【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鈉離子電池，具體是指一種基于偶極-偶極作用的nabob鹽鈉離子電池電解液其制備方法。
技術介紹
1、探索高效、安全、環保、低成本的儲能系統，滿足可持續循環經濟模式的要求，是人類面臨的巨大挑戰之一。鈉離子電池具有元素豐度高、成本低等優點，被認為是中低速電動汽車和大規模儲能的理想選擇。
2、然而，傳統的酯基電解質易燃性高，熱穩定性差，存在嚴重的安全威脅。為了解決這些令人困擾的難題，幾種安全電解液被廣泛研究，如水系統、離子液體、磷基和氟基不燃電解液，以構建安全的鈉離子電池（sib）。然而，這些電解液的實際應用受到各種問題的阻礙，如電極-電解液界面不理想，電極相容性差，成本高等。因此，探索具有優異綜合性能的電解液，同時提高安全性和鈉儲存性能至關重要。
3、雙草酸硼酸鈉（nabob）是一種低成本不含氟的鈉鹽，分解溫度高(≥300℃)，相比于napf6的高溫穩定性能更好。nabob能夠在電解液中輔助形成穩定的固體電解質界面(sei)膜，有效抑制了電解液與電極表面的直接接觸，起到抑制電解液腐蝕、鈍化鋁箔的作用。2020年younesi等人就曾提出一種基于nabob、并以磷酸三甲酯（tmp）為單一溶劑的阻燃電解液，但該工作未能將電解液的應用延展至實際電池中。磷酸鹽電解液具有成本低、電化學窗口寬、鹽溶性好等優點，是最有應用前景的阻燃電解液。然而，低濃度的磷酸鹽電解液不能與碳基陽極一起工作，因為它們不能形成穩定而致密的sei膜。在之前的工作中，研究人員通過在局部高濃度電解質中加入惰性稀釋劑來制備局部高濃度電解質
4、但傳統的氫氟醚稀釋劑仍然存在沸點低、易燃性和成本高的問題。此外，由于低極性稀釋劑往往不能與高極性hce混溶，因此很少有稀釋劑可以用來形成lhce。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種基于偶極-偶極作用的nabob鹽鈉離子電池電解液其制備方法，具有穩定性高、循環性好和安全性優的特點。
2、本專利技術可以通過以下技術方案來實現：
3、本專利技術公開了一種基于偶極-偶極作用的nabob鹽鈉離子電池電解液，包括鈉鹽、溶劑和成膜添加劑，鈉鹽為雙草酸硼酸鈉（nabob），溶劑包括第一溶劑和第二溶劑，第一溶劑為磷酸三甲酯(tmp)、磷酸三乙酯(tep)、磷酸三丁酯(tbp)、磷酸三苯酯(tpp)、4-異丙基苯基二苯基磷酸酯(ippp)、磷酸二苯辛酯(dpof)、磷酸三辛酯(top)中的一種或二種以上。第二溶劑為1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚（hfe）、四氟丙醇（tfp）、三-(2,2,2-三氟乙基)-磷酸酯（tfep）、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙醚（tte）、雙(2,2,2-三氟乙基)醚（btfe）和1h，1h，5h八氟戊基1,1,2,2-四氟乙基醚（ote）中的一種或二種以上。[sysucph1]第一溶劑是可以溶解nabob的阻燃有機溶劑，第二溶劑是可以與第一溶劑互溶且還原性優于第一溶劑的有機溶劑；第二溶劑可以削弱第一溶劑磷酸酯鹽與na+的配位強度，這種相互作用減弱有利于降低脫溶能壘，加速界面脫溶過程；第二溶劑與第一溶劑的陰離子能夠進行偶極-偶極相互作用，形成新的溶劑化結構，從而整體提了高磷酸鹽的還原電位。
4、進一步地，第二溶劑的體積為第一溶劑的10～100%vt，優選20-70%vt。當第二溶劑含量過少時，兩種溶劑的相互作用范圍較小，第一溶劑的游離態過多還是會產生強還原作用，從而出現電池脹氣鼓包的現象；電導率隨著稀釋劑的含量的增加而降低，當第二溶劑含量過多時，電解液的濃度過低時不利于電池的循環穩定性。
