宽温型钠离子电池电解液的制作方法

1.5 份的氟代碳酸乙烯酯、1-2份的硫酸乙烯酯和0.5-2份的二氟磷酸钠；
12.按照重量份数，所述功能添加剂包括有0.5-2.5份的n，n一二甲基三氟乙酰胺、0.5-1.5 份的氟代碳酸乙烯酯、1-2份的硫酸乙烯酯和0.5-2份的二氟磷酸钠；
13.按照重量份数，所述功能添加剂包括有0.5-2.5份的三(三甲基硅基)磷酸酯、0.5-2.5 份的n，n一二甲基三氟乙酰胺、0.5-1.5份的氟代碳酸乙烯酯、1-2份的硫酸乙烯酯和0.5-2 份的二氟磷酸钠；
14.所述有机溶剂包括有20-30份的碳酸乙烯酯、35-45份的碳酸甲乙酯、15-25份的碳酸二 乙酯和10-20份的碳酸丙烯酯；所述钠盐为10-20份的六氟磷酸钠；
15.所述有机溶剂包括有20-30份的碳酸乙烯酯、35-45份的碳酸甲乙酯、15-25份的碳酸二 乙酯和10-20份的碳酸丙烯酯；所述钠盐为10-20份的高氯酸钠。
16.本发明具有以下优点：
17.1、在功能添加剂中使用改善高温循环性能的三(三甲基硅基)磷酸酯，充电过程中，在 高温下能够优先于溶剂吸附在材料表面，高电位下在过度离子表面催化分解，生成较高浓度 的有机分解产物，从而阻止了电解液的持续氧化分解和电解液中hf对材料的侵蚀导致的过 渡金属离子溶出，降低界面阻抗从而提高电池的高温循环性能；
18.2、在功能添加剂中使用改善低温循环性能的n，n-二甲基三氟乙酰胺，能够在低温下对 正极材料进行较好的氧化稳定性保护，同时低温循环性能添加剂n，n-二甲基三氟乙酰胺的 粘度低、沸点和闪点高，在低温下能够提高容量保持率；
19.3、本发明采用的高温循环性能添加剂和低温循环性能添加剂，再配合其他功能添加剂， 从高温恢复到正常工作温度或者从低温恢复到正常工作温度后，都依然能够发挥正常容量；
20.4、本发明采用的高温循环性能添加剂和低温循环性能添加剂，再配合其他功能添加剂， 能够仅仅在高温时使得高温循环性能添加剂分解，而在常温或低温下不优先吸附在材料表面 进行催化分解；使得钠电池从低稳的工作温度到正常的工作温度，再到高温的工作温度时， 均能够发挥正常的容量。
具体实施方式
21.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式中的技术 方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全 部的实施方式。
22.因此，以下对本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而 是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互 组合。
24.实施例1：一种宽温型钠离子电池电解液，包括有机溶剂、钠盐和功能添加剂；其特征 在于：所述功能添加剂中包括三(三甲基硅基)磷酸酯、n，n-二甲基三氟乙酰胺、氟代碳酸 乙烯酯、硫酸乙烯酯、二氟磷酸钠中的一种或多种；
25.所述的三(三甲基硅基)磷酸酯为高温循环性能添加剂；所述的n，n-二甲基三氟乙
酰 胺为低温循环性能添加剂；
26.所述有机溶剂包括有碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯中的一种或多 种；
27.所述钠盐为六氟磷酸钠或高氯酸钠中的一种或两种；
28.按照重量份数，所述功能添加剂包括有0.5-1.5份的氟代碳酸乙烯酯、1-2份的硫酸乙 烯酯和0.5-2份的二氟磷酸钠；
29.按照重量份数，所述功能添加剂包括有0.5-2.5份的三(三甲基硅基)磷酸酯、0.5-1.5 份的氟代碳酸乙烯酯、1-2份的硫酸乙烯酯和0.5-2份的二氟磷酸钠；
