钠离子电池电解液、注液方法以及钠离子电池.pdf
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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202410029582.X(22)申请日 2024.01.09(71)申请人 三一红象电池有限公司地址 410100 湖南省长沙市经济技术开发区三一路1号三一工业城众创楼3楼(72)发明人 叶璐李航空肖新宇(74)专利代理机构 北京路浩知识产权代理有限公司 11002专利代理师 朱惠惠(51)Int.Cl.H01M 10/0568(2010.01)H01M 10/054(2010.01)H01M 50/609(2021.01)(54)发明名称钠离子电池电解液、注液方法以及钠离子电池(57)摘要本。
2、发明涉及钠离子电池技术领域,尤其涉及一种钠离子电池电解液、注液方法以及钠离子电池。所述钠离子电池电解液包括:一次电解液和二次电解液;所述一次电解液中含有锂盐,所述二次电解液中含有钠盐;所述一次电解液与二次电解液的质量比为(0.281):1;其中,所述钠离子电池电解液的注液方法包括:先注入所述一次电解液,化成后进行预循环至少一次,而后注入所述二次电解液。本发明通过优化钠离子电池的电解液体系,能够兼顾改善钠离子电池的循环寿命和产气等性能。权利要求书2页 说明书12页CN 117543085 A2024.02.09CN 117543085 A1.一种钠离子电池电解液,其特征在于,包括:一次电解液和二。
3、次电解液;所述一次电解液中含有锂盐,所述二次电解液中含有钠盐;所述一次电解液与二次电解液的质量比为(0.281):1;其中,所述钠离子电池电解液的注液方法包括:先注入所述一次电解液,化成后进行预循环至少一次,而后注入所述二次电解液。2.根据权利要求1所述的钠离子电池电解液,其特征在于,所述一次电解液与二次电解液的质量比为(0.50.7):1。3.根据权利要求1或2所述的钠离子电池电解液,其特征在于,所述一次电解液中所述锂盐的含量为0.110wt%;和/或所述二次电解液中所述钠盐的含量为820wt%。4.根据权利要求1或2所述的钠离子电池电解液,其特征在于,所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂。
4、、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、六氟锑酸锂、二氟磷酸锂、4,5二氰基2三氟甲基咪唑锂、双乙二酸硼酸锂、双(丙二酸)硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双(二氟丙二酸)硼酸锂、(丙二酸草酸)硼酸锂、(二氟丙二酸草酸)硼酸锂、三(草酸)磷酸锂、三(二氟丙二酸)磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、二氟二草酸磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双三氟甲烷亚氨锂、(氟磺酰)(三氟甲磺酰)亚氨锂、硝酸锂和氟化锂中的一种或多种;和/或所述钠盐包括六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠、六氟砷酸钠、六氟锑酸钠、二氟磷酸钠、4,5二氰基2三氟甲基咪唑钠、双乙二酸硼酸钠、双(丙二酸)硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、双(二氟丙二酸)硼酸钠、(丙二酸草酸)硼。
5、酸钠、(二氟丙二酸草酸)硼酸钠、三(草酸)磷酸钠、三(二氟丙二酸)磷酸钠、四氟草酸磷酸钠、二氟二草酸磷酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双三氟甲烷磺酰亚氨钠、(氟磺酰)(三氟甲磺酰)亚氨钠、硝酸钠和氟化钠中的一种或多种。5.根据权利要求1或2所述的钠离子电池电解液,其特征在于,所述一次电解液和二次电解液中均还含有非水溶剂,所述非水溶剂包括环丁砜、二甲亚砜、二氯甲烷、二氯乙烷、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸二甲酯、氟代碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯。
