钠离子电解液与添加剂创新研究

钠离子电解液与添加剂的创新研究是钠离子电池领域的重要方向之一,以下是一些相关进展:

含磺酸酯基添加剂的钠离子电池用电解液:天能电池集团股份有限公司申请的专利中,其提供的含磺酸酯的金属有机成膜添加剂可以在电极表面形成致密且均匀的 SEI 膜,稳定正负极界面,同时在锰离子的作用下,形成静电屏蔽层,能有效抑制钠枝晶的产生。
新型复合添加剂:广州鹏辉能源科技股份有限公司申请的专利中,钠离子电池电解液采用的复合添加剂为 5 – 乙酰基噻吩 – 2 – 甲腈(ATCN)。一方面,通过氟代碳酸乙烯酯(FEC)钝化保护负极,显著提升 NFM111/Na 半电池的循环稳定性;另一方面,通过微量 ATCN 的引入改善电极 / 电解液界面的分解产物,提高界面膜的刚性并有效抑制过渡金属的溶出,进而显著提升 NFM111/Na 半电池的库伦效率及容量保持率。
高稳定性醚类电解液体系:中国科学院大连化学物理研究所的研究团队设计并开发了含全氟阴离子添加剂的醚类电解液体系。添加剂和正极间的强亲和作用可减少自由溶剂分子与电极间的接触,高 HOMO 能级可作为自牺牲剂优先于溶剂氧化,形成富含 C-F/NaF 的 CEI 界面,改善了醚类电解液的抗氧化性和界面钠扩散动力学,实现了醚类电解液耐受电压由 3.6V 提高至 4.5V(vs. Na/Na+),循环 1900 次后容量保持率高达 91%。此外,全氟阴离子添加剂和醚类溶剂之间形成的 – C-F・・H-C – 赝氢键,可显著改善电解液的热稳定性,在 60°C 下稳定循环 100 次后容量基本无衰减。
六氟磷酸钠:其可用作钠离子电池电解液添加剂,多氟多是最早实现国内量产六氟磷酸钠的企业。

在钠离子电解液的研究中,研究人员还在不断探索其他新型溶剂、添加剂等,以改善电解液的离子电导率、电化学稳定性、热稳定性等性能,进而提高钠离子电池的能量密度、功率密度、循环寿命和安全性等关键指标。例如,通过寻找更稳定的新型溶剂来降低 SEI/CEI 组分的溶解能力,改善电解液自身的稳定性;寻找新型添加剂改善电解液与正负极材料界面的 SEI/CEI 膜组分,减少电解液在循环和存储过程中的分解,以减少产气并提高性能。
同时,针对钠离子电池正极材料碱性强的特点,需注意新电解质盐的使用。如使用钠 FSI(双氟磺酰亚胺钠)时,虽然其能一定程度提高循环性能,但用量过高可能会导致腐蚀等问题。
总体而言,钠离子电解液与添加剂的创新研究对于推动钠离子电池的发展和实际应用具有重要意义,但仍面临一些挑战,需要进一步研究和改进。

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分类:鸿蒙