本發(fā)明涉及鈉離子電池，具體涉及一種含硫酸鈉鹽的鈉離子電池電解液及鈉離子電池。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池具有較高的能量密度以及循環(huán)性能，在消費(fèi)電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐漸放大，鋰鹽價(jià)格常年居高不下，鋰資源成為了限制其發(fā)展的瓶頸，嚴(yán)重制約了行業(yè)的發(fā)展。而全球鈉的含量是鋰的1300倍，鈉資源具有分布均勻、成本低廉的優(yōu)勢(shì)，且常年價(jià)格穩(wěn)定，近年來(lái)鈉離子電池的材料、體系以及終端應(yīng)用已有突破性的進(jìn)展。在這樣的時(shí)代背景下，鈉離子電池引起了新能源行業(yè)極大的關(guān)注，是破解能源行業(yè)對(duì)鋰資源依賴?yán)Ь值耐黄瓶冢浒l(fā)展具有重大的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。

2、鈉電層狀氧化物正極材料具有與鈉電三元材料類似的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機(jī)制，被認(rèn)為是當(dāng)前最有前景的鈉電正極材料之一，是當(dāng)前主要的鈉電正極材料，但該材料在脫鈉狀態(tài)下具有較強(qiáng)氧化性，尤其在高溫下，電解液在正極界面上極易發(fā)生副反應(yīng)，產(chǎn)生系列聚合物副產(chǎn)物以及氣體，導(dǎo)致電池阻抗的增加及循環(huán)性能的衰減。另一方面，負(fù)極材料具有較強(qiáng)的還原性，電解液會(huì)在負(fù)極界面持續(xù)還原、消耗，導(dǎo)致電池容量的衰減。因此，如何提高正負(fù)極材料與電解液界面的穩(wěn)定性是提升鈉離子電池性能的關(guān)鍵，而提供一種新的電解液是解決這一問(wèn)題的有效途徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足與需求，本發(fā)明提供了一種鈉離子電池非水電解液，該電解液中式(ⅰ)結(jié)構(gòu)的硫酸鈉鹽添加劑能夠在正負(fù)極界面形成鈍化膜，抑制金屬離子溶出，覆蓋負(fù)極活性位點(diǎn)，有效避免正極材料中金屬離子溶出造成結(jié)構(gòu)坍塌和避免溶劑在負(fù)極界面的催化還原反應(yīng)，從而更好的改善鈉離子電池的動(dòng)力學(xué)性能和熱力學(xué)性能，提升鈉離子電池的循環(huán)性能、高溫性能及日歷壽命。

2、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明含硫酸鈉鹽的鈉離子電池非水電解液中包含非水有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鈉鹽和添加劑，所述添加劑中包含常規(guī)添加劑和具有式(ⅰ)結(jié)構(gòu)的硫酸鈉鹽添加劑；

3、

4、其中，r選自烷基、烯基、炔基及其鹵代物，或者芳香烴(環(huán)上可接烷基、烯基、炔基、芳香基、異氰酸基團(tuán)、鹵素等)、乙氧基、鈉離子等。

5、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述具有式(ⅰ)結(jié)構(gòu)的硫酸鈉鹽添加劑的添加量為電解液總質(zhì)量的0.5％～3.0％。

6、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述常規(guī)添加劑選自亞乙烯碳酸酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、1,3-丙烯磺酸內(nèi)酯、乙烯基碳酸亞乙烯酯、硫酸乙烯酯、三(三甲基)硅烷硼酸酯和三(三甲基)硅烷磷酸酯、三(三炔丙基)磷酸酯、三(三烯丙基)磷酸酯中的一種或多種。

7、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述具有式(ⅰ)結(jié)構(gòu)的硫酸鈉鹽添加劑選自式(1)-(6)結(jié)構(gòu)所示化合物中的一種或：

8、

9、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述常規(guī)添加劑的添加量占電解液總質(zhì)量的1.0％～10.0％。

10、優(yōu)選地，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，當(dāng)包含所述常規(guī)添加劑時(shí)，所述氟代碳酸乙烯酯的添加量占電解液總質(zhì)量的0.1％～10.0％；所述1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯的添加量占電解液總質(zhì)量的0.1％～5.0％；所述碳酸亞乙烯酯的添加量占電解液總質(zhì)量的0.1％～5.0％。其他特殊添加劑如三(三甲基)硅烷硼酸酯/三(三甲基)硅烷磷酸酯等中的一種或以上添加量占電解液總質(zhì)量的0.1％～1.0％，其他含不飽和鍵的添加劑添加量占電解液總質(zhì)量的0.1％～1.0％，其他硫系、磷系、硼系和硅系物質(zhì)添加量占電解液總質(zhì)量的0.1％～1.0％。

