CN111384446A - 一种宽温电解液、二次电池及其用途 - Google Patents

一种宽温电解液、二次电池及其用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种宽温电解液、二次电池及其用途，所述宽温电解液包括溶剂和溶质；所述溶剂由按比例混合的水和醇类构成，其中醇类的通式为CnH2n+2Om，n、m为正整数，且n≥2；溶剂的结构式为CnH2n+2Om·yH2O，y>0；所述溶质由碱金属盐、碱土金属盐、主族金属盐、过渡金属盐、铵盐中的一种或多种构成。本发明的宽温电解液具有低成本、适用温度范围宽等优点，可以用于组装常温、极低温与极高温环境的二次电池。以本发明的宽温电解液组装的二次电池具有在零下80℃到100℃温度范围内正常充放电的特性，所组装的二次电池可应用于启停电源、大型的储能电站、便携式设备的移动电源、电动汽车以及混合电车等领域。

Description

一种宽温电解液、二次电池及其用途
技术领域
本发明涉及新能源储能器件技术领域，尤其涉及一种宽温电解液、二次电池及其用途。
背景技术
以锂离子电池为代表的电化学储能电池技术在消费电子领域、电网储能领域以及电动汽车领域都取得了巨大的成功和广泛的应用。
然而目前的商用锂离子电池存在一些众所周知的缺点：低温(低于负30℃)和高温(高于55℃)性能都很差。其中原因在于第一，商用锂离子电池的电解液的凝固点较高，且商用负极的石墨材料低温性能很差。第二，商用锂离子电池高温下的正负极和电解液的界面不稳定，导致阻抗增大，电池性能衰减。
因此发展适用温度范围宽的电解液以及发展合适的宽温二次电池体系是一个很重要研究方向。
发明内容
本发明实施例提供了一种宽温电解液、二次电池及其用途，其中宽温电解液具有低的凝固点(低于零下40℃)和高的沸点(高于60℃)。由宽温电解液组装的二次全电池具有在零下80℃到100℃温度范围内正常充放电的特性。
第一方面，本发明实施例提供了一种宽温电解液，包括：包括溶剂和溶质；
所述溶剂由按比例混合的水和醇类构成，其中醇类的通式为CnH2n+2Om，n、m为正整数，且n≥2；溶剂的结构式为CnH2n+2Om·yH2O，y>0；
所述溶质由碱金属盐、碱土金属盐、主族金属盐、过渡金属盐、铵盐中的一种或多种构成。
优选的，所述宽温电解液中，所述溶质的总浓度为0.1mol/kg-20mol/kg；其中1mol/kg是指1kg溶剂中溶解1mol的溶质。
优选的，所述宽温电解液中还包括pH缓冲添加剂；
所述pH缓冲添加剂包括磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、三聚磷酸盐、磷酸盐、六偏磷酸盐、醋酸盐、三氟甲磺酸HOTF、双三氟甲烷磺酰亚胺HTFSI中的一种或多种。
优选的，所述电解液中还包括支持电解质和成膜添加剂；
其中，所述支持电解质包括苯甲酸盐、氯化盐、硝酸盐、糠酸、硅酸盐、三乙醇胺、四硼酸盐中的一种或几种；
所述成膜添加剂包括固体电解质相界面(SEI)成膜添加剂。
优选的，所述固体电解质相界面(SEI)成膜添加剂具体包括碳酸亚乙烯酯(VC)、十二烷基磺酸钠(SDS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)中的一种或几种。
优选的，，所述宽温电解液的凝固点低于零下40℃，沸点高于60℃。
优选的，所述宽温电解液的电压窗口值在1.5V到4V之间。
第二方面，本发明实施例提供了一种二次电池，包括：钠基普鲁士蓝类化合物构成的正极材料、钠基磷酸盐构成的负极材料和上述权利要求1-7任一所述的宽温电解液；
所述钠基普鲁士蓝类化合物的化学通式为：NapMz[Fe(CN)6]w·kH2O，其中M为Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的一种或几种，0＜p≤2，0＜z≤1，0＜w≤1，0≤k≤5；
所述钠基磷酸盐的化学通式为NaxMyTi2-y(PO4)3，其中M为Mn、Fe、Al中的一种或几种；1≤x≤3，0≤y＜2。
第三方面，本发明实施例提供了一种上述第一方面所述的宽温电解液的用途，所述宽温电解液用于组装宽温高比能二次电池，具体包括二次锂离子电池、二次钠离子电池、二次钾离子电池、二次锌离子电池、二次铝离子电池、二次镁离子电池和二次铵离子电池，其中所述宽温高比能二次电池的工作温度范围为零下80℃到100℃。
优选的，应用所述宽温电解液组装的所述宽温高比能二次电池应用于启停电源、大型的储能电站、便携式设备的移动电源、电动汽车以及混合电车领域。
本发明实施例提供的宽温电解液具有极低的凝固点(低于零下40℃)和极高的沸点(高于60℃)。由宽温电解液组装的二次全电池具有在零下80℃到100℃温度范围内正常充放电的特性。宽温电解液装配的二次电池用于启停电源、混合动力车、电动汽车、便携式设备的移动电源，以及太阳能发电、风力发电、智能电网调峰、分布电站、后备电源或通信基站的大规模储能设备。
