本發(fā)明涉及鈉離子電池電解液，尤其是一種高循環(huán)性能鈉離子電池電解液及其制備方法。

背景技術：

1、鈉離子電池（sodium-ion?battery，sib）作為一種鋰離子電池的替代技術，具有資源豐富、成本低廉的優(yōu)勢。鈉的地殼豐度比鋰高得多，且分布廣泛，這使得鈉離子電池有潛力成為一種經濟實惠的儲能技術。此外，鈉離子電池的電壓平臺和化學性質與鋰離子電池相似，因此在材料體系和電池設計上具有很大的兼容性。

2、公開號為cn103715453a的專利申請公開了一種鈉離子電池系統(tǒng)、鈉離子電池的使用方法、鈉離子電池的制造方法。該發(fā)明提供能夠實現(xiàn)高容量化的鈉離子電池系統(tǒng)。即，所述鈉離子電池系統(tǒng)具有鈉離子電池和充電控制部，負極活性物質是具有na2ti6o13結晶相的活性物質，所述充電控制部對電流和所述負極活性物質的電位進行控制，使得除了發(fā)生所述na2ti6o13結晶相中的第一na插入反應之外還發(fā)生更低電位側的第二na插入反應。

3、公開號為cn111354924a的專利申請公開了鈉離子電池正極活性材料、鈉離子電池正極材料、鈉離子電池正極和鈉離子電池及制備方法，涉及鈉離子電池正極活性材料技術領域，鈉離子電池正極活性材料包括na2fe(c2o4)(so4)?2h2o；緩解了現(xiàn)有的層狀氧化物和有機正極活性材料無法同時滿足鈉離子電池理論容量高，且結構穩(wěn)定性理想的技術問題。

4、盡管鈉離子電池具有顯著的優(yōu)勢，但其在商業(yè)化應用中仍面臨若干技術挑戰(zhàn)：

5、1、循環(huán)性能不足：鈉離子在電解液中傳導性較低，容易在電極表面形成不穩(wěn)定的鈍化膜，這會增加電池的內阻并導致容量衰減。

6、2、電解液穩(wěn)定性：在長時間循環(huán)過程中，電解液中的溶劑和添加劑容易分解或與鈉鹽發(fā)生副反應，形成不穩(wěn)定的界面層，這對電池的壽命和安全性帶來挑戰(zhàn)。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N高循環(huán)性能鈉離子電池電解液制備方法，用于解決現(xiàn)有技術中循環(huán)性能不足和電解液不穩(wěn)定的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

3、本發(fā)明提供了一種高循環(huán)性能鈉離子電池電解液的制備方法，包括以下步驟：

4、（1）將鈉鹽溶解于有機溶劑中，混合得到鈉鹽溶液；

5、（2）將成膜劑、阻燃劑和添加劑添加到步驟（1）中的鈉鹽溶液中，混合均勻后，得到所述高循環(huán)性能鈉離子電池電解液；

6、所述添加劑由三正丁基(1-丙烯基)錫和2,3,5,6-四(氨基)對苯醌發(fā)生氨基-丙烯加成反應，再和1,2-二巰基-鄰碳硼烷反生巰基-丙烯加成反應得到。

7、在本發(fā)明的一些實施方案中，步驟（1）中，所述鈉鹽為六氟磷酸鈉（napf6）、三氟甲磺酸鈉（nacf3so3）、過氟代丁烷磺酸鈉（napfbs）、二氟磺酰亞胺鈉（nafsi）、氟代乙酰亞胺鈉（natfsi）中的至少一種，

8、所述有機溶劑為碳酸丙烯酯（pc）、碳酸二甲酯（dmc）、碳酸二乙酯（dec）、碳酸甲乙酯（emc）、碳酸甲丙酯（mpc）、乙二醇二甲醚（dme）中的至少一種。

9、在本發(fā)明的一些實施方案中，步驟（1）和步驟（2）中，混合的方式為攪拌；

10、步驟（1）中的攪拌攪拌轉速為300-500?rpm，攪拌時間為30-60min；步驟（2）中的攪拌轉速為200-300?rpm，攪拌時間為45-60min。

11、在本發(fā)明的一些實施方案中，所述成膜劑為碳酸乙烯酯（ec）、硫酸乙烯酯（vc）、硫氟碳酸酯（fec）中的至少一種，

12、所述阻燃劑為磷酸三乙酯（tep）、磷酸三甲酯（tmp）、硫酸三甲酯中的至少一種。

13、優(yōu)選的，步驟（2）中所述的加成反應的條件為：在溫度為60~70℃下，反應70-120min。

14、具體的，所述添加劑的制備方法為：

15、按重量份，將33-66份三正丁基(1-丙烯基)錫、10-16份乙醇鈉、200-300份甲苯、10-18份2,3,5,6-四(氨基)對苯醌和0.05-0.5份1,2-二巰基-鄰碳硼烷混合，在溫度為60~70℃下反應70-120min，蒸餾除去甲苯，得到所述添加劑。

