离子二次电池。

10.根据权利要求9所述的钠离子二次电池的制备方法，其特征在于，电解液的制备方法包括如下步骤：

将两种或两种以上不同阴离子的钠盐溶解于相应溶剂中，混合均匀，得到电解液；

优选地，正极的制备方法，包括如下步骤：

将正极活性材料、导电剂以及粘结剂溶解于相应溶剂中，形成正极浆料，然后将正极浆料涂覆于正极集流体表面，干燥后压制并裁切，得到所需尺寸的正极；

优选地，负极的制备方法包括如下步骤：

将负极活性材料、导电剂以及粘结剂溶解于相应溶剂中，形成负极浆料，然后将负极浆料均匀涂覆于负极集流体表面，干燥后压制并裁切，得到所需尺寸的负极。