附图说明
下面通过附图和实施例，对本发明实施例的技术方案做进一步详细描述。
图1示出了本发明实施例1中以乙二醇：水的体积之比为68:32的液体为溶剂、以NaCF3SO3为溶质所配的1mol/kg电解液的差示扫描量热(DSC)测试曲线；
图2示出了本发明实施例1中以乙二醇：水的体积之比为68:32的液体为溶剂、以NaCF3SO3为溶质所配的1mol/kg电解液的电压窗口；
图3示出了本发明实施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在1mol/kg NaCF3SO3电解液在25℃下的充放电曲线；
图4示出了本发明实施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在1mol/kg NaCF3SO3电解液在25℃下的循环曲线；
图5示出了本发明实施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在1mol/kg NaCF3SO3电解液在100℃下的充放电曲线；
图6示出了本发明实施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在1mol/kg NaCF3SO3电解液在100℃下的循环曲线；
图7示出了本发明实施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在1mol/kg NaCF3SO3电解液在零下40℃下的充放电曲线；
图8示出了本发明实施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在1mol/kg NaCF3SO3电解液在零下40℃下的循环曲线；
图9示出了本发明实施例2中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在1mol/kg NaCF3SO3电解液在零下40℃下的充放电曲线；
图10示出了本发明实施例2中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在1mol/kg NaCF3SO3电解液在零下40℃下的循环曲线；
图11示出了本发明实施例2中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在1mol/kg NaCF3SO3电解液在100℃下的充放电曲线；
图12示出了本发明实施例2中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在1mol/kg NaCF3SO3电解液在100℃下的循环曲线；
图13示出了本发明实施例3中以乙醇：水的体积之比为90:10的液体为溶剂、以NaCF3SO3为溶质所配的0.5mol/kg电解液的差示扫描量热(DSC)测试曲线；
图14示出了本发明实施例3中以乙醇：水的体积之比为90:10的液体为溶剂、以NaCF3SO3为溶质所配的0.5mol/kg电解液的电压窗口；
图15示出了本发明实施例3中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在0.5mol/kg NaCF3SO3电解液在零下80℃下以0.1C(13mA/g)的电流密度的充放电曲线；
图16示出了本发明实施例3中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在0.5mol/kg NaCF3SO3电解液在零下80℃下以0.1C(13mA/g)的电流密度的循环曲线；
图17示出了本发明实施例4中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在0.5mol/kg NaCF3SO3电解液在零下80℃下以0.1C(13mA/g)的电流密度的充放电曲线；
图18示出了本发明实施例4中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在0.5mol/kg NaCF3SO3电解液在零下80℃下以0.1C(13mA/g)的电流密度的循环曲线；
图19示出了本发明实施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在1mol/kg NaCF3SO3电解液在25℃和100℃下的第二周充放电曲线以及本发明实施例4中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在0.5mol/kg NaCF3SO3乙醇-水基电解液在-80℃下的第二周充放电曲线的对比图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明，但并不意于限制本发明的保护范围。
首先，对本发明的宽温电解液、其制备过程以及所述二次电池组装过程进行介绍。
