一种钠离子电池的制作方法

本发明属于储能电池，具体涉及一种钠离子电池。

背景技术：

1、钠离子电池与锂离子电池原理结构类似，与锂电相比，钠离子电池资源广、成本低且波动小，且具有宽温区和高安全的性能赋予替代潜力，随着钠离子电池技术的不断进步，钠离子电池将在我国能源体系占据重要席位，尤其在储能领域具备广阔的成长空间。

2、在钠离子电池中为了提高电池的容量，一般选择的正极材料ni的含量高，虽然高镍的正极活性物质使得电池的容量更高，同时活性也更强，但是电解液与正极活性物质的反应增加，电池的产气增加，循环容量保持率降低。

技术实现思路

1、针对现有钠离子电池产气多的问题，本发明提供了一种钠离子电池。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

3、本发明提供了一种钠离子电池，包括正极和非水电解液，所述正极包括正极活性物质，所述非水电解液包括抑制产气添加剂、钠盐和有机溶剂，所述抑制产气添加剂包括含硼化合物，所述含硼化合物包括化合物1、化合物2、化合物3中的至少一种；

4、

5、所述钠离子电池满足式1：

6、0.1e1.5d≤c≤lnd+7式1，且2/9≤d≤2/3；

7、其中，e为常数，e为2.718；

8、在所述正极活性物质中ni元素的质量百分含量为d％；

9、在所述非水电解液中所述含硼化合物的质量百分含量为c％。

10、优选的，所述钠离子电池满足式2：0.5e1.5d≤c≤lnd+5式2。

11、优选的，所述钠盐包括nafsi和napf6，在所述非水电解液中nafsi的摩尔含量为amol/l，所述napf6在电解液中的摩尔含量为bmol/l，a、b满足式3和式4：

12、0.6≤a+b≤1.5式3；0.05≤a/b≤1.5式4。

13、优选的，a、b满足式5和式6：

14、0.8≤a+b≤1.1式5；0.1≤a/b≤1式6。

15、优选的，在所述非水电解液中nafsi的摩尔含量a mol/l为范围为0.05～0.5mol/l；

16、在所述非水电解液中napf6的摩尔含量b mol/l为范围为0.5～1.2mol/l；

17、所述钠盐还包括辅助钠盐，所述辅助钠盐包括高氯酸钠、四氟硼酸钠、三氟乙酸钠、四苯硼酸钠、三氟甲基磺酸钠或双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种；

18、在所述非水电解液中，辅助钠盐的摩尔含量为0.01～0.3mol/l。

19、优选的，所述有机溶剂包括碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂、腈类溶剂、醚类溶剂、砜类溶剂中的至少一种，以所述非水电解液的质量为100％计，所述非水有机溶剂的质量含量为70％～90％。

20、优选的，所述非水电解液还包括辅助添加剂，所述辅助添加剂包括环状硫酸酯类化合物、磺酸内酯类化合物、环状碳酸酯类化合物、磷酸酯类化合物、硼酸酯类化合物和腈类化合物中的至少一种；以所述非水电解液的质量为100％计，所述辅助添加剂的质量含量为0.1％～5％。

21、优选的，所述环状碳酸酯类化合物选自碳酸亚乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯或下式结构式2所示的化合物中的至少一种：

22、

23、所述结构式2中，r21、r22、r23、r24、r25、r26各自独立地选自氢原子、卤素原子、c1-c5基团中的一种；

24、所述环状硫酸酯类化合物选自硫酸乙烯酯、4-甲基硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯中的至少一种；

25、所述磺酸内酯类化合物选自1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁烷磺内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯中的至少一种；

26、所述磷酸酯类化合物包括饱和磷酸酯类化合物和不饱和磷酸酯类化合物，所述饱和磷酸酯类化合物包括三(三甲基硅烷)磷酸酯，所述不饱和磷酸酯类化合物包括下式结构式3所示的化合物：

27、

28、其中，r31、r33、r32各自独立的选自c1-c5的饱和烃基、不饱和烃基、卤代烃基、-si(cmh2m+1)3，m为1～3的自然数，且r31、r32、r33中至少有一个为不饱和烃基；

29、所述硼酸酯类化合物包括为三(三甲基硅烷)硼酸酯和三(三乙基硅烷)硼酸酯；所述腈类化合物包括丁二腈、乙二醇双(丙腈)醚、己烷三腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、癸二腈中的至少一种。

