国产在线一区二区不卡|在线观看中文字幕一区|亚洲中文无码h在线观看|欧美 亚洲 图色 另类|免费人成视频x8x8入口|国产福利观看天堂素人约啪|人妻无码专区一专区二专区三|国产婷婷成人久久AV免费高清

合肥金星智控科技股份有限公司
宣傳

位置:中冶有色 >

有色技術(shù)頻道 >

> 采礦技術(shù)

> 電解液、鈉離子電池以及用電裝置

電解液、鈉離子電池以及用電裝置

773   編輯:管理員   來源:寧德時代新能源科技股份有限公司  
2024-03-12 17:31:45
權(quán)利要求書: 1.一種電解液,其特征在于,包括含S陰離子和含B陰離子,所述含S陰離子包括N? ? ? ?(FSO2)2和N(CF3SO2)2中的至少一種,所述含B陰離子包括B(F2C2O4) 和BF4中的至少一種,所述電解液中S元素和B元素的摩爾比為(2 20):1。

~

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液,其特征在于,在所述電解液中,S元素的摩爾濃度為

1mol/L 4mol/L。

~

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液,其特征在于,在所述電解液中,B元素的摩爾濃度為

0.1mol/L 1mol/L。

~

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液,其特征在于,所述電解液還含有F元素和N元素中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解液,其特征在于,所述電解液含有F元素和N元素,其中,F(xiàn)元素和N元素的摩爾比為(2.2 10):1。

~

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解液,其特征在于,在所述電解液中,F(xiàn)元素的摩爾濃度為

1.4mol/L 6.8mol/L。

~

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解液,其特征在于,在所述電解液中,N元素的摩爾濃度為

0.5mol/L 2mol/L。

~

8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項所述的電解液,其特征在于,其包括含S鈉鹽和含B鈉鹽。

~

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解液,其特征在于,所述含S鈉鹽包括雙氟磺酰亞胺鈉和雙(三氟甲基磺?;?酰亞胺鈉中的至少一種。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解液,其特征在于,所述含B鈉鹽包括二氟草酸硼酸鈉和四氟硼酸鈉中的至少一種。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解液,其特征在于,其還包括添加劑,所述添加劑包括烷基鈉鹽。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電解液,其特征在于,所述烷基鈉鹽包括十二烷基硫酸鈉和聚二硫二丙烷磺酸鈉中的至少一種。

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電解液,其特征在于,所述添加劑的摩爾濃度為0.001mol/L

0.015mol/L。

~

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液,其特征在于,所述電解液中的溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亞乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、聚乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚、四氫呋喃以及甲基四氫呋喃中的至少一種。

15.一種鈉離子電池,其特征在于,包括權(quán)利要求1 14中任一項所述的電解液。

~

16.一種用電裝置,其特征在于,包括權(quán)利要求15所述的鈉離子電池。

說明書: 電解液、鈉離子電池以及用電裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本申請涉及二次電池技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種電解液、鈉離子電池以及用電裝置。背景技術(shù)[0002] 這里的陳述僅提供與本申請有關(guān)的背景信息,而不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。[0003] 鈉離子電池作為一種二次電池主要依靠鈉離子在正極和負極之間的移動來工作。在二次電池領(lǐng)域,鈉離子電池具有較好的成本優(yōu)勢,這有利于拓寬鈉離子電池的使用范圍,然而,鈉離子電池的存儲容量保持率有待進一步提高。

發(fā)明內(nèi)容[0004] 本申請的提供一種電解液。所述電解液包括含S陰離子和含B陰離子,所述含S陰離? ? ? ?

子包括N(FSO2)2和N(CF3SO2)2中的至少一種,所述含B陰離子包括B(F2C2O4) 和BF4中的至

少一種,所述電解液中S元素和B元素的摩爾比為(2 20):1。

~

[0005] 本申請電解液中包括相應(yīng)含S陰離子和含B陰離子,以及相應(yīng)摩爾比的S元素和B元素,當(dāng)將該電解液應(yīng)用到鈉離子電池中時,會在電池的負極表面形成含S元素和含B元素的

固體電解質(zhì)界面膜(SEI膜),該SEI膜能夠兼顧較高效的鈉離子傳輸速率和較好的韌性,有助于改善鈉離子電池的存儲容量保持率。

[0006] 在其中一些實施方式中,在所述電解液中,S元素的摩爾濃度為1mol/L 4mol/L。~

[0007] 在其中一些實施方式中,在所述電解液中,B元素的摩爾濃度為0.1mol/L 1mol/L。~

[0008] 在其中一些實施方式中,所述電解液還含有F元素和N元素中的至少一種。[0009] 在其中一些實施方式中,所述電解液含有F元素和N元素,其中,F(xiàn)元素和N元素的摩爾比為(2.2 10):1。~

[0010] 在其中一些實施方式中,在所述電解液中,F(xiàn)元素的摩爾濃度為1.4mol/L 6.8mol/~

L。

[0011] 在其中一些實施方式中,在所述電解液中,N元素的摩爾濃度為0.5mol/L 2mol/L。~

[0012] 在其中一些實施方式中,電解液包括含S鈉鹽和含B鈉鹽。[0013] 在其中一些實施方式中,所述含S鈉鹽包括雙氟磺酰亞胺鈉和雙(三氟甲基磺?;?酰亞胺鈉中的至少一種。