30.按照重量份数，所述功能添加剂包括有0.5-2.5份的n，n一二甲基三氟乙酰胺0.5-1.5 份的氟代碳酸乙烯酯、1-2份的硫酸乙烯酯和0.5-2份的二氟磷酸钠；
31.按照重量份数，所述功能添加剂包括有0.5-2.5份的三(三甲基硅基)磷酸酯、0.5-2.5 份的n，n一二甲基三氟乙酰胺、0.5-1.5份的氟代碳酸乙烯酯、1-2份的硫酸乙烯酯和0.5-2 份的二氟磷酸钠；
32.所述有机溶剂包括有20-30份的碳酸乙烯酯、35-45份的碳酸甲乙酯、15-25份的碳酸二 乙酯和10-20份的碳酸丙烯酯；所述钠盐为10-20份的六氟磷酸钠；
33.所述有机溶剂包括有20-30份的碳酸乙烯酯、35-45份的碳酸甲乙酯、15-25份的碳酸二 乙酯和10-20份的碳酸丙烯酯；所述钠盐为10-20份的高氯酸钠。
34.实施例2：一种宽温型钠离子电池电解液；采用如下方法制备，在室温下，于手套箱中， 将有机溶剂按照比例混合，将钠盐溶解于混合有机溶剂中，再加入功能添加剂；
35.其中，所述功能添加剂包括有0.5-1.5份的氟代碳酸乙烯酯、1-2份的硫酸乙烯酯、0.5-2 份的二氟磷酸钠；所述有机溶剂包括有20-30份的碳酸乙烯酯、35-45份的碳酸甲乙酯、15-25 份的碳酸二乙酯和10-20份的碳酸丙烯酯；所述钠盐为10-20份的六氟磷酸钠或高氯酸钠。
36.实施例3：一种宽温型钠离子电池电解液；采用如下方法制备，在室温下，于手套箱中， 将有机溶剂按照比例混合，将钠盐溶解于混合有机溶剂中，再加入功能添加剂；在室温25℃ 恒温下分别以1/10c 2.5v到3.6v进行充放电对电池进行活化；
37.其中所述功能添加剂包括有0.5份的氟代碳酸乙烯酯、1份的硫酸乙烯酯和0.5份的二 氟磷酸钠；所述有机溶剂包括有20份的碳酸乙烯酯、35份的碳酸甲乙酯、15份的碳酸二乙 酯和10份的碳酸丙烯酯；所述钠盐为10份的六氟磷酸钠。
38.实施例4：一种宽温型钠离子电池电解液；采用如下方法制备，在室温下，于手套箱中， 将有机溶剂按照比例混合，将钠盐溶解于混合有机溶剂中，再加入功能添加剂；在室温25℃ 恒温下分别以1/10c 2.5v到3.6v进行充放电对电池进行活化；
39.其中，所述功能添加剂包括有1.5份的氟代碳酸乙烯酯、2份的硫酸乙烯酯、2份的二氟 磷酸钠；所述有机溶剂包括有30份的碳酸乙烯酯、45份的碳酸甲乙酯、25份的碳酸二乙酯 和20份的碳酸丙烯酯；所述钠盐为20份的六氟磷酸钠或高氯酸钠。
40.实施例5：一种宽温型钠离子电池电解液；采用如下方法制备，在室温下，于手套箱中， 将有机溶剂按照比例混合，将钠盐溶解于混合有机溶剂中，再加入功能添加剂；在室温25℃ 恒温下分别以1/10c 2.5v到3.6v进行充放电对电池进行活化；
41.其中，所述功能添加剂包括有1份的氟代碳酸乙烯酯、1.5份的硫酸乙烯酯、1.5份
的二 氟磷酸钠；所述有机溶剂包括有25份的碳酸乙烯酯、40份的碳酸甲乙酯、20份的碳酸二乙 酯和15份的碳酸丙烯酯；所述钠盐为15份的六氟磷酸钠或高氯酸钠。
42.实施例6：不包括高温循环性能添加剂和低温循环性能添加剂的钠离子电池循环性能测 试实验。
43.本实施例中，以英文缩写ec缩写表示碳酸乙烯酯；以英文缩写emc表示碳酸甲乙酯；以 英文缩写dec表示碳酸二乙酯；以英文缩写pc表示碳酸丙烯酯；以英文缩写fec表示氟代碳 酸乙烯酯；以英文缩写dtd表示硫酸乙烯酯。
44.以普鲁士蓝材料为正极材料，负极采用硬碳材料，正负极集流体为铝箔，隔膜采用聚乙 烯膜组成方壳电池，分别注入电解液后，再常温静置24小时后进行测试。在室温25℃恒温 下分别以1/10c 2.5v到3.6v进行充放电对电池进行活化，静置24h后在55℃条件下的循环 均以0.5c充放电和，低温-20℃条件下放电测试，对比实验组的配比如下表1所示；高温55℃ 下循环测试项目结果如下表2所示；低温-20℃下循环测试项目结果如下表3所示。