5、進一步地，鈉鹽的濃度為0.1～1.0?mol/l。這取決于有機溶劑對nabob的溶解度，但過低的鈉鹽濃度不適用于鈉離子電池中；過高也會增加第二溶劑的用量，增加成本。
6、進一步地，成膜添加劑為氟代碳酸乙烯酯(fec)、硫酸乙烯酯(dtd)、硫酸丙烯酯（ts）、碳酸亞乙烯酯(vc)、二氟磷酸鈉（napo2f2）和雙氟草酸硼酸鈉(nadfob)中的一種或二種以上。氟代碳酸乙烯酯(fec)、二氟磷酸鈉（napo2f2）和雙氟草酸硼酸鈉(nadfob)可以在電極表面分解形成富含無機naf的sei膜;硫酸乙烯酯(dtd)和硫酸丙烯酯（ts）可以在電極表面分解形成富含無機na2so4的sei膜;?碳酸亞乙烯酯(vc)在負極表面分解，生成co2和聚合物，其中co2進一步與負極表面反應，還原分解形成含na2co3的無機sei膜。
7、進一步地，成膜添加劑的濃度為0.01～10%wt，優選0.01-5%wt。成膜添加劑過少導致膜的形成不完全，界面結構不穩定，引起電池容量和循環壽命的下降；成膜添加劑過多可能會導致界面成膜過厚，增大電池阻抗，影響電池性能。
8、進一步地，鈉離子電池的正極材料為聚陰離子材料，如磷酸釩鈉、焦磷酸磷酸釩鈉等。
9、進一步地，鈉離子電池的負極材料為硬碳。
10、本專利技術的另外一個方面在于保護上述基于偶極-偶極作用的nabob鹽鈉離子電池電解液的制備方法，包括以下步驟：
11、s1、第一純化溶液的制備：在保護氣氛條件下，將鈉鹽nabob溶解到第一溶劑中，得到第一純化溶液；
12、s2、第二純化溶液的制備：將第二溶劑加入步驟s1所得到的第一純化溶液中，混合均勻得到第二純化溶液；
13、s3、電解液的混合：將成膜添加劑溶解到步驟s2所得到的第二純化溶液中，混合均勻后得到基于偶極-偶極作用的nabob鹽鈉離子電池電解液。
14、進一步地，保護氣氛[sysucph2]為氬氣或氮氣。具體地，水含量≤0.01?ppm，氧含量≤0.01?ppm。
15、進一步地，在步驟s2和s3中，混合均勻的[sysucph3]方式為震蕩機震蕩或進行加熱溶解。
16、本專利技術一種基于偶極-偶極作用的nabob鹽鈉離子電池電解液其制備方法，具有如下的有益效果：
17、本專利技術在低濃度磷酸鹽電解液中加入第一溶劑和第二溶劑的混合溶劑體系，通過第一溶劑與第二溶劑之間的偶極-偶極作用調節電解液的界面溶劑化結構，第二溶劑削弱了第一溶劑磷酸酯鹽與na+的配位強度，這種相互作用減弱有利于降低脫溶能壘，加速界面脫溶過程，防止磷酸鹽一直在電極表面停留并被還原分解。另一方面即第二溶劑與第一溶劑的相互作用變強，從而整體提了高磷酸鹽的還原電位，即電解液體系的穩定性。此外，未配位的第二溶劑又可以優先于第一溶劑在負極被還原，形成了一層穩定的sei膜，這樣避免了游離的磷酸鹽再直接接觸到負極界面，持續分解而產生氣體，所以鼓包現象消失了。這一設計顯著提升了電解液的安全性、穩定性和循環性能。
18、此外，本專利技術的電解液使得低濃度甚至超低濃度的nabob基磷酸鹽電解液可以真正地應用于實際電池，且基于該電解液的軟包電池電化學性能優異，有利于新型鈉鹽na本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于偶極-偶極作用的NaBOB鹽鈉離子電池電解液，包括鈉鹽、溶劑和成膜添加劑，其特征在于：所述鈉鹽為雙草酸硼酸鈉（NaBOB），所述溶劑包括第一溶劑和第二溶劑，所述第一溶劑為磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、4-異丙基苯基二苯基磷酸酯、磷酸二苯辛酯、磷酸三辛酯中的一種或二種以上。所述第二溶劑為1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、四氟丙醇、三-(2,2,2-三氟乙基)-磷酸酯、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙醚、雙(2,2,2-三氟乙基)醚和1H，1H，5H八氟戊基1,1,2,2-四氟乙基醚中的一種或二種以上。