本发明实施例提供的宽温电解液包括溶剂和溶质；其中，溶剂由按比例混合的水和醇类构成，其中醇类的通式为CnH2n+2Om，n、m为正整数，且n≥2；溶剂的结构式为CnH2n+2Om·yH2O，y>0；即水与醇类可以以任意比例混合。溶质由碱金属盐、碱土金属盐、主族金属盐、过渡金属盐、铵盐中的一种或多种构成。
宽温电解液中，溶质的总浓度为0.1mol/kg-20mol/kg；其中1mol/kg是指1kg溶剂中溶解1mol的溶质。
此外，宽温电解液中还可以包括pH缓冲添加剂，具体包括磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、三聚磷酸盐、磷酸盐、六偏磷酸盐、醋酸盐、三氟甲磺酸(HOTF)、双三氟甲烷磺酰亚胺(HTFSI)等中的一种或多种。
电解液中还可以包括支持电解质和成膜添加剂；其中，支持电解质包括苯甲酸盐、氯化盐、硝酸盐、糠酸、硅酸盐、三乙醇胺、四硼酸盐等中的一种或几种；成膜添加剂包括固体电解质相界面(SEI)成膜添加剂，具体包括碳酸亚乙烯酯(VC)、十二烷基磺酸钠(SDS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)等中的一种或几种。
以一个具体配制宽温电解液的过程为例，本发明的NaCF3SO3基水-乙二醇的宽温电解液的配制过程一般步骤如下：
(1)称取68ml去离子水和32ml乙二醇滴入蓝盖瓶中。
(2)称取0.1mol NaCF3SO3盐倒进上述蓝盖瓶中，摇晃或者静置一段时间使NaCF3SO3盐完全溶解。
(3)放入适量醋酸钠作为pH调节，放入适量十二烷基磺酸钠(SDS)作为添加剂，放入适量硝酸钠作为支持电解质。即得到本发明的宽温电解液。
本发明的宽温电解液具有低成本、适用温度范围宽等优点，其凝固点低于零下40℃，沸点高于60℃，并且具有宽的电压窗口，在1.5V到4V之间。本发明的宽温电解液可以用于组装常温、极低温与极高温环境的二次电池。
本发明提出的二次电池为宽温高比能二次电池，包括具体包括二次锂离子电池、二次钠离子电池、二次钾离子电池、二次锌离子电池、二次铝离子电池、二次镁离子电池和二次铵离子电池。
本发明提出的二次电池可以由钠基普鲁士蓝类化合物构成的正极材料、钠基磷酸盐构成的负极材料和宽温电解液组成。
其中，钠基普鲁士蓝类化合物的化学通式为：NapMz[Fe(CN)6]w·kH2O，其中M为Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的一种或几种，0＜p≤2，0＜z≤1，0＜w≤1，0≤k≤5；
钠基磷酸盐的化学通式为NaxMyTi2-y(PO4)3，其中M为Mn、Fe、Al中的一种或几种；1≤x≤3，0≤y＜2。
以一个具体二次电池组装过程为例，本发明的以NaCF3SO3基的水-乙二醇宽温电解液组装NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池的一般组装步骤如下：
(1)按照上述宽温电解液的配制过程配置NaCF3SO3基水-乙二醇电解液。
(2)制备钠基磷酸盐：
首先利用溶胶凝胶法合成纳米NaTi2(PO4)3颗粒，然后用化学气相淀积(CVD)方法对纳米颗粒表面进行碳包覆处理。合成步骤如下：将相应比例的钛酸四酊酯、CH3COONa和柠檬酸加入到40ml的双氧水和15ml的氨水溶液中，充分搅拌；将相应比例的磷酸二氢铵溶于10ml水中，相应比例的硝酸钠溶于5ml水中；最后将两溶液混合，并在油浴锅中加热到80℃充分搅拌，蒸干水后形成的凝胶在140℃烘箱中烘干，再转移到马弗炉中分别在300℃和800℃下热处理6h，最后得到NaTi2(PO4)3粉末。CVD前驱体使用甲苯，将NaTi2(PO4)3粉末和甲苯蒸汽在800℃、氩气中处理3小时。得碳包覆的NaTi2(PO4)3。
(3)合成钠基普鲁士蓝Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O：
将FeCl2和MnCl2配制成一定浓度的水溶液，滴入Na4Fe(CN)6的水溶液中，搅拌反应2-48小时。将所得沉淀离心洗涤，并真空干燥，即制备得到Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O正极材料。
(4)NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O体系全电池的组装。
正极材料采用钠基普鲁士蓝材料Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O，负极材料采用碳包覆的NaTi2(PO4)3，将活性材料、导电剂及粘结剂混合均匀，涂敷在不锈钢集流体上，烘干后，分别压制成正极和负极，优选的可以为正极膜和负极膜。采用玻璃纤维作为隔膜，NaCF3SO3基水-乙二醇作为电解液，组装成全电池。