[0014] 在其中一些實施方式中,所述含B鈉鹽包括二氟草酸硼酸鈉和四氟硼酸鈉中的至少一種。

[0015] 在其中一些實施方式中,電解液還包括添加劑,所述添加劑包括烷基鈉鹽。[0016] 在其中一些實施方式中,所述烷基鈉鹽包括十二烷基硫酸鈉和聚二硫二丙烷磺酸鈉中的至少一種。

[0017] 在其中一些實施方式中,所述添加劑的摩爾濃度為0.001mol/L 0.015mol/L。~

[0018] 在其中一些實施方式中,所述電解液中的溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亞乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、聚乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚、四氫呋喃以及甲基四氫呋喃中的至少一種。[0019] 本申請還提供一種鈉離子電池,包括上述電解液。[0020] 本申請還提供一種用電裝置,包括上述鈉離子電池。附圖說明[0021] 圖1是本申請一實施方式的二次電池的示意圖。[0022] 圖2是圖1所示的本申請一實施方式的二次電池的分解圖。[0023] 圖3是本申請一實施方式的二次電池用作電源的用電裝置的示意圖。[0024] 附圖標記說明:1、二次電池;11、殼體;12、電極組件;13、頂蓋組件;2、用電裝置。

具體實施方式[0025] 以下,適當(dāng)?shù)貐⒄崭綀D詳細說明具體公開了本申請的電池組件、電池單體、二次電池和用電裝置的實施方式。但是會有省略不必要的詳細說明的情況。例如,有省略對已眾所周知的事項的詳細說明、實際相同結(jié)構(gòu)的重復(fù)說明的情況。這是為了避免以下的說明不必要地變得冗長,便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解。此外,附圖及以下說明是為了本領(lǐng)域技術(shù)人員充分理解本申請而提供的,并不旨在限定權(quán)利要求書所記載的主題。

[0026] 本申請所公開的“范圍”以下限和上限的形式來限定,給定范圍是通過選定一個下限和一個上限進行限定的,選定的下限和上限限定了特別范圍的邊界。這種方式進行限定的范圍可以是包括端值或不包括端值的,并且可以進行任意地組合,即任何下限可以與任

何上限組合形成一個范圍。例如,如果針對特定參數(shù)列出了60 120和80 110的范圍,理解為~ ~

60 110和80 120的范圍也是預(yù)料到的。此外,如果列出的最小范圍值1和2,和如果列出了最~ ~

大范圍值3,4和5,則下面的范圍可全部預(yù)料到:1 3、1 4、1 5、2 3、2 4和2 5。在本申請中,~ ~ ~ ~ ~ ~

除非有其他說明,數(shù)值范圍“a b”表示a到b之間的任意實數(shù)組合的縮略表示,其中a和b都是~

實數(shù)。例如數(shù)值范圍“0 5”表示本文中已經(jīng)全部列出了“0 5”之間的全部實數(shù),“0 5”只是這~ ~ ~

些數(shù)值組合的縮略表示。另外,當(dāng)表述某個參數(shù)為≥2的整數(shù),則相當(dāng)于公開了該參數(shù)為例如整數(shù)2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。

[0027] 如果沒有特別的說明,本申請的所有實施方式以及可選實施方式可以相互組合形成新的技術(shù)方案。

[0028] 如果沒有特別的說明,本申請的所有技術(shù)特征以及可選技術(shù)特征可以相互組合形成新的技術(shù)方案。

[0029] 如果沒有特別的說明,本申請的所有步驟可以順序進行,也可以隨機進行,優(yōu)選是順序進行的。例如,所述方法包括步驟(a)和(b),表示所述方法可包括順序進行的步驟(a)和(b),也可以包括順序進行的步驟(b)和(a)。例如,所述提到所述方法還可包括步驟(c),表示步驟(c)可以任意順序加入到所述方法,例如,所述方法可以包括步驟(a)、(b)和(c),也可包括步驟(a)、(c)和(b),也可以包括步驟(c)、(a)和(b)等。[0030] 如果沒有特別的說明,本申請所提到的“包括”和“包含”表示開放式,也可以是封閉式。例如,所述“包括”和“包含”可以表示還可以包括或包含沒有列出的其他組分,也可以僅包括或包含列出的組分。[0031] 如果沒有特別的說明,在本申請中,術(shù)語“或”是包括性的。舉例來說,短語“A或B”表示“A,B,或A和B兩者”。更具體地,以下任一條件均滿足條件“A或B”:A為真或存在,并且B為假或不存在;A為假或不存在,而B為真或存在;或A和B都為真,或A和B都存在。[0032] 如果沒有特別的說明,在本申請中,術(shù)語“正極片”、“正極極片”具有相同的含義,可以互換使用。術(shù)語“負極片”、“負極極片”具有相同的含義,可以互換使用。術(shù)語“隔膜”、“隔離膜”具有相同的含義,可以互換使用。[0033] 本申請一實施方式提供了一種電解液。該電解液包括含S陰離子和含B陰離子,含S? ? ? ?