6、、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸丁酯、二氟乙酸甲酯、二氟乙酸乙酯、丁内酯、戊内酯、戊内酯、乙二醇二甲、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、氟代醚、四氢呋喃、2甲基四氢呋喃、1,3二氧五环和1,4二氧六环中的一种或多种。6.根据权利要求1或2所述的钠离子电池电解液,其特征在于,所述一次电解液和二次电解液中均还含有添加剂,所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯、1,3丙烷磺酸内酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、硫酸二甲酯、硫酸乙烯酯、甲基硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丁二酸酐、联苯、联苯醚、甲苯、二甲苯、环已基苯、氟苯、对氟甲苯、对氟苯甲醚、叔丁基苯、叔戊基苯、丙烯磺。
7、酸内酯、丁烷磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、乙二醇双(丙腈)醚、六甲基二硅氮烷、七甲基二硅氮烷、甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯、三(三甲基硅基)硼酸酯和三(三甲基硅基)磷酸酯中的一种或多种。7.根据权利要求6所述的钠离子电池电解液,其特征在于,所述添加剂在所述一次电解权利要求书1/2 页2CN 117543085 A2液中的用量为15wt%,所述添加剂在所述二次电解液中的用量为38wt%。8.一种钠离子电池,其特征在于,含有权利要求17任一项所述的钠离子电池电解液。9.权利要求17任一项所述的钠离子电池电解液的注液方法,其特征在于,包括:先注入所述。
8、一次电解液,化成后进行预循环至少一次,而后注入所述二次电解液;其中,所述预循环包括依次进行的预循环静置、预循环充电和预循环放电。10.根据权利要求9所述的钠离子电池电解液的注液方法,其特征在于,所述预循环包括:预循环静置,将钠离子电池在2545摄氏度下静置;预循环充电,将钠离子电池以0.81.2C的电流倍率充电3.54.2伏,然后恒压充电至0.010.05C;预循环放电,以0.81.2C的电流倍率恒流放电至1.02.0伏。权利要求书2/2 页3CN 117543085 A3钠离子电池电解液、注液方法以及钠离子电池技术领域0001本发明涉及钠离子电池技术领域,尤其涉及一种钠离子电池电解液、注液方。
9、法以及钠离子电池。背景技术0002随着储能和新能源汽车的蓬勃发展,对新型电池体系在低成本方面提出了更高的需求。因此,钠离子电池因钠资源丰富且成本较低等优势受到人们的广泛关注。目前主要钠离子电池中正极包括层状氧化物、聚阴离子型化合物、普鲁士蓝类材料和有机材料等体系。其中层状氧化物体系正极材料具有电压平台高、放电容量高、粉体压实高等优点,是非常具有发展潜力的一类电池材料。钠离子电池正极表面形成的CEI膜和负极表面形成的SEI膜的主要成分是钠盐和含钠有机物,而钠盐和含钠有机物存在氧化窗口低、稳定性差、更易溶解于电解液等不足。因此当钠电充电到较高电压时(3.95伏,尤其层状氧化物正极)正极表面CEI发。
10、生部分分解,CEI无法很好地阻止正极与电解液发生氧化反应,导致大量产气。同时负极SEI也会发生脱落、溶解等现象(尤其是高温循环),形成新的SEI膜时需要消耗活性钠。以上两个现象导致钠离子电芯循环过程大量产气,且循环寿命衰减较快。0003目前,现有技术中改善钠离子电池产气和循环寿命主要集中于两个方面,一方面是对正极材料进行通过元素掺杂或包覆进行改善,提升材料的稳定性,从而提高循环性能;另一方面是对电解液进行改性研究,主要通过引入新型成膜添加剂,形成均匀、致密的SEI膜来保证电池的循环性能;但是对电解液的改性研究引入的新型成膜添加剂虽然能改善CEI/SEI膜的成分,在钠离子电池体系形成的CEI/S。