以本发明的宽温电解液组装的二次电池具有在零下80℃到100℃温度范围内正常充放电的特性。所组装的二次电池可应用于启停电源、大型的储能电站、便携式设备的移动电源、电动汽车以及混合电车等领域。
下面结合一些具体的实施例，对本发明提出的一种宽温电解液、二次电池及应用的制备、组成和性能进行说明。
实施例1
以乙二醇：水的体积之比为68:32的液体为溶剂、以NaCF3SO3为溶质配置1mol/kg电解液。并按照前述方法以乙二醇：水的体积之比为68:32的液体为溶剂、以NaCF3SO3为溶质并加入0.1mol磷酸一氢钠、0.1mol三乙醇胺、0.01mol碳酸亚乙烯酯(VC)所配的1mol/kg电解液制备得到NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池。
图1示出了本发明实施例1中以乙二醇：水的体积之比为68:32的液体为溶剂、以NaCF3SO3为溶质所配的1mol/kg电解液的差示扫描量热(DSC)测试曲线；图1表明所配电解液的在-100℃左右出现放热峰(朝上的峰),可见凝固点可达-100℃。120℃时未出现吸热峰(朝下的峰)，可见沸点高于120℃。
图2示出了本发明实施例1中以乙二醇：水的体积之比为68:32的液体为溶剂、以NaCF3SO3为溶质所配的1mol/kg电解液的电压窗口；可以看出其窗口可达2.4V。
图3示出了本发明实施例1中以乙二醇：水的体积之比为68:32的液体为溶剂、以NaCF3SO3为溶质所配的1mol/kg电解液制备得到的NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池，在25℃下的以2C(260mA/g)的电流密度充放电曲线。其中电压截止范围是0-2V，正极与负极的活性物质质量之比为1：1。以总活性物质质量计算的首周放电容量为55.5mAh/g，平均放电电压为1.3V，首周放电能量密度为72.5Wh/kg。
图4示出了本发明实施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在25℃下以8C(1040mA/g)的电流密度的循环曲线。其中电压截止范围是0-2V，正极与负极的活性物质质量之比为1：1。以总活性物质质量计算的首周放电容量为42.5mAh/g，100周后容量保持率为94.5％。
图5示出了本发明实施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在100℃下以4C(520mA/g)的电流密度的充放电曲线。其中电压截止范围是0-1.8V，正极与负极的活性物质质量之比为1：1。以总活性物质质量计算的首周放电容量为49mAh/g，平均放电电压为1.28V，首周放电能量密度为63Wh/kg。
图6示出了本发明实施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在100℃下以4C(520mA/g)的电流密度的循环曲线。100周后容量保持率为80％。
图7示出了本发明实施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在零下40℃下以0.1C(13mA/g)的电流密度的循环曲线的充放电曲线。其中电压截止范围是0-2.4V，正极与负极的活性物质质量之比为1：1。以总活性物质质量计算的首周放电容量为53.3mAh/g，平均放电电压为1.28V，首周放电能量密度为68.5Wh/kg。
图8示出了本发明实施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在零下40℃下以0.1C(13mA/g)的电流密度的循环曲线。50周后容量保持率为85％。
实施例2
以乙二醇：水的体积之比为68:32的液体为溶剂、以NaCF3SO3为溶质配置1mol/kg电解液。并按照前述方法以乙二醇：水的体积之比为68:32的液体为溶剂、以NaCF3SO3为溶质并加入0.1mol磷酸二氢钠、0.1mol三硅酸钠、0.01mol十二烷基磺酸钠(SDS)所配的2mol/kg电解液制备得到Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池。
图9示出了本发明实施例2中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在零下40℃下以0.1C(13mA/g)的电流密度的充放电曲线。其中电压截止范围是0-2.3V，正极与负极的活性物质质量之比为1：1。以总活性物质质量计算的首周放电容量为49.5mAh/g，平均放电电压为1.15V，首周放电能量密度为57Wh/kg。
图10示出了本发明实施例2中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在零下40℃下以0.1C(13mA/g)的电流密度的循环曲线。20周后容量保持率为94％。