陰離子包括N(FSO2)2 和N(CF3SO2)2 中的至少一種,含B陰離子包括B(F2C2O4) 和BF4中的至少一種,電解液中S元素和B元素的摩爾比為(2 20):1。該電解液中包括相應(yīng)含S陰離子和含~

B陰離子,以及相應(yīng)摩爾比的S元素和B元素,當(dāng)將該電解液應(yīng)用到鈉離子電池中時,會在電池的負極表面形成含S元素和含B元素的固體電解質(zhì)界面膜(SEI膜),該SEI膜能夠兼顧較高效的鈉離子傳輸速率和較好的韌性,有助于改善鈉離子電池的存儲容量保持率。當(dāng)S元素和B元素的摩爾比過大時,可能導(dǎo)致SEI膜的韌性較差,在循環(huán)過程中容易出現(xiàn)破裂損壞,導(dǎo)致電性能變差。當(dāng)S元素和B元素的摩爾比過小時,可能導(dǎo)致鈉離子在SEI膜中的傳輸速率變

差,導(dǎo)致阻抗增加,極化增大,進而導(dǎo)致電性能下降。

[0034] 可以理解的是,電解液中的S元素和B元素可以由S陰離子和B陰離子提供。進一步可選地,S陰離子作為S元素的來源,B陰離子作為B元素的來源。還可以理解的是,電解液中可能含有其他含S元素和/或含B元素的物質(zhì),這些物質(zhì)也可以提供一定量的S元素和B元素。

[0035] 作為S元素和B元素的摩爾比的一些可選示例,S元素和B元素的摩爾比可以是但不限定為2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1、15:1、16:1、17:

1、18:1、19:1、20:1等。可以理解的是,S元素和B元素的摩爾比還可以在(2 20):1范圍內(nèi)進~

行其他選擇。進一步地,S元素和B元素的摩爾比可以在本申請下文實施例中記載的S元素和B元素的摩爾比中進行選擇。

[0036] 作為S元素在電解液中的摩爾濃度示例,在電解液中,S元素的摩爾濃度為1mol/L~

4mol/L??蛇x地,在電解液中,S元素的摩爾濃度為1mol/L、1.2mol/L、1.5mol/L、1.8mol/L、

2mol/L、2.2mol/L、2.5mol/L、2.8mol/L、3mol/L、3.2mol/L、3.5mol/L、3.8mol/L、4mol/L等。

[0037] 作為B元素在電解液中的摩爾濃度示例,在電解液中,B元素的摩爾濃度為0.1mol/L 1mol/L??蛇x地,在電解液中,B元素的摩爾濃度為0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、

~

0.4mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L、1mol/L等。

[0038] 可以理解的是,在電解液中,S元素的摩爾濃度還可以在1mol/L 4mol/L范圍內(nèi)進~

行其他選擇。在電解液中,B元素的摩爾濃度還可以在0.1mol/L 1mol/L范圍內(nèi)進行其他選

~

擇。進一步地,在電解液中,S元素的摩爾濃度還可以在本申請下文實施例中記載的S元素的摩爾濃度中進行選擇。在電解液中,B元素的摩爾濃度還可以在本申請下文實施例中記載的B元素的摩爾濃度中進行選擇。

[0039] 可以理解的是,本申請中對于元素的種類和摩爾濃度可以參考電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(EPA6010D?2018)、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法通則(JY/T0567?

2020)或者六氟磷酸鋰產(chǎn)品分析方法(GBT19282?2014)測得。比如,將樣品經(jīng)前處理后,采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀測試得到元素的種類和摩爾濃度,可選地,測試方法包

括:(1)準確量取5mL新鮮電解液樣品于消解罐中,待天平數(shù)字穩(wěn)定后記錄樣品重量;(2)緩慢加入10mL濃HNO3,內(nèi)壁上的樣品沖入罐底,并輕輕晃動消解罐;(3)將消解罐放入趕酸儀中180℃消解約30min;(4)待溶液蒸至1 2mL時,取下消解罐冷卻至室溫,用超純水沖洗罐子~

3次,沖洗液倒入50mL塑料容量瓶中定容后搖勻;(5)采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀測試定容后的溶液。

[0040] 可以理解的是,本申請中對于離子的種類和摩爾濃度可以參考標準JY/T020?1996和GB/T36240?2018,通過離子色譜分析方法對電解液中的離子成分進行定量分析。

[0041] 進一步地,電解液還含有F元素和N元素中的至少一種??蛇x地,F(xiàn)元素和N元素的摩爾比為(2.2 10):1。比如,F(xiàn)元素和N元素的摩爾比可以是但不限定為2.2:1、2.5:1、3:1、~3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1、8.5:1、9:1、9.5:1、10:1等??梢岳斫獾氖?,F(xiàn)元素和N元素的摩爾比還可以在(2.2 10):1范圍內(nèi)進行其他選擇??蛇x地,F(xiàn)元~

素和N元素的摩爾比為(2.2 6.8):1。進一步地,F(xiàn)元素和N元素的摩爾比還可以在本申請下~

文實施例中記載的F元素和N元素的摩爾比中進行其他選擇。

[0042] 具體可選地,在電解液中,F(xiàn)元素的摩爾濃度為1.4mol/L 6.8mol/L??蛇x地,在電~解液中,F(xiàn)元素的摩爾濃度為1.4mol/L、1.5mol/L、1.8mol/L、2mol/L、2.5mol/L、3mol/L、

3.5mol/L、4mol/L、4.5mol/L、5mol/L、5.5mol/L、6mol/L、6.5mol/L、6.8mol/L等。當(dāng)然,在電解液中,F(xiàn)元素的摩爾濃度還可以在本申請下文實施例中記載的F元素的摩爾濃度中進行其

他選擇。

[0043] 可選地,N元素的摩爾濃度為0.5mol/L 2mol/L??蛇x地,在電解液中,N元素的摩爾~濃度為0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L、1mol/L、1.1mol/L、1.2mol/L、