11、EI膜主要成分为钠盐和有机聚合物,其电化学窗口和稳定性不高,对产气和循环改善有限。0004鉴于此,特提出本发明。发明内容0005本发明提供一种钠离子电池电解液、注液方法以及钠离子电池,以解决上述技术缺陷,实现电池循环寿命和少产气等性能的兼顾提升。0006本发明提供一种钠离子电池电解液,包括:一次电解液和二次电解液;所述一次电解液中含有锂盐,所述二次电解液中含有钠盐;其中,所述钠离子电池电解液的注液方法包括:先注入所述一次电解液,化成后进行预循环至少一次,而后注入所述二次电解液;所述一次电解液与二次电解液的质量比为(0.281):1。0007根据本发明提供的一种钠离子电池电解液,所述一次电解液与。
12、二次电解液的质量比为(0.50.7):1。0008所述一次电解液中所述锂盐的含量为0.110wt%;和/或所述二次电解液中所述钠盐的含量为820wt%。0009根据本发明提供的一种钠离子电池电解液,所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰说明书1/12 页4CN 117543085 A4亚胺锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、六氟锑酸锂、二氟磷酸锂、4,5二氰基2三氟甲基咪唑锂、双乙二酸硼酸锂、双(丙二酸)硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双(二氟丙二酸)硼酸锂、(丙二酸草酸)硼酸锂、(二氟丙二酸草酸)硼酸锂、三(草酸)磷酸锂、三(二氟丙二酸)磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、二氟二草酸磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双三。
13、氟甲烷亚氨锂、(氟磺酰)(三氟甲磺酰)亚氨锂、硝酸锂和氟化锂中的一种或多种;和/或所述钠盐包括六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠、六氟砷酸钠、六氟锑酸钠、二氟磷酸钠、4,5二氰基2三氟甲基咪唑钠、双乙二酸硼酸钠、双(丙二酸)硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、双(二氟丙二酸)硼酸钠、(丙二酸草酸)硼酸钠、(二氟丙二酸草酸)硼酸钠、三(草酸)磷酸钠、三(二氟丙二酸)磷酸钠、四氟草酸磷酸钠、二氟二草酸磷酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双三氟甲烷磺酰亚氨钠、(氟磺酰)(三氟甲磺酰)亚氨钠、硝酸钠和氟化钠中的一种或多种。0010根据本发明提供的一种钠离子电池电解液,所述一次电解液和二次电解液中均还含有非水溶剂,所述非水溶。
14、剂包括环丁砜、二甲亚砜、二氯甲烷、二氯乙烷、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸二甲酯、氟代碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸丁酯、二氟乙酸甲酯、二氟乙酸乙酯、丁内酯、戊内酯、戊内酯、乙二醇二甲、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、氟代醚、四氢呋喃、2甲基四氢呋喃、1,3二氧五环和1,4二氧六环中的一种或多种。0011根据本发明提供的一种钠离子电池电解液,所述一次电解液和二次电解液中均还含有。
15、添加剂,所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯、1,3丙烷磺酸内酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、硫酸二甲酯、硫酸乙烯酯、甲基硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丁二酸酐、联苯、联苯醚、甲苯、二甲苯、环已基苯、氟苯、对氟甲苯、对氟苯甲醚、叔丁基苯、叔戊基苯、丙烯磺酸内酯、丁烷磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、乙二醇双(丙腈)醚、六甲基二硅氮烷、七甲基二硅氮烷、甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、亚磷酸三苯酯、三(三甲基硅基)硼酸酯和三(三甲基硅基)磷酸酯中的一种或多种。0012根据本发明提供的一种钠离子电池电解液,所述添加剂在所述一次电解液中的用量为15wt%,所述添加。