11、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述常規(guī)添加劑中包含碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯；優(yōu)選地，所述常規(guī)添加劑中包含占電解液總質(zhì)量0.5-1.5％的碳酸亞乙烯酯、占電解液總質(zhì)量2.0-3.0％的氟代碳酸乙烯酯、占電解液總質(zhì)量0.5-1.5％的1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述常規(guī)添加劑中包含占電解液總質(zhì)量0.7-1.3％的碳酸亞乙烯酯、占電解液總質(zhì)量2.2-2.8％的氟代碳酸乙烯酯、占電解液總質(zhì)量0.7-1.3％的1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯。

12、進(jìn)一步地，所述常規(guī)添加劑中還包含硫酸乙烯酯；優(yōu)選地，所述常規(guī)添加劑中包含占電解液總質(zhì)量0.5-1.5％的硫酸乙烯酯；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述常規(guī)添加劑中包含占電解液總質(zhì)量0.7-1.3％的硫酸乙烯酯。

13、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述電解質(zhì)鈉鹽選自六氟磷酸鈉、二氟磺酰亞胺鈉和二氟磷酸鈉中的一種或多種；優(yōu)選地，所述電解質(zhì)鈉鹽的添加量占電解液總質(zhì)量的10.5％～18.0％。

14、優(yōu)選地，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述電解質(zhì)鈉鹽為六氟磷酸鈉、二氟磷酸鈉和二氟磺酰亞胺鈉的混合鈉鹽；更優(yōu)選地，所述六氟磷酸鈉的添加量占電解液總質(zhì)量的11.5％～16.0％，所述二氟磷酸鈉的添加量占電解液總質(zhì)量的0.5％～2.0％，所述雙氟磺酰亞胺鈉的添加量占電解液總質(zhì)量的0.5％～3.0％；更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述六氟磷酸鈉的添加量占電解液總質(zhì)量的13.0％～15.0％，所述二氟磷酸鈉的添加量占電解液總質(zhì)量的0.7％～1.3％，所述雙氟磺酰亞胺鈉的添加量占電解液總質(zhì)量的1.5％～2.5％。

15、進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述非水有機(jī)溶劑選自碳酸酯類溶劑、羧酸酯類溶劑、醚類溶劑、氟代碳酸酯類溶劑、氟代羧酸酯類溶劑、氟代醚類溶劑和氟代腈類溶劑中的一種或多種；優(yōu)選地，所述碳酸酯類溶劑包括環(huán)狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯；其中所述環(huán)狀碳酸酯溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一種或多種；所述鏈狀碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一種或多種；所述羧酸酯類溶劑包括乙酸乙酯、乙酸正丙酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯中的一種或多種。

16、優(yōu)選地，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述非水有機(jī)溶劑中包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述非水有機(jī)溶劑中碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯的質(zhì)量比為3-8：25-35：15-25：40-50；更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述非水有機(jī)溶劑中碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯的質(zhì)量比為6-7：28-32：18-22：43-47。

17、另一方面，本發(fā)明還提供了一種鈉離子電池，所述鈉離子電池包含由正極片、隔離膜和負(fù)極片通過(guò)疊片或卷繞形成的電芯，以及本發(fā)明前述鈉離子電池電解液。

18、優(yōu)選地，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述正極片的正極活性物質(zhì)為層狀氧化物材料，所述正極片的壓實(shí)密度為2.0～2.5g/cm3。

19、優(yōu)選地，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述負(fù)極片的負(fù)極活性物質(zhì)為硬碳材料，所述負(fù)極片的壓實(shí)密度為0.7～1.0g/cm3。

20、優(yōu)選地，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述鈉離子電池的充電截止電壓為3.95v。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明電解液中所述具有式(ⅰ)結(jié)構(gòu)的硫酸鈉鹽添加劑能夠在正負(fù)極界面形成鈍化膜，抑制金屬離子溶出和覆蓋負(fù)極活性位點(diǎn)，有效避免正極材料中金屬離子溶出造成結(jié)構(gòu)坍塌，避免溶劑在負(fù)極界面的催化還原反應(yīng)，從而更好的改善鈉離子電池的動(dòng)力學(xué)性能和熱力學(xué)性能，提升鈉離子電池的循環(huán)性能、高溫性能及日歷壽命。