1.3mol/L、1.4mol/L、1.5mol/L、1.6mol/L、1.7mol/L、1.8mol/L、1.9mol/L、2mol/L等??梢岳斫獾氖?,在電解液中,N元素的摩爾濃度還可以在0.5mol/L 2mol/L范圍內(nèi)進行其他選擇。

~

當(dāng)然,在電解液中,N元素的摩爾濃度還可以在本申請下文實施例中記載的N元素的摩爾濃

度中進行其他選擇。

[0044] 在一些實施方式中,電解液包括含S鈉鹽和含B鈉鹽??蛇x地,含S鈉鹽包括雙氟磺酰亞胺鈉(N(FSO2)2Na)和雙(三氟甲基磺?;?酰亞胺鈉(N(CF3SO2)2Na)中的至少一種,含B鈉鹽包括二氟草酸硼酸鈉(B(F2C2O4)Na)和四氟硼酸鈉(BF4Na)中的至少一種。

[0045] 可選地,在電解液中,含S鈉鹽和含B鈉鹽的摩爾比為(1 10):1。進一步可選地,在~電解液中,含S鈉鹽和含B鈉鹽的摩爾比為1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:

1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1、8.5:1、9:1、9.5:1、10:1等??梢岳斫獾氖牵陔娊庖褐?,含S鈉鹽和含B鈉鹽的摩爾比還可以在(1 10):1范圍內(nèi)進行其他選擇。當(dāng)然,含S鈉鹽和~

含B鈉鹽的摩爾比還可以在本申請下文實施例中記載的含S鈉鹽和含B鈉鹽的摩爾比中進行

其他選擇。

[0046] 可選地,在電解液中,含S鈉鹽的摩爾濃度為0.5mol/L 2mol/L??蛇x地,含S鈉鹽的~摩爾濃度為0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L、1mol/L、1.1mol/L、

1.2mol/L、1.3mol/L、1.4mol/L、1.5mol/L、1.6mol/L、1.7mol/L、1.8mol/L、1.9mol/L、2mol/L等。

[0047] 可選地,在電解液中,含B鈉鹽的摩爾濃度為0.1mol/L 1mol/L??蛇x地,在電解液~中,含B鈉鹽的摩爾濃度為0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L、

0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L、1mol/L等。

[0048] 在一些實施方式中,電解液還包括添加劑,添加劑包括烷基鈉鹽。烷基鈉鹽添加劑可以促進電解液在負極表面的浸潤,進而降低電池的內(nèi)容,進一步改善電池的存儲容量保持率。可選地,烷基鈉鹽包括十二烷基硫酸鈉和聚二硫二丙烷磺酸鈉中的至少一種。進一步可選地,添加劑的摩爾濃度為0.001mol/L 0.015mol/L。比如,添加劑的摩爾濃度可以是但~

不限定為0.001mol/L、0.0015mol/L、0.0018mol/L、0.002mol/L、0.0025mol/L、

0.003mol/L、0.0035mol/L、0.004mol/L、0.0045mol/L、0.005mol/L、0.0055mol/L、

0.006mol/L、0.0065mol/L、0.007mol/L、0.0075mol/L、0.008mol/L、0.0085mol/L、0.009mol/L、0.0095mol/L、0.01mol/L、0.012mol/L、0.015mol/L等。可以理解的是,添加劑的摩爾濃度還可以在0.0015mol/L 0.015mol/L范圍內(nèi)進行其他選擇。當(dāng)然,添加劑的摩爾濃

~

度還可以在本申請下文實施例中記載的添加劑的摩爾濃度中進行其他選擇。

[0049] 在一些實施方式中,電解液還包括溶劑,溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亞乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、聚乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚、四氫呋喃以及甲基四氫呋喃中的至少一種??蛇x地,溶劑包括碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯。進一步可選地,碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯的體積比為(0.5 1.5):1。比如,碳酸~丙烯酯和碳酸二甲酯的體積比可以是但不限定為0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1:1、

1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1。可選地,聚乙二醇二甲醚的分子量為250 320。

~

[0050] 本申請還有一實施方式提供了一種鈉離子電池。該鈉離子電池包括上述電解液。[0051] 本申請還有一實施方式提供了一種用電裝置。該用電裝置包括上述鈉離子電池。[0052] 以下將參照相關(guān)附圖對二次電池進行說明。[0053] 通常情況下,二次電池包括正極極片、負極極片、電解質(zhì)和隔離膜。在電池充放電過程中,活性離子在正極極片和負極極片之間往返嵌入和脫出。電解質(zhì)在正極極片和負極極片之間起到傳導(dǎo)離子的作用。隔離膜設(shè)置在正極極片和負極極片之間,主要起到防止正

負極短路的作用,同時可以使離子通過。

[0054] [正極極片]正極極片包括正極集流體以及設(shè)置在正極集流體至少一個表面的正極膜層,所述

正極膜層包括正極活性材料。

[0055] 作為示例,正極集流體具有在其自身厚度方向相對的兩個表面,正極膜層設(shè)置在正極集流體相對的兩個表面的其中任意一者或兩者上。

[0056] 在一些實施方式中,所述正極集流體可采用金屬箔片或復(fù)合集流體。例如,作為金屬箔片,可采用鋁箔。復(fù)合集流體可包括高分子材料基層和形成于高分子材料基層至少一個表面上的金屬層。復(fù)合集流體可通過將金屬材料形成在高分子材料基材上而形成??蛇x