16、剂在所述二次电解液中的用量为38wt%。0013本发明还提供一种钠离子电池,其含有所述的钠离子电池电解液。0014本发明还进一步提供所述钠离子电池电解液的注液方法,包括:先注入所述一次电解液,化成后进行预循环至少一次,而后注入所述二次电解液;其中,所述预循环包括依次进行的预循环静置、预循环充电和预循环放电。0015根据本发明提供的一种钠离子电池电解液的注液方法,所述预循环包括:预循环静置,将钠离子电池在2545摄氏度下静置;预循环充电,将钠离子电池以0.81.2C的电流倍率充电3.54.2伏,然后恒压充电至0.010.05C;预循环放电,以0.81.2C的电流倍率恒流放电至1.02.0伏。00。
17、16本发明提供的钠离子电池电解液、注液方法以及钠离子电池,通过优化钠离子电池的电解液体系,能够兼顾改善钠离子电池的循环寿命和产气等性能。说明书2/12 页5CN 117543085 A5具体实施方式0017为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。0018下面描述本发明的钠离子电池电解液、注液方法以及钠离子电池。0019近年来,在改善钠离子电池的循环寿命和产气问题时,现有技。
18、术中有采用将锂电池电解液与钠电池电解液直接物理混合的方式,电池体系中同时储存锂离子和钠离子来提高体系的能量密度,可以实现将锂离子电池和钠离子电池的优势互补,具有成为高能量密度和低成本的新型二次离子电池储能体系的潜力。比如CN 116742133 A中公开了一种电解液及包括该电解液的混合锂钠离子电池,其所述混合锂钠离子电池的电解液体系中更有利于形成厚度适中且均匀SEI膜,从而实现混合锂钠离子电池的高循环稳定性。然而,其正极CEI和负极SEI中依然有大量钠盐和含钠有机物,CEI和SEI稳定性依然较差,无法真正解决产气问题和容量快速衰减问题。0020本发明经过大量研究后发现,采用二次注液的方式,注液。
19、时先注入含锂盐电解液,锂盐在化成和预循环过程中参与成膜反应,形成的CEI和SEI中成分为无机锂盐、有机锂和高分子聚合物。其中,锂离子的离子半径比钠离子更小,与阴离子化学键能更大,溶解度也更低,锂离子CEI和SEI的稳定性显著优于钠离子。同时,锂离子的2S空轨道能接受来自阴离子的孤对电子,进而降低阴离子的LUMO能级,提高CEI和SEI电化学氧化窗口,极大降低电芯循环产气。因此,含有无机锂盐、有机锂的CEI和SEI具有化学窗口宽、稳定性好、溶解度低等优势。因此可以大幅度减少电池产气,提高循环寿命。0021基于此,第一方面,本发明首先提供的一种钠离子电池电解液,包括:一次电解液和二次电解液;所述一。
20、次电解液中含有锂盐,所述二次电解液中含有钠盐;所述一次电解液与二次电解液的质量比为(0.281):1;其中,所述钠离子电池电解液的注液方法包括:先注入所述一次电解液,化成后进行预循环至少一次,而后注入所述二次电解液。0022本发明发现,采用上述电解液体系以及注液方法,能够显著改善电池产气的问题,同时大大提高电池的循环性能。0023此外,一般而言,一次注液是首次注液,注液后,通过高温老化,使得电解液浸润到极片里面,参与化学反应,实现化学能与电能的转化,而二次注液,则是化成后对电解液的一个补充过程;因此一次注液的电解液用量往往高于二次注液的电解液用量。但本申请发现,在所述电解液体系下,控制一次电解。
21、液小于等于二次电解液的用量时,反而能够提升电池性能(尤其针对优化循环性能和改善电池产气的问题)。0024根据本发明的一种优选实施例,所述一次电解液与二次电解液的质量比为(0.51):1;进一步优选为(0.50.7):1。0025现有技术中,在采用二次注液时,其一次电解液的用量普遍远高于二次电解液,但本发明发现,在所述钠离子电解液体系下,所述一次电解液与二次电解液的用量为上述范围内时,更有利于提升钠离子电池性能。0026根据本发明的一种优选实施例,所述一次电解液中所述锂盐的含量为0.110wt%;说明书3/12 页6CN 117543085 A6和/或所述二次电解液中所述钠盐的含量为820wt%。