2.根據權利要求1所述的基于偶極-偶極作用的NaBOB鹽鈉離子電池電解液，其特征在于：所述第二溶劑的體積為第一溶劑的10～100%vt。
3.?根據權利要求1所述的基于偶極-偶極作用的NaBOB鹽鈉離子電池電解液，其特征在于：所述鈉鹽的濃度為0.1～1.0?mol/L。
4.根據權利要求1所述的基于偶極-偶極作用的NaBOB鹽鈉離子電池電解液，其特征在于：所述成膜添加劑為氟代碳酸乙烯
5.根據權利要求1所述的基于偶極-偶極作用的NaBOB鹽鈉離子電池電解液，其特征在于：所述成膜添加劑的濃度為0.01～10%wt。
6.根據權利要求1所述的基于偶極-偶極作用的NaBOB鹽鈉離子電池電解液，其特征在于：所述鈉離子電池的正極材料為聚陰離子材料。
7.根據權利要求1所述的基于偶極-偶極作用的NaBOB鹽鈉離子電池電解液，其特征在于：所述鈉離子電池的負極材料為硬碳。
8.一種權利要求1-7中任一項權利要求所述基于偶極-偶極作用的NaBOB鹽鈉離子電池電解液的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的基于偶極-偶極作用的NaBOB鹽鈉離子電池電解液的制備方法，其特征在于：所述保護氣氛為氬氣或氮氣。
10.根據權利要求9所述的基于偶極-偶極作用的NaBOB鹽鈉離子電池電解液的制備方法，其特征在于：在步驟S2和S3中，混合均勻的方式為震蕩機震蕩或進行加熱溶解。
...【技術特征摘要】
1.一種基于偶極-偶極作用的nabob鹽鈉離子電池電解液，包括鈉鹽、溶劑和成膜添加劑，其特征在于：所述鈉鹽為雙草酸硼酸鈉（nabob），所述溶劑包括第一溶劑和第二溶劑，所述第一溶劑為磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、4-異丙基苯基二苯基磷酸酯、磷酸二苯辛酯、磷酸三辛酯中的一種或二種以上。所述第二溶劑為1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、四氟丙醇、三-(2,2,2-三氟乙基)-磷酸酯、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙醚、雙(2,2,2-三氟乙基)醚和1h，1h，5h八氟戊基1,1,2,2-四氟乙基醚中的一種或二種以上。
2.根據權利要求1所述的基于偶極-偶極作用的nabob鹽鈉離子電池電解液，其特征在于：所述第二溶劑的體積為第一溶劑的10～100%vt。
3.?根據權利要求1所述的基于偶極-偶極作用的nabob鹽鈉離子電池電解液，其特征在于：所述鈉鹽的濃度為0.1～1.0?mol/l。
4.根據權利要求1所述的基于偶極-偶極作用的nabob鹽鈉離子電池電解液，其特征在于：所述成膜...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曹余良，夏苗苗，余麗紅，
申請(專利權)人：深圳珈鈉能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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