地,金屬材料可以包括但不限定于鋁、鋁合金、鎳、鎳合金、鈦、鈦合金、銀及銀合金中的一種或多種??蛇x地,高分子材料基材可以包括但不限定于聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)及聚乙烯(PE)中的一種或多種。

[0057] 在一些實施方式中,當(dāng)二次電池為鋰離子電池時,正極活性材料可采用本領(lǐng)域公知的用于鋰離子電池的正極活性材料。作為示例,正極活性材料可包括以下材料中的至少

一種:橄欖石結(jié)構(gòu)的含鋰磷酸鹽、鋰過渡金屬氧化物及其各自的改性化合物。但本申請并不限定于這些材料,還可以使用其他可被用作電池正極活性材料的傳統(tǒng)材料。這些正極活性

材料可以僅單獨使用一種,也可以將兩種以上組合使用。其中,鋰過渡金屬氧化物的示例可包括但不限于鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、鋰鎳鈷氧化物、鋰錳鈷氧化物、鋰鎳錳氧化物、鋰鎳鈷錳氧化物、鋰鎳鈷鋁氧化物及它們的改性化合物等中的至少一種??蛇x地,鋰鈷氧化物包括LiCoO2。鋰鎳氧化物包括LiNiO2。鋰錳氧化物包括LiMnO2和LiMn2O4中的至少一種。鋰鎳鈷錳氧化物包括LiNi1/3Co1/3Mn1/3O(2 NCM333)、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O(2 NCM523)、LiNi0.5Co0.25Mn0.25O(2 NCM211)、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O(2 NCM622)以及LiNi0.8Co0.1Mn0.1O(2 NCM811)中的至少一種。鋰鎳鈷鋁氧化物包括LiNi0.85Co0.15Al0.05O2。橄欖石結(jié)構(gòu)的含鋰磷酸鹽的示例可包括但不限于磷酸鐵鋰、磷酸鐵鋰與碳的復(fù)合材料、磷酸錳鋰、磷酸錳鋰與碳的復(fù)合材

料、磷酸錳鐵鋰、磷酸錳鐵鋰與碳的復(fù)合材料中的至少一種??蛇x地,磷酸鐵鋰包括LiFePO4(LFP)。磷酸錳鋰包括LiMnPO4。

[0058] 在一些實施方式中,當(dāng)二次電池為鈉離子電池時,正極活性材料可采用本領(lǐng)域公知的用于鈉離子電池的正極活性材料。作為示例,正極活性材料可以僅單獨使用一種,也可以將兩種以上組合。其中,正極活性物質(zhì)可選自鈉鐵復(fù)合氧化物、鈉鈷復(fù)合氧化物、鈉鉻復(fù)合氧化物、鈉錳復(fù)合氧化物、鈉鎳復(fù)合氧化物、鈉鎳鈦復(fù)合氧化物、鈉鎳錳復(fù)合氧化物、鈉鐵錳復(fù)合氧化物、鈉鎳鈷錳復(fù)合氧化物、鈉鐵磷酸化合物、鈉錳磷酸化合物、鈉鈷磷酸化合物、鈉鎳鐵錳復(fù)合氧化物、普魯士藍類材料、聚陰離子材料等,但本申請并不限定于這些材料,本申請還可以使用其他可被用作鈉離子電池正極活性物質(zhì)的傳統(tǒng)公知的材料??蛇x地,鈉

鐵復(fù)合氧化物包括NaFeO2。鈉鈷復(fù)合氧化物包括NaCoO2。鈉鉻復(fù)合氧化物包括NaCrO2。鈉錳復(fù)合氧化物包括NaMnO2。鈉鎳復(fù)合氧化物包括NaNiO2。鈉鎳鈦復(fù)合氧化物包括NaNi1/2Ti1/

2O2。鈉鎳錳復(fù)合氧化物包括NaNi1/2Mn1/2O2。鈉鐵錳復(fù)合氧化物包括Na2/3Fe1/3Mn2/3O2。鈉鎳鈷錳復(fù)合氧化物包括NaNi1/3Co1/3Mn1/3O2。鈉鐵磷酸化合物包括NaFePO4。鈉錳磷酸化合物包括NaMnPO4。鈉鈷磷酸化合物包括NaCoPO4。聚陰離子材料包括磷酸鹽、氟磷酸鹽、焦磷酸鹽以及硫酸鹽中的至少一種。

[0059] 在一些實施方式中,正極膜層還可選地包括粘結(jié)劑。作為示例,所述粘結(jié)劑可以包括聚偏氟乙烯(PDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、偏氟乙烯?四氟乙烯?丙烯三元共聚物、偏氟乙烯?六氟丙烯?四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯?六氟丙烯共聚物及含氟丙烯酸酯樹脂中的至少一種。[0060] 在一些實施方式中,正極膜層還可選地包括導(dǎo)電劑。作為示例,所述導(dǎo)電劑可以包括超導(dǎo)碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳點、碳納米管石墨烯及碳納米纖維中的至少一種。[0061] 在一些實施方式中,可以通過以下方式制備正極極片:將上述用于制備正極極片的組分,例如正極活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和任意其他的組分分散于溶劑中,形成正極漿料;將正極漿料涂覆在正極集流體上,經(jīng)烘干、冷壓等工序后,即可得到正極極片??蛇x地,溶劑包括N?甲基吡咯烷酮。