22、。0027更优选地,所述一次电解液中所述锂盐的含量为58wt%;和/或所述二次电解液中所述钠盐的含量为1020wt%。0028根据本发明的一种优选实施例,所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、六氟锑酸锂、二氟磷酸锂、4,5二氰基2三氟甲基咪唑锂、双乙二酸硼酸锂、双(丙二酸)硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双(二氟丙二酸)硼酸锂、(丙二酸草酸)硼酸锂、(二氟丙二酸草酸)硼酸锂、三(草酸)磷酸锂、三(二氟丙二酸)磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、二氟二草酸磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双三氟甲烷亚氨锂、(氟磺酰)(三氟甲磺酰)亚氨锂、硝酸锂和氟化锂中的一种或多种。0029更优选地,。
23、所述锂盐选自六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、六氟锑酸锂、二氟磷酸锂、4,5二氰基2三氟甲基咪唑锂、双乙二酸硼酸锂、双(丙二酸)硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双(二氟丙二酸)硼酸锂、(丙二酸草酸)硼酸锂、(二氟丙二酸草酸)硼酸锂、三(草酸)磷酸锂、三(二氟丙二酸)磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、二氟二草酸磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双三氟甲烷亚氨锂、(氟磺酰)(三氟甲磺酰)亚氨锂、硝酸锂和氟化锂中的任意两种或多种。0030进一步优选地,所述锂盐包括六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂。0031进一步优选地,所述锂盐包括质量比为(0.14):(15)的六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂;最优选地,所。
24、述锂盐包括质量比为(0.13):(35)的六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂。0032根据本发明的一种优选实施例,所述钠盐包括六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠、六氟砷酸钠、六氟锑酸钠、二氟磷酸钠、4,5二氰基2三氟甲基咪唑钠、双乙二酸硼酸钠、双(丙二酸)硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、双(二氟丙二酸)硼酸钠、(丙二酸草酸)硼酸钠、(二氟丙二酸草酸)硼酸钠、三(草酸)磷酸钠、三(二氟丙二酸)磷酸钠、四氟草酸磷酸钠、二氟二草酸磷酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双三氟甲烷磺酰亚氨钠、(氟磺酰)(三氟甲磺酰)亚氨钠、硝酸钠和氟化钠中的一种或多种。0033根据本发明的一种优选实施例,所述一次电解液和二次电解液中均还含有非水溶。
25、剂,所述非水溶剂包括环丁砜、二甲亚砜、二氯甲烷、二氯乙烷、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸二甲酯、氟代碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸丁酯、二氟乙酸甲酯、二氟乙酸乙酯、丁内酯、戊内酯、戊内酯、乙二醇二甲、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、氟代醚、四氢呋喃、2甲基四氢呋喃、1,3二氧五环和1,4二氧六环中的一种或多种。0034根据本发明的一种优选实施例,所述一次电解液和二次电解液中均还。
26、含有添加剂,所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯、1,3丙烷磺酸内酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、硫酸二甲酯、硫酸乙烯酯、甲基硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丁二酸酐、联苯、联苯醚、甲苯、二甲苯、环已基苯、氟苯、对氟甲苯、对氟苯甲醚、叔丁基苯、叔戊基苯、丙烯磺酸内酯、丁烷磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、乙二醇双(丙腈)醚、六甲基二硅氮烷、七甲基二硅氮烷、甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、说明书4/12 页7CN 117543085 A7亚磷酸三苯酯、三(三甲基硅基)硼酸酯和三(三甲基硅基)磷酸酯中的一种或多种。0035更优选地,所述添加剂包括碳酸乙烯酯。00。