30、优选的，所述正极包括正极材料层，所述正极材料层包括所述正极活性物质，所述正极活性物质包括nanimfenmnpo2(m+n+p＝1，0≤m≤1，0≤n≤1，0≤p≤1)、nanim＇con＇mnp＇o2(m＇+n＇+p＇＝1，0≤m＇≤1，0≤n＇≤1，0≤p＇≤1)中的至少一种。

31、优选的，所述电池还包括负极，所述负极包括负极活性物质，所述负极活性物质包括硬碳、石墨、多孔碳、软碳、中间相碳微球、硅基材料、锡基材料、钛酸锂或其他能与钠形成合金材料的金属等中的至少一种。

32、与现有技术相比，本申请提供的钠离子电池，正极活性物质中含有ni，高镍的正极活性物质使得电池的容量更高，同时活性也更强，电解液与正极活性物质的反应增加，电池的产气增加，循环容量保持率降低，发明人经过大量研究发现，在电解液中加入抑制产气添加剂含硼化合物，含硼化合物的质量百分含量c％，正极活性物质中ni的质量百分含量d％，且c、d满足式1 0.1e1.5d≤c≤lnd+7式1，且2/9≤d≤2/3，含硼化合物可降低氧化态ni4+含量，同时与氧负离子结合，抑制正极侧在高电位时因氧逸出出现的持续产气与容量衰减问题，显著降低电池产气，提升电池循环的容量保持率。

技术特征：

1.一种钠离子电池，其特征在于，包括正极和非水电解液，所述正极包括正极活性物质，所述非水电解液包括抑制产气添加剂、钠盐和有机溶剂，所述抑制产气添加剂包括含硼化合物，所述含硼化合物包括化合物1、化合物2、化合物3中的至少一种；

2.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池满足式2：0.5e1.5d≤c≤lnd+5  式2。

3.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述钠盐包括nafsi和napf6，在所述非水电解液中nafsi的摩尔含量为amol/l，所述napf6在电解液中的摩尔含量为bmol/l，a、b满足式3和式4：

4.根据权利要求3所述的钠离子电池，其特征在于，a、b满足式5和式6：

5.根据权利要求3所述的钠离子电池，其特征在于，在所述非水电解液中nafsi的摩尔含量a mol/l为范围为0.05～0.5mol/l；

6.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述有机溶剂包括碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂、腈类溶剂、醚类溶剂、砜类溶剂中的至少一种，以所述非水电解液的质量为100％计，所述非水有机溶剂的质量含量为70％～90％。

7.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述非水电解液还包括辅助添加剂，所述辅助添加剂包括环状硫酸酯类化合物、磺酸内酯类化合物、环状碳酸酯类化合物、磷酸酯类化合物、硼酸酯类化合物和腈类化合物中的至少一种；以所述非水电解液的质量为100％计，所述辅助添加剂的质量含量为0.1％～5％。

8.根据权利要求7所述的钠离子电池，其特征在于，所述环状碳酸酯类化合物选自碳酸亚乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯或下式结构式2所示的化合物中的至少一种：

9.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极包括正极材料层，所述正极材料层包括所述正极活性物质，所述正极活性物质包括nanimfenmnpo2(m+n+p＝1，0≤m≤1，0≤n≤1，0≤p≤1)、nanim＇con＇mnp＇o2(m＇+n＇+p＇＝1，0≤m＇≤1，0≤n＇≤1，0≤p＇≤1)中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述电池还包括负极，所述负极包括负极活性物质，所述负极活性物质包括硬碳、石墨、多孔碳、软碳、中间相碳微球、硅基材料、锡基材料、钛酸锂或其他能与钠形成合金材料的金属等中的至少一种。

技术总结为克服现有钠离子电池产气多的问题，本发明提供了一种钠离子电池，包括正极和非水电解液，所述正极包括正极活性物质，所述非水电解液包括抑制产气添加剂、钠盐和有机溶剂，所述抑制产气添加剂包括含硼化合物，所述含硼化合物包括化合物1、化合物2、化合物3中的至少一种；所述钠离子电池满足式1：0.1e1.5d≤c≤lnd+7式1，且2/9≤d≤2/3；本申请提供的钠离子电池，显著降低电池产气，提升电池循环的容量保持率。技术研发人员：韩凯强,周密,刘杨受保护的技术使用者：诺莱特电池材料（苏州）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5