[0062] [負極極片]負極極片包括負極集流體以及設(shè)置在負極集流體至少一個表面上的負極膜層,負

極膜層包括負極活性材料。

[0063] 作為示例,負極集流體具有在其自身厚度方向相對的兩個表面,負極膜層設(shè)置在負極集流體相對的兩個表面中的任意一者或兩者上。

[0064] 在一些實施方式中,所述負極集流體可采用金屬箔片或復(fù)合集流體。例如,作為金屬箔片,可以采用銅箔。復(fù)合集流體可包括高分子材料基層和形成于高分子材料基材至少一個表面上的金屬層。復(fù)合集流體可通過將金屬材料形成在高分子材料基材上而形成???br>
選地,金屬材料包括銅、銅合金、鎳、鎳合金、鈦、鈦合金、銀及銀合金中的至少一種。高分子材料包括聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)以及聚乙烯(PE)中的至少一種。

[0065] 在一些實施方式中,負極活性材料可采用本領(lǐng)域公知的用于電池的負極活性材料。作為示例,負極活性材料可包括以下材料中的至少一種:人造石墨、天然石墨、軟炭、硬炭、硅基材料、錫基材料和鈦酸鋰等。所述硅基材料可選自單質(zhì)硅、硅氧化合物、硅碳復(fù)合物、硅氮復(fù)合物以及硅合金中的至少一種。所述錫基材料可選自單質(zhì)錫、錫氧化合物以及錫合金中的至少一種。但本申請并不限定于這些材料,還可以使用其他可被用作電池負極活

性材料的傳統(tǒng)材料。這些負極活性材料可以僅單獨使用一種,也可以將兩種以上組合使用。

[0066] 在一些實施方式中,負極膜層還可選地包括粘結(jié)劑。所述粘結(jié)劑可選自丁苯橡膠(SBR)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸鈉(PAAS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PA)、海藻酸鈉(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)、羧甲基殼聚糖(CMCS)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚乙烯亞胺(PEI)、聚酰亞胺(PI)、聚丙烯酸叔丁酯?三乙氧基乙烯基硅烷(TBATES)中的至少一種。

[0067] 在一些實施方式中,負極膜層還可選地包括導(dǎo)電劑。導(dǎo)電劑可選自超導(dǎo)碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳點、碳納米管、石墨烯及碳納米纖維中的至少一種。

[0068] 在一些實施方式中,負極膜層還可選地包括其他助劑,例如增稠劑??蛇x地,增稠劑包括羧甲基纖維素鈉(CMC?Na)。[0069] 在一些實施方式中,可以通過以下方式制備負極極片:將上述用于制備負極極片的組分,例如負極活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和任意其他組分分散于溶劑中,形成負極漿料;

將負極漿料涂覆在負極集流體上,經(jīng)烘干、冷壓等工序后,即可得到負極極片??蛇x地,溶劑包括去離子水。

[0070] [電解質(zhì)]電解質(zhì)在正極極片和負極極片之間起到傳導(dǎo)離子的作用。本申請對電解質(zhì)的種類

沒有具體的限制,可根據(jù)需求進行選擇。例如,電解質(zhì)可以是液態(tài)的、凝膠態(tài)的或全固態(tài)的。

[0071] 在一些實施方式中,電解質(zhì)采用電解液。[0072] 在一些實施方式中,所述電解液還可選地包括添加劑。例如添加劑可以包括負極成膜添加劑、正極成膜添加劑,還可以包括能夠改善電池某些性能的添加劑,例如改善電池過充性能的添加劑、改善電池高溫或低溫性能的添加劑等。

[0073] [隔離膜]在一些實施方式中,二次電池中還包括隔離膜。本申請對隔離膜的種類沒有特別

的限制,可以選用任意公知的具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性的多孔結(jié)構(gòu)隔離膜。

[0074] 在一些實施方式中,隔離膜的材質(zhì)可選自玻璃纖維、無紡布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一種。隔離膜可以是單層薄膜,也可以是多層復(fù)合薄膜,沒有特別限制。在隔離膜為多層復(fù)合薄膜時,各層的材料可以相同或不同,沒有特別限制。

[0075] 在一些實施方式中,正極極片、負極極片和隔離膜可通過卷繞工藝或疊片工藝制成電極組件。

[0076] 在一些實施方式中,二次電池可包括外包裝。該外包裝可用于封裝上述電極組件及電解液。

[0077] 在一些實施方式中,二次電池的外包裝可以是硬殼,例如硬塑料殼、鋁殼、鋼殼等。二次電池的外包裝也可以是軟包,例如袋式軟包。軟包的材質(zhì)可以是塑料,作為塑料,可列舉出聚丙烯、聚對苯二甲酸丁二醇酯以及聚丁二酸丁二醇酯等。

[0078] 本申請對二次電池的形狀沒有特別的限制,其可以是圓柱形、方形或其他任意的形狀。例如,圖1是作為一個示例的方形結(jié)構(gòu)的二次電池1。可理解的是,二次電池1可以是鈉離子電池。

[0079] 在一些實施方式中,參照圖2,外包裝可包括殼體11和頂蓋組件13。其中,殼體11可包括底板和連接于底板上的側(cè)板,底板和側(cè)板圍合形成容納腔。殼體11具有與容納腔連通的開口,頂蓋組件13能夠蓋設(shè)于所述開口,以封閉所述容納腔。正極極片、負極極片和隔離膜可經(jīng)卷繞工藝或疊片工藝形成電極組件12。電極組件12封裝于所述容納腔內(nèi)。電解液浸