45.表1实施例7中10个对比实验组的配比
46.47.表2高温55℃下循环测试项目结果
[0048][0049][0050]
表3低温-20℃下循环测试项目结果
[0051]
编号容量保持率％#174#274#384#487#580#675#780#879#983#1076
[0052]
实施例7：采用和实施例7相同的方法，进行电池循环性能测试实验，区别仅仅在于， 先在低温-20℃下充放电循环100次，测试容量保持率后，将电池的工作温度恢复为室温，再 次测试容量保持率，结果如下表4所示；采用和实施例7相同的方法，进行电池循环性能测 试实验，区别仅仅在于，先在高温55℃下充放电循环100次，测试容量保持率后，将电池的 工作温度恢复为室温，再次测试容量保持率，结果如下表5所示。
[0053]
表4电池从低温到常温循环恢复能力结果
[0054][0055]
根据表3的结果可知，当电池从低温下，恢复为常温工作环境时，电池的循环性能并没 有得到显著的恢复，甚至个别情况下电池的循环性能反而在常温下降低了。
[0056]
表5电池从高温到常温循环恢复能力结果
[0057][0058]
根据表3的结果可知，当电池从高温下，恢复为常温工作环境时，电池的循环性能并没 有得到显著的恢复，甚至个别情况下电池的循环性能反而在常温下降低了。
[0059]
实施例8：一种宽温型钠离子电池电解液；采用如下方法制备，在室温下，于手套箱中， 将有机溶剂按照比例混合，将钠盐溶解于混合有机溶剂中，再加入功能添加剂；
[0060]
其中，所述功能添加剂包括有0.5-2.5份的三(三甲基硅基)磷酸酯、0.5-1.5份的氟 代碳酸乙烯酯、1-2份的硫酸乙烯酯、0.5-2份的二氟磷酸钠；所述有机溶剂包括有20-30
份 的碳酸乙烯酯、35-45份的碳酸甲乙酯、15-25份的碳酸二乙酯和10-20份的碳酸丙烯酯；所 述钠盐为10-20份的六氟磷酸钠或高氯酸钠。
[0061]
实施例9：一种宽温型钠离子电池电解液；采用如下方法制备，在室温下，于手套箱中， 将有机溶剂按照比例混合，将钠盐溶解于混合有机溶剂中，再加入功能添加剂；在室温25℃ 恒温下分别以1/10c 2.5v到3.6v进行充放电对电池进行活化；
[0062]
其中所述功能添加剂包括有0.5份的三(三甲基硅基)磷酸酯、0.5份的氟代碳酸乙烯 酯、1份的硫酸乙烯酯、0.5份的二氟磷酸钠；所述有机溶剂包括有20份的碳酸乙烯酯、35 份的碳酸甲乙酯、15份的碳酸二乙酯和10份的碳酸丙烯酯；所述钠盐为10份的六氟磷酸钠。
[0063]
实施例10：一种宽温型钠离子电池电解液；采用如下方法制备，在室温下，于手套箱中， 将有机溶剂按照比例混合，将钠盐溶解于混合有机溶剂中，再加入功能添加剂；在室温25℃ 恒温下分别以1/10c 2.5v到3.6v进行充放电对电池进行活化；
[0064]
其中，所述功能添加剂包括有2.5份的三(三甲基硅基)磷酸酯、1.5份的氟代碳酸乙 烯酯、2份的硫酸乙烯酯、2份的二氟磷酸钠；所述有机溶剂包括有30份的碳酸乙烯酯、45 份的碳酸甲乙酯、25份的碳酸二乙酯和20份的碳酸丙烯酯；所述钠盐为20份的六氟磷酸钠 或高氯酸钠。
[0065]
实施例11：一种宽温型钠离子电池电解液；采用如下方法制备，在室温下，于手套箱中， 将有机溶剂按照比例混合，将钠盐溶解于混合有机溶剂中，再加入功能添加剂；在室温25℃ 恒温下分别以1/10c 2.5v到3.6v进行充放电对电池进行活化；
[0066]
其中，所述功能添加剂包括有1.5份的三(三甲基硅基)磷酸酯、1份的氟代碳酸乙烯 酯、1.5份的硫酸乙烯酯、1.5份的二氟磷酸钠；所述有机溶剂包括有25份的碳酸乙烯酯、 40份的碳酸甲乙酯、20份的碳酸二乙酯和15份的碳酸丙烯酯；所述钠盐为15份的六氟磷酸 钠或高氯酸钠。