27、36进一步优选地,所述添加剂为碳酸乙烯酯。0037根据本发明的一种优选实施例,所述添加剂在所述一次电解液中的用量为15wt%,所述添加剂在所述二次电解液中的用量为38wt%。0038第二方面,本发明提供一种钠离子电池,其含有所述的钠离子电池电解液。0039根据本发明的一种优选实施例,所述钠离子电池包括所述钠离子电池电解液、正极、负极和隔膜。0040其中,所述正极中的正极活性材料包括过渡金属层状氧化物、聚阴离子型材料和普鲁士蓝类材料中的一种或多种,优选为过渡金属层状氧化物。0041所述负极中的负极活性材料包括碳材料、金属材料、金属化合物中的一种或多种,优选为硬碳材料。0042本发明中,本领域技术。
28、人员能够使用常规的现有技术在完成电芯老化、分容、K值测试、包装等,得到所需钠离子电池,在此不作限定。0043第三方面,本发明进一步提供所述钠离子电池电解液的注液方法包括:先注入所述一次电解液,化成后进行预循环至少一次,而后注入所述二次电解液;其中,所述预循环包括依次进行的预循环静置、预循环充电和预循环放电。0044根据本发明的一种优选实施例,所述预循环的次数为13次。0045根据本发明的一种优选实施例,所述预循环包括:预循环静置,将钠离子电池在2545摄氏度下静置;预循环充电,将钠离子电池以0.81.2C的电流倍率充电3.54.2伏,然后恒压充电至0.010.05C;预循环放电,以0.81.2。
29、C的电流倍率恒流放电至1.02.0伏。0046在具体实施过程中,本领域技术人员可以根据实际情况在所述预循环充电和预循环放电之间添加静置操作,在此不作限定。0047根据本发明的一种优选实施例,当所述正极中的正极活性材料为过渡金属层状氧化物时,所述预循环包括:预循环静置,将钠离子电池在2545摄氏度下静置;预循环充电,将钠离子电池以0.81.2C的电流倍率充电3.94.0伏,然后恒压充电至0.05C;预循环放电,以0.81.2C的电流倍率恒流放电至1.5伏。0048根据本发明的一种优选实施例,当所述正极中的正极活性材料为聚阴离子型材料时,所述预循环包括:预循环静置,将钠离子电池在2545摄氏度下静。
30、置;预循环充电,将钠离子电池以0.81.2C的电流倍率充电3.53.8伏,然后恒压充电至0.05C;预循环放电,以0.81.2C的电流倍率恒流放电至1.5伏。0049根据本发明的一种优选实施例,当所述正极中的正极活性材料为普鲁士蓝类材料时,所述预循环包括:预循环静置,将钠离子电池在2545摄氏度下静置;预循环充电,将钠离子电池以0.81.2C的电流倍率充电3.84.0伏,然后恒压充电至0.05C;预循环放电,以0.81.2C的电流倍率恒流放电至1.5伏。说明书5/12 页8CN 117543085 A80050若非特别说明,实施例中所用的各种原料均为市售常规原料,所用的技术手段为本领域技术人员。
31、所熟知的常规手段。0051实施例10052本实施例首先提供一种钠离子电池电解液以及钠离子电池;其制备方法包括:(1)钠离子电池正极极片制备:将96份钠离子电池正极层状氧化物NaNi0.4Cu0.3Mn0.3、2份粘结剂PVDF和2份导电炭黑分散于N甲基吡咯烷酮中得到均匀的正极活性材料浆料,然后把浆料均匀地涂在铝箔集流体的两个面上,经过80120摄氏度干燥3060分钟,辊压机压实,得到正极极片P。0053(2)负极片制备:将95份硬碳、2份丁苯橡胶、1.5份羧甲基纤维素钠和1.5份导电炭黑混合分散在去离子水中得到均匀分散的负极活性物质浆料。将上述制备好的浆料涂布到铜箔的同侧,干燥后极片、辊压机压。