潤于電極組件12中。二次電池1所含電極組件12的數(shù)量可以為一個或多個,本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)具體實際需求進行選擇。

[0080] 在一些實施方式中,二次電池可以組裝成電池模塊,電池模塊所含二次電池的數(shù)量可以為一個或多個,具體數(shù)量本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)電池模塊的應(yīng)用和容量進行選擇。

[0081] 另外,本申請還提供一種用電裝置,所述用電裝置包括本申請?zhí)峁┑亩坞姵?。所述二次電池可以用作所述用電裝置的電源,也可以用作所述用電裝置的能量存儲單元。所述用電裝置可以包括移動設(shè)備、電動車輛、電氣列車、船舶及衛(wèi)星、儲能系統(tǒng)等,但不限于此。比如,移動設(shè)備包括手機、筆記本電腦等。電動車輛包括純電動車、混合動力電動車、插電式混合動力電動車、電動自行車、電動踏板車、電動高爾夫球車、電動卡車等。

[0082] 作為所述用電裝置,可以根據(jù)其使用需求來選擇二次電池。[0083] 圖3是作為一個示例的用電裝置2。該用電裝置為純電動車、混合動力電動車、或插電式混合動力電動車等。[0084] 作為另一個示例的裝置可以是手機、平板電腦、筆記本電腦等。該裝置通常要求輕薄化,可以采用二次電池作為電源。實施例

[0085] 實施例1本實施例中電解液包括含S鈉鹽、含B鈉鹽和溶劑,含S鈉鹽為雙氟磺酰亞胺鈉

(NaFSI),含B鈉鹽為二氟草酸硼酸鈉(NaDFOB)。其中,在電解液中,含S鈉鹽的摩爾濃度為

0.5mol/L,含B鈉鹽的摩爾濃度為0.2mol/L,S元素和B元素的摩爾比為5:1。溶劑為碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二甲酯(DMC)按體積比為1:1的混合溶劑。

[0086] 實施例2 11~

與實施例1相比,實施例2 4的不同之處在于,在電解液中,含S鈉鹽的摩爾濃度、含

~

B鈉鹽的摩爾濃度,以及對應(yīng)的S元素和B元素的摩爾比中的一個或多個有所不同。具體如表

1中所示。

[0087] 實施例12 13~

與實施例2相比,實施例12 13的不同之處在于,電解液中溶劑不同。

~

[0088] 實施例14本實施例中電解液包括含S鈉鹽、含B鈉鹽、添加劑和溶劑,含S鈉鹽為雙氟磺酰亞

胺鈉(NaFSI),含B鈉鹽為二氟草酸硼酸鈉(NaDFOB)。其中,在電解液中,含S鈉鹽的摩爾濃度為0.5mol/L,含B鈉鹽的摩爾濃度為0.2mol/L,S元素和B元素的摩爾比為5:1。溶劑為碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯按體積比為1:1的混合溶劑。添加劑為聚二硫二丙烷磺酸鈉,添加劑占電解液的摩爾濃度為0.003mol/L。

[0089] 實施例15 33~

與實施例14相比,實施例15 33的不同之處在于,含S鈉鹽的摩爾濃度、含B鈉鹽的

~

摩爾濃度、S元素和B元素的摩爾比、添加劑及其摩爾濃度以及溶劑的種類中的一種或多種

有所不同。具體如表1中所示。

[0090] 對比例1 2~

與實施例1相比,對比例1 2的不同之處在于,含S鈉鹽的摩爾濃度、含B鈉鹽的摩爾

~

濃度以及S元素和B元素的摩爾比有所不同。

[0091] 對比例3 4~

與實施例14相比,對比例3 4的不同之處在于,含S鈉鹽的摩爾濃度、含B鈉鹽的摩

~

爾濃度以及S元素和B元素的摩爾比有所不同。

[0092] 對比例5與實施例1相比,對比例5的不同之處在于,電解液中將含S鈉鹽替換成等摩爾濃度

的含B鈉鹽。

[0093] 對比例6與實施例1相比,對比例6的不同之處在于,電解液中將含B鈉鹽替換成等摩爾濃度

的含S鈉鹽。

[0094] 對比例7與實施例14相比,對比例7的不同之處在于,電解液中將含S鈉鹽替換成等摩爾濃

度的含B鈉鹽。

[0095] 對比例8與實施例14相比,對比例8的不同之處在于,電解液中將含B鈉鹽替換成等摩爾濃

度的含S鈉鹽。

[0096] 對比例9與實施例1相比,對比例9的不同之處在于,電解液中將含S鈉鹽和含B鈉鹽替換成

等摩爾濃度的六氟磷酸鈉。

[0097] 對比例10與實施例11相比,對比例10的不同之處在于,電解液中將含S鈉鹽和含B鈉鹽替換

成等摩爾濃度的六氟磷酸鈉。

[0098] 在表1中,摩爾濃度的單位為mol/L,表示占電解液的摩爾濃度。[0099] 測試例(1)正極極片的制備。

[0100] 將10wt%聚偏氟乙烯粘結(jié)劑充分溶解于N?甲基吡咯烷酮中,加入10wt%炭黑導(dǎo)電劑與80wt%鈉鎳鐵錳氧化物正極活性材料制成分散均勻的漿料。將漿料均勻涂敷在60μm