16、電解液添加劑的反應機理：

17、在第一個反應路徑中，三正丁基(1-丙烯基)錫和2,3,5,6-四(氨基)對苯醌發(fā)生氨基-丙烯加成反應。這一反應不僅增加了電解液中的氮含量，還改善了鈉離子的溶劑化層結構。這種改善有助于提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性，使鈉離子在電解液中的遷移更加高效，減少了能量的損失。

18、第二個反應路徑涉及1,2-二巰基-鄰碳硼烷的引入，并通過巰基-丙烯加成反應進行。這個步驟增加了電解液中的硼元素含量，顯著提升了電解液的熱穩(wěn)定性和鈉離子的傳輸效率。硼的加入還助于優(yōu)化電解液的整體性能，確保在更廣泛的溫度范圍內電池能穩(wěn)定工作。

19、這種新型添加劑的兩個關鍵成分：錫和苯醌。通過促進形成更穩(wěn)定的電解質界面（sei），進一步加強了對電極材料的保護。這種保護機制能有效延長電池的使用壽命，減少維護和更換的頻率，從而降低長期使用成本。

20、在本發(fā)明的一些實施方案中，將步驟（2）中得到的所述高循環(huán)性能鈉離子電池電解液通過微孔濾膜進行過濾，去除不溶物，得到的電解液可以在惰氣氛下密封存儲。所述微孔濾膜的孔徑為0.20-0.22μm，過濾壓力為0.1-0.3?mpa。

21、在本發(fā)明的一些實施方案中，按重量份，使用100-140份有機溶劑、30-50份鈉鹽、5-10份成膜劑、7-12份阻燃劑和3-6份添加劑。

22、本發(fā)明還提供了所述的制備方法制備的高循環(huán)性能鈉離子電池電解液。

23、本發(fā)明的有益效果：

24、本發(fā)明通過優(yōu)化電解液的組成和制備工藝，本發(fā)明的鈉離子電池電解液在多個循環(huán)測試中表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，容量保持率顯著提升，循環(huán)次數(shù)達到1000次以上時，容量衰減低于5%。此外，本發(fā)明的電解液具有良好的低溫性能和熱穩(wěn)定性，能夠在-20°c至60°c的寬溫度范圍內正常工作。

技術特征：

1.一種高循環(huán)性能鈉離子電池電解液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述高循環(huán)性能鈉離子電池電解液的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述鈉鹽為六氟磷酸鈉、三氟甲磺酸鈉、過氟代丁烷磺酸鈉、二氟磺酰亞胺鈉、氟代乙酰亞胺鈉中的至少一種，

3.根據(jù)權利要求1所述高循環(huán)性能鈉離子電池電解液的制備方法，其特征在于，步驟（1）和步驟（2）中，混合的方式為攪拌；

4.根據(jù)權利要求1所述高循環(huán)性能鈉離子電池電解液的制備方法，其特征在于，所述成膜劑為碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、硫氟碳酸酯中的至少一種，

5.根據(jù)權利要求1所述高循環(huán)性能鈉離子電池電解液的制備方法，其特征在于，步驟（2）中所述的加成反應的條件為：在溫度為60~70℃下，反應70-120min。

6.根據(jù)權利要求5所述高循環(huán)性能鈉離子電池電解液的制備方法，其特征在于，所述添加劑的制備方法為：

7.根據(jù)權利要求1所述高循環(huán)性能鈉離子電池電解液的制備方法，其特征在于，將步驟（2）中得到的所述高循環(huán)性能鈉離子電池電解液通過微孔濾膜進行過濾，所述微孔濾膜的孔徑為0.20-0.22μm，過濾壓力為0.1-0.3?mpa。

8.根據(jù)權利要求1所述高循環(huán)性能鈉離子電池電解液的制備方法，其特征在于，按重量份，使用100-140份有機溶劑、30-50份鈉鹽、5-10份成膜劑、7-12份阻燃劑和3-6份添加劑。

9.權利要求1-8任一項所述的制備方法制備的高循環(huán)性能鈉離子電池電解液。

技術總結
本發(fā)明公開了一種高循環(huán)性能鈉離子電池電解液及其制備方法，包括以下步驟：將鈉鹽溶解于有機溶劑中，混合得到鈉鹽溶液；將成膜劑、阻燃劑和添加劑添加到鈉鹽溶液中，混合均勻后，得到所述電解液；所述添加劑由三正丁基(1?丙烯基)錫和2,3,5,6?四(氨基)對苯醌發(fā)生氨基?丙烯加成反應，再和1,2?二巰基?鄰碳硼烷反生巰基?丙烯加成反應得到。本發(fā)明通過優(yōu)化電解液的組成和制備工藝，得到的鈉離子電池電解液在多個循環(huán)測試中表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，容量保持率顯著提升，循環(huán)次數(shù)達到1000次以上時，容量衰減低于5%。該電解液還具有良好的低溫性能和熱穩(wěn)定性，能夠在?20°C至60°C的寬溫度范圍內正常工作。

技術研發(fā)人員：毛楊楊,毛奧杰,殷哲一,姚秋實,高榮華,鄔財浩,何廣,王金明,俞石洪,宋文龍,王樹強
受保護的技術使用者：天能電池集團股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6