32、实,得到负极极片N。0054(3)电芯组装:将制得的正极片P、隔膜、负极片N按顺序叠好,使隔膜处于正负极片中间,叠片得到裸电芯;将裸电芯置于铝塑膜外包装中。0055(4)钠离子电池电解液的制备:在充满氩气的手套箱中,水分含量0.1ppm,氧气含量0.1ppm。一次电解液包括:将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照质量比2:5:3混合,得到有机溶剂,然后向有机溶剂缓慢加入基于电解液总重量2wt%六氟磷酸锂(LiPF6)、3wt%双氟磺酰亚胺锂(LiFSI),到有机溶剂与锂盐的混合物,最后加入基于电解液总重量5wt%的碳酸亚乙烯酯(VC),搅拌均匀后得到钠离子电池电解。
33、液的一次电解液。二次电解液包括:将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯 (EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照质量比2:5:3混合,得到有机溶剂,然后向有机溶剂缓慢加入基于电解液总重量15wt%的六氟磷酸钠(NaPF6),得到有机溶剂与锂盐的混合物,最后加入基于电解液总重量1wt的碳酸亚乙烯酯(VC),搅拌均匀后得到本实施例的钠离子电池电解液的二次电解液。0056(5)注液:1)第一次注液:电芯85摄氏度真空干燥,水分达标后将上述制备的一次电解液60克注入到干燥后的电池中,封装、静置、热冷压、化成。00572)预循环:将电芯电池置于45摄氏度恒温箱中,静置30分钟,使钠离子电池达到恒温。将达到恒温的钠。
34、离子电池以1C的电流恒流充电4.0伏,然后恒压充电至电流下至0.05C,然后以1C的电流恒流放电至1.5伏。00583)第二次注液:注入上述制备的二次电解液90克,封装,将电池铝壳和盖板进行激光焊接密封,分容,完成钠离子电池的制备。0059按上述的制备方法制备实施例和对比例,具体的物质及含量如下表1。0060表1说明书6/12 页9CN 117543085 A9说明书7/12 页10CN 117543085 A10说明书8/12 页11CN 117543085 A11说明书9/12 页12CN 117543085 A120061试验例0062本发明进一步对上述实施例和对比例得到的钠离子电池及其。
35、电解液进行相关性能测试,包括:1)循环性能测试:将钠离子电池置于恒温室和45恒温箱中,静置30分钟,使钠离子电池达到恒温。将达到恒温的钠离子电池以1C的电流恒流充电4.0伏,然后恒压充电至电流下至0.05C,然后以1C的电流恒流放电至1.5伏,如此循环,记录第一圈的放电容量和最后一圈的放电容量,按下式计算容量保持率(每个组别测三个平行样品,能量保持率取三个电芯的平均值)。0063第n周循环容量保持率(%)(第n周循环放电容量/首次循环放电容量)1002)循环产气测试:按照上述循环性能测试方法,循环500后的电池进行气体测试。将注液口与导气管连接,将气体导入倒扣的量筒中(量筒中灌满硅油),通过读。
36、取硅油排除体积得到气体体积,(每个组别测三个平行样品,气体体积取三个电芯的平均值)。0064测试结果如表2所示:表2说明书10/12 页13CN 117543085 A130065根据表2可知,实施例114的循环性能较对比例13有显著提升,且大大降低了循环产气;其中,根据实施例1与对比例1的对比可知,在一次注液和二次注液之间添加预循环说明书11/12 页14CN 117543085 A14对电池的循环性能和减少产气具有较大影响;根据实施例1与对比例3的对比可知,一次注液和二次注液的顺序对电池性能具有关键作用,先注入所述一次电解液再注入所述二次电解液能够显著改善电池产气的问题,同时大大提高电池的。
37、循环性能;根据实施例1与对比例4的对比可知,采用所述二次注液能够兼顾改善钠离子电池的循环寿命和产气等性能。0066此外,实施例114中,实施例1与实施例8、14以及对比例2相比可知,当一次电解液与二次电解液的质量比为(0.51):1尤其是(0.60.7):1时能够更好地提升电池的循环寿命和产气等性能;实施例1与实施例1213相比可知,所述一次电解液中,锂盐含有两种以上时较单一的锂盐更有利于提升电池性能,且当锂盐为LiPF6和LiFSI时,LiPF6和LiFSI的质量比为(0.13):(35)时效果更好。0067最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。说明书12/12 页15CN 117543085 A15。
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