[0067]
实施例12：一种宽温型钠离子电池电解液；采用如下方法制备，在室温下，于手套箱中， 将有机溶剂按照比例混合，将钠盐溶解于混合有机溶剂中，再加入功能添加剂；
[0068]
其中，所述功能添加剂包括有0.5-2.5份的三(三甲基硅基)磷酸酯、0.5-1.5份的氟 代碳酸乙烯酯、1-2份的硫酸乙烯酯、0.5-2份的二氟磷酸钠；所述有机溶剂包括有20-30份 的碳酸乙烯酯、35-45份的碳酸甲乙酯、15-25份的碳酸二乙酯和10-20份的碳酸丙烯酯；所 述钠盐为10-20份的六氟磷酸钠或高氯酸钠。
[0069]
实施例13：一种宽温型钠离子电池电解液；采用如下方法制备，在室温下，于手套箱中， 将有机溶剂按照比例混合，将钠盐溶解于混合有机溶剂中，再加入功能添加剂；在室温25℃ 恒温下分别以1/10c 2.5v到3.6v进行充放电对电池进行活化；
[0070]
其中所述功能添加剂包括有0.5份的n，n一二甲基三氟乙酰胺、0.5份的氟代碳酸乙烯 酯、1份的硫酸乙烯酯、0.5份的二氟磷酸钠；所述有机溶剂包括有20份的碳酸乙烯酯、35 份的碳酸甲乙酯、15份的碳酸二乙酯和10份的碳酸丙烯酯；所述钠盐为10份的六氟磷酸钠。
[0071]
实施例14：一种宽温型钠离子电池电解液；采用如下方法制备，在室温下，于手套箱中， 将有机溶剂按照比例混合，将钠盐溶解于混合有机溶剂中，再加入功能添加剂；在室温25℃ 恒温下分别以1/10c 2.5v到3.6v进行充放电对电池进行活化；
[0072]
其中，所述功能添加剂包括有2.5份的n，n一二甲基三氟乙酰胺、1.5份的氟代碳酸
乙 烯酯、2份的硫酸乙烯酯、2份的二氟磷酸钠；所述有机溶剂包括有30份的碳酸乙烯酯、45 份的碳酸甲乙酯、25份的碳酸二乙酯和20份的碳酸丙烯酯；所述钠盐为20份的六氟磷酸钠 或高氯酸钠。
[0073]
实施例15：一种宽温型钠离子电池电解液；采用如下方法制备，在室温下，于手套箱中， 将有机溶剂按照比例混合，将钠盐溶解于混合有机溶剂中，再加入功能添加剂；在室温25℃ 恒温下分别以1/10c 2.5v到3.6v进行充放电对电池进行活化；
[0074]
其中，所述功能添加剂包括有1.5份的n，n一二甲基三氟乙酰胺、1份的氟代碳酸乙烯 酯、1.5份的硫酸乙烯酯、1.5份的二氟磷酸钠；所述有机溶剂包括有25份的碳酸乙烯酯、 40份的碳酸甲乙酯、20份的碳酸二乙酯和15份的碳酸丙烯酯；所述钠盐为15份的六氟磷酸 钠或高氯酸钠。
[0075]
实施例16：添加剂中包括高温循环性能添加剂和低温循环性能添加剂的钠离子电池循环 性能测试实验。
[0076]
本实施例中，以英文缩写ec缩写表示碳酸乙烯酯；以英文缩写emc表示碳酸甲乙酯；以 英文缩写dec表示碳酸二乙酯；以英文缩写pc表示碳酸丙烯酯；以英文缩写fec表示氟代碳 酸乙烯酯；以英文缩写dtd表示硫酸乙烯酯；以英文缩写tmsp表示三(三甲基硅基)磷酸酯。
[0077]
以普鲁士蓝材料为正极材料，负极采用硬碳材料，正负极集流体为铝箔，隔膜采用聚乙 烯膜组成方壳电池，分别注入电解液后，再常温静置24小时后进行测试。在室温25℃恒温 下分别以1/10c 2.5v到3.6v进行充放电对电池进行活化，静置24h后在55℃条件下的循环 均以0.5c充放电和，低温-20℃条件下放电测试，对比实验组的配比如下表6所示；高温55℃ 下循环测试项目结果如下表7所示；低温-20℃下循环测试项目结果如下表8所示。
[0078]
表6实施例9中12个对比实验组的配比
[0079]
[0080][0081]
表7高温55℃下循环测试项目结果
[0082][0083]
