本發(fā)明涉及一種用于鈉金屬電池的環(huán)狀/線型混合醚類電解液，屬于鈉金屬電池電解液。

背景技術(shù)：

1、鈉離子電池是二次電池系統(tǒng)領(lǐng)域的新成員，近年來(lái)由于其公認(rèn)的資源可持續(xù)性、寬溫度范圍能力和成本效益，在大規(guī)模儲(chǔ)能、極端環(huán)境條件及相關(guān)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力，引起了人們的持續(xù)關(guān)注。然而，由于電極材料的固有特性，能量密度是鈉離子電池的主要限制。利用低氧化還原電位(-2.71?v?vs.?s.h.e)和高比容量(1166?mah?g-1)的鈉金屬負(fù)極是提高鈉離子電池能量密度的最佳選擇。然而，鈉金屬負(fù)極的高反應(yīng)性是鈉金屬電池發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。它與電解液的連續(xù)和不可控的電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致不穩(wěn)定的固/液界面，通常稱為固態(tài)電解質(zhì)界面相。固態(tài)電解質(zhì)界面相的反復(fù)形成和破裂顯著影響了鈉在電極表面的成核、沉積和剝離，促進(jìn)了“鈉枝晶”和“死鈉”的形成。這一過(guò)程最終導(dǎo)致不可逆的鈉容量損失，并造成嚴(yán)重的安全隱患。因此，建立穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面相對(duì)于實(shí)現(xiàn)高性能和高安全性的鈉金屬電池至關(guān)重要。因此在設(shè)計(jì)具有高本征穩(wěn)定性、電極/電解液界面兼容性和穩(wěn)定性的電解液方面仍需要進(jìn)一步探索。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種環(huán)狀/線型混合醚類電解液設(shè)計(jì)方案，以解決現(xiàn)有鈉金屬電池電解液的對(duì)鈉金屬兼容性差、利用效率低等技術(shù)問題，同時(shí)生成更穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面相，并滿足鈉金屬電池的應(yīng)用需求。

2、混合醚類電解液，包括鈉鹽、環(huán)狀醚類化合物，以及線型醚類化合物；所述的鈉鹽在電解液中的濃度是0.5-5?mol?l-1，環(huán)狀醚類化合物和線型醚類化合物的體積比范圍是(3-7):(7-3)。

3、所述的鈉鹽在電解液中的濃度優(yōu)選是0.8-2?mol?l-1。

4、環(huán)狀醚類化合物和線型醚類化合物的體積比范圍優(yōu)選是(4-6):(6-4)。

5、所述的環(huán)狀醚類化合物選自1,3-二氧戊環(huán)，1，4-二氧六環(huán)，四氫呋喃，四氫吡喃中的一種或幾種的混合。

6、所述的線性醚類化合物選自二乙醚，二丙醚，二異丙醚，二丁醚，二異丁醚中的一種或多種的混合。

7、所述的鈉鹽選自六氟磷酸鈉、高氯酸鈉、雙三氟甲烷磺酰亞胺鈉、三氟甲磺酸鈉、雙氟磺酰亞胺鈉中的一種或幾種的混合。

8、一種鈉金屬電池，包含有上述的電解液。

9、一種提高鈉金屬電池的電解液中的鈉鹽陰離子在溶劑化結(jié)構(gòu)中的比例的方法，是在電解液中采用同時(shí)含有環(huán)狀醚類溶劑和線型醚類溶劑的電解液。

10、一種抑制了鈉金屬電池的負(fù)極表面鈉枝晶的形成的方法，是在電解液中采用同時(shí)含有環(huán)狀醚類溶劑和線型醚類溶劑的電解液。

11、有益效果

12、由環(huán)狀醚類溶劑和線型醚類溶劑組合優(yōu)化后，受益于溶劑-共溶劑之間的相互作用，陽(yáng)離子-溶劑的結(jié)合能降低，使得更多陰離子參與陽(yáng)離子的溶劑化結(jié)構(gòu)，有效地促進(jìn)了陰離子衍生的富含無(wú)機(jī)組分的固態(tài)電解質(zhì)界面相的形成，并顯著地提升了對(duì)鈉金屬負(fù)極的穩(wěn)定性。

13、另一方面，混合醚類電解液設(shè)計(jì)有效的提升了鈉金屬電池的循環(huán)性能，獲得了高穩(wěn)定性、長(zhǎng)循環(huán)壽命的鈉金屬電池。

技術(shù)特征：

1.混合醚類電解液，其特征在于，包括鈉鹽、環(huán)狀醚類化合物，以及線型醚類化合物；所述的鈉鹽在電解液中的濃度是0.5-5?mol?l-1，環(huán)狀醚類化合物和線型醚類化合物的體積比范圍是(3-7):(7-3)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合醚類電解液，其特征在于，所述的鈉鹽在電解液中的濃度優(yōu)選是0.8-2?mol?l-1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合醚類電解液，其特征在于，環(huán)狀醚類化合物和線型醚類化合物的體積比范圍優(yōu)選是(4-6):(6-4)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合醚類電解液，其特征在于，所述的環(huán)狀醚類化合物選自1,3-二氧戊環(huán)，1，4-二氧六環(huán)，四氫呋喃，四氫吡喃中的一種或幾種的混合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合醚類電解液，其特征在于，所述的線性醚類化合物選自二乙醚，二丙醚，二異丙醚，二丁醚，二異丁醚中的一種或多種的混合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合醚類電解液，其特征在于，所述的鈉鹽選自六氟磷酸鈉、高氯酸鈉、雙三氟甲烷磺酰亞胺鈉、三氟甲磺酸鈉、雙氟磺酰亞胺鈉中的一種或幾種的混合。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合醚類電解液，其特征在于，電解液應(yīng)用于鈉金屬電池。

8.一種鈉金屬電池，包含有權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的電解液。

9.一種提高鈉金屬電池的電解液中的鈉鹽陰離子在溶劑化結(jié)構(gòu)中的比例的方法，其特征在于，是在電解液中采用同時(shí)含有環(huán)狀醚類溶劑和線型醚類溶劑的電解液。

10.一種抑制鈉金屬電池的負(fù)極表面鈉枝晶的形成的方法，其特征在于，是在電解液中采用同時(shí)含有環(huán)狀醚類溶劑和線型醚類溶劑的電解液。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于鈉金屬電池的環(huán)狀/線型混合醚類電解液，屬于鈉金屬電池電解液技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供了一種環(huán)狀/線型混合醚類電解液設(shè)計(jì)方案，以解決現(xiàn)有鈉金屬電池電解液的對(duì)鈉金屬兼容性差、利用效率低等技術(shù)問題，同時(shí)生成更穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面相，并滿足鈉金屬電池的應(yīng)用需求。

技術(shù)研發(fā)人員：郭少華,史天澤,侯瑞林,李樹奎
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2