鋁箔表面,然后轉(zhuǎn)移到真空干燥箱中完全干燥。將得到的極片進行輥壓,然后進行沖切,得到正極極片。

[0101] (2)負極極片的制備。[0102] 將負極活性材料硬碳、導(dǎo)電劑乙炔黑、粘結(jié)劑SBR與增稠劑CMC?Na按照重量比94:2:2.8:1.2溶于去離子水中,攪拌均勻制成負極漿料,經(jīng)超聲分散后制備成漿料,再將漿料涂布在12μm銅箔表面,然后轉(zhuǎn)移到真空干燥箱中完全干燥,制備得到負極極片。

[0103] (3)電解液的制備。[0104] 在H2O<0.1ppm,O2<0.1ppm的氬氣氣氛手套箱中,將實施例和對比例中的電解液的制備原料混合,攪拌均勻,制備得到電解液。

[0105] (4)隔離膜。[0106] 采用聚丙烯膜作為隔離膜。[0107] (5)鈉離子電池的制備。[0108] 將(1)中的正極極片、(4)中的隔離膜、(2)中的負極極片按順序疊好,使隔離膜處于正極極片和負極極片之間,起到隔離的作用,加入(3)中的電解液組裝成疊片電池。[0109] (6)存儲容量保持率測試。[0110] 將(5)中制備的鈉離子電池在25℃下以0.2C的恒定電流充電至4,之后以4恒壓充電至電流降到0.05C,再以0.2C的恒定電流放電至2.5,得到存儲前放電容量(Cd1);然后將此電池再次以0.2C的恒定電流充電至4,之后以4恒壓充電至電流降到0.05C。然后將電池至于60℃恒溫箱中存儲30天,取出后將電池放在25℃下以0.2C的恒定電流充電至4,之

后以4恒壓充電至電流降到0.05C,再以0.2C的恒定電流放電至2.5,得到存儲后放電容量(Cd2),并按照下式計算鈉離子電池容量保持率:

存儲容量保持率=存儲后的放電容量(Cd2)/存儲前的放電容量(Cd1)×100%。結(jié)果

如表1中所示。

[0111] (7)循環(huán)容量保持率。[0112] 將(5)中制備的鈉離子電池在25℃下以0.2C的恒定電流充電至3.7,之后以3.7恒壓充電至電流降到0.05C,再以0.2C的恒定電流放電至2.5,得到首圈放電容量(Cd3);如此反復(fù)充放電至第n圈,得鈉離子電池循環(huán)n圈后的放電容量,記為Cdn,并按照下式計算鈉離子電池容量保持率:

循環(huán)容量保持率=循環(huán)n圈后的放電容量(Cdn)/首圈放電容量(Cd3)。循環(huán)20圈后

的循環(huán)容量保持率如表1中所示。

[0113] 表1中,NaFSI表示雙氟磺酰亞胺鈉,NaTFSI表示雙(三氟甲基磺?;?酰亞胺鈉,NaDFOB表示二氟草酸硼酸鈉,NaBF4表示四氟硼酸鈉。

[0114] 表1[0115][0116][0117][0118][0119][0120][0121][0122][0123][0124] 可以理解的是,由于添加劑可能還有一定量的S元素,因此在電解液中,當(dāng)存在添加劑時,S元素的含量可能會稍高于不存在添加劑的電解液中的S元素含量。

[0125] 由表1中實施例1 33和對比例5 8可以看出,當(dāng)電解液中同時含有S元素和B元素~ ~

時,對應(yīng)的鈉離子電池表現(xiàn)出更好的存儲容量保持率和循環(huán)容量保持率。由實施例1 33和

~

對比例1 4可以看出,當(dāng)電解液中同時含有S元素和B元素,且S元素和B元素的摩爾比為(2

~ ~

20):1時,對應(yīng)的鈉離子電池表現(xiàn)出更好的存儲容量保持率和循環(huán)容量保持率。由實施例28

30可以看出,當(dāng)電解液中含有添加劑時,對應(yīng)的鈉離子電池的存儲容量保持率和循環(huán)容量

~

保持率更佳,并且添加劑的摩爾濃度為0.001mol/L 0.015mol/L時,對應(yīng)的鈉離子電池表現(xiàn)~

出更好的存儲容量保持率和循環(huán)容量保持率。

[0126] 需要說明的是,本申請不限定于上述實施方式。上述實施方式僅為示例,在本申請的技術(shù)方案范圍內(nèi)具有與技術(shù)思想實質(zhì)相同的構(gòu)成、發(fā)揮相同作用效果的實施方式均包含在本申請的技術(shù)范圍內(nèi)。此外,在不脫離本申請主旨的范圍內(nèi),對實施方式施加本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的各種變形、將實施方式中的一部分構(gòu)成要素加以組合而構(gòu)筑的其它方式也

包含在本申請的范圍內(nèi)。



聲明:
“電解液、鈉離子電池以及用電裝置” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
分享 0
         
舉報 0
收藏 0
反對 0
點贊 0
全國熱門有色金屬技術(shù)推薦
展開更多 +

 

中冶有色技術(shù)平臺微信公眾號
了解更多信息請您掃碼關(guān)注官方微信
中冶有色技術(shù)平臺微信公眾號中冶有色技術(shù)平臺

最新更新技術(shù)

報名參會
更多+

報告下載

第二屆中國微細粒礦物選礦技術(shù)大會
推廣

熱門技術(shù)
更多+

衡水宏運壓濾機有限公司
宣傳
環(huán)磨科技控股(集團)有限公司
宣傳

發(fā)布

在線客服

公眾號

電話

頂部
咨詢電話:
010-88793500-807
專利人/作者信息登記