根据表7的结果可知，在功能添加剂中，单独使用高温循环性能添加剂或单独低温循环 性能添加剂，在高温工作时，钠电池的容量保持率和实施例7的中的容量保持率差距不大， 而当同时使用高温循环性能添加剂和单独低温循环性能添加剂时，在高温工作时钠电池的容 量保持率显著提高，且经过400次循环后，电池还能够保持一定的容量保持率。
[0084]
表8低温-20℃下循环测试项目结果
[0085]
[0086][0087]
根据表8的结果可知，在功能添加剂中，单独使用高温循环性能添加剂或低温循环性能 添加剂，在低温工作时，钠电池的容量保持率和实施例7的中的容量保持率差距不大，而当 同时使用高温循环性能添加剂和单独低温循环性能添加剂时，在高温工作时钠电池的容量保 持率显著提高。
[0088]
实施例17：采用和实施例9相同的方法，进行电池循环性能测试实验，区别仅仅在于， 先在低温-20℃下充放电循环100次，测试容量保持率后，将电池的工作温度恢复为室温，再 次测试容量保持率，结果如下表9所示；采用和实施例9相同的方法，进行电池循环性能测 试实验，区别仅仅在于，先在高温55℃下充放电循环100次，测试容量保持率后，将电池的 工作温度恢复为室温，再次测试容量保持率，结果如下表10所示。
[0089]
表9电池从低温到常温循环恢复能力结果
[0090]
[0091][0092]
根据表9的结果可知，在功能添加剂中，单独使用高温循环性能添加剂或低温循环性能 添加剂，从低温的工作温度恢复到常温的工作环境时，钠电池的容量保持率有部分能够升高， 有部分的容量保持率不会改变。而当同时使用高温循环性能添加剂和单独低温循环性能添加 剂，从低温的工作温度恢复到常温的工作环境时，钠电池的容量保持率可以恢复到最佳。
[0093]
表10电池从高温到常温循环恢复能力结果
[0094][0095]
根据表10的结果可知，在功能添加剂中，单独使用高温循环性能添加剂或低温循环性能 添加剂，从高温的工作温度恢复到常温的工作环境时，钠电池的容量保持率有部分能够升高， 有部分的容量保持率不会改变。而当同时使用高温循环性能添加剂和单独低温循环性能添加 剂，从高温的工作温度恢复到常温的工作环境时，钠电池的容量保持率可以恢复到最佳。
[0096]
实施例18：采用和实施例9相同的方法，进行电池循环性能测试实验，区别仅仅在于， 先在低温-20℃下充放电循环100次，测试容量保持率后，将电池的工作温度恢复为室温，再 次测试容量保持率，再在高温55℃下充放电循环100次，测试容量保持率后，将电池的工作 温度恢复为室温。容量保持率的测试结果如下表11所示。
[0097]
表11实施例18电池容量保持率的测试结果
[0098][0099][0100]
根据表10的结果可知，在功能添加剂中，单独使用高温循环性能添加剂或低温循环性 能添加剂，从低温的工作温度恢复到常温的工作环境，1-4组的容量保持率仅仅维持不变， 5-8组的容量保持率容量能够有所恢复；而同时使用高温循环性能添加剂和单独低温循环性 能添加剂的9-12，从低温的工作温度恢复到常温的工作环境后，容量保持率可以恢复到最佳； 再从常温升高到高温的工作环境后，1-4组的容量保持率和5-8组的容量保持率有显著降低， 而同时使用高温循环性能添加剂和单独低温循环性能添加剂的9-12，容量降低程度相对比较 低，再从高温的工作环境恢复到常温后，1-4组的容量保持率稍有恢复，5-8组的容量保持率 维持不变，同时使用高温循环性能添加剂和单独低温循环性能添加剂的9-12，容量保持率可 以显著恢复。
[0101]
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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, 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。