图11示出了本发明实施例2中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在100℃下以4C(520mA/g)的电流密度的充放电曲线。其中电压截止范围是0-2.3V，正极与负极的活性物质质量之比为1：1。以总活性物质质量计算的首周放电容量为55mAh/g，平均放电电压为1.2V，首周放电能量密度为66Wh/kg。
图12示出了本发明实施例2中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在100℃下以4C(520mA/g)的电流密度的循环曲线。100周后容量保持率为84％。
实施例3
以乙醇：水的体积之比为90:10的液体为溶剂、以NaCF3SO3为溶质并加入0.1mol醋酸钠、0.1mol硅酸钠、0.01mol氟代碳酸乙烯酯(FEC)配置0.5mol/kg电解液。并按照前述方法用此电解液制备得到NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池。
图13示出了本发明实施例3中以乙醇：水的体积之比为90:10的液体为溶剂、以NaCF3SO3为溶质所配的0.5mol/kg电解液的差示扫描量热(DSC)测试曲线。图1表明所配电解液的在-140℃左右出现放热峰(朝上的峰)，可见电解液的凝固点可达-140℃。而60℃时未出现吸热峰(朝下的峰)，可见沸点高于60℃。
图14示出了本发明实施例3中以乙醇：水的体积之比为90:10的液体为溶剂、以NaCF3SO3为溶质所配的0.5mol/kg电解液的电压窗口。由图可知窗口为2.8V。
图15示出了本发明实施例3中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在0.5mol/kg NaCF3SO3电解液在零下80℃下以0.1C(13mA/g)的电流密度的充放电曲线。其中电压截止范围是0-2.7V，正极与负极的活性物质质量之比为1：1。以总活性物质质量计算的首周放电容量为28mAh/g，平均放电电压为1.05V，首周放电能量密度为30.5Wh/kg。
图16示出了本发明实施例3中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在0.5mol/kg NaCF3SO3电解液在零下80℃下以0.1C(13mA/g)的电流密度的循环曲线。10周后容量保持率为95％。
实施例4
以乙醇：水的体积之比为90:10的液体为溶剂、以NaCF3SO3为溶质并加入0.1mol醋酸钠、0.1mol糠酸、0.01mol氟代碳酸乙烯酯(FEC)配置0.5mol/kg电解液。并按照前述方法用此电解液制备得到Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池。
图17示出了本发明实施例4中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在零下80℃下以0.1C(13mA/g)的电流密度的充放电曲线。其中电压截止范围是0-2.7V，正极与负极的活性物质质量之比为1：1。以总活性物质质量计算的首周放电容量为28mAh/g，平均放电电压为0.9V，首周放电能量密度为27Wh/kg。
图18示出了本发明实施例4中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在零下80℃下以0.1C(13mA/g)的电流密度的循环曲线。5周后容量保持率为94％。
图19示出了本发明实施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在1mol/kg NaCF3SO3电解液在25℃和100℃下的第二周充放电曲线以及本发明实施例4中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在0.5mol/kg NaCF3SO3乙醇-水基电解液在-80℃下的第二周充放电曲线的对比。可以看出NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全电池在25℃下可正常运行。虽然在100℃的电池效率降低、在-80℃的电池极化增大，但可以很明显证明本发明提出的二次电池体系确实具有极宽温范围运行的能力。
本发明实例提供的宽温电解液具有极低的凝固点(低于零下40℃)和极高的沸点(高于60℃)。由宽温电解液组装的二次全电池具有在零下80℃到100℃温度范围内正常充放电的特性。宽温电解液装配的二次电池用于启停电源、混合动力车、电动汽车、便携式设备的移动电源，以及太阳能发电、风力发电、智能电网调峰、分布电站、后备电源或通信基站的大规模储能设备。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种宽温电解液，其特征在于，所述宽温电解液包括溶剂和溶质；
所述溶剂由按比例混合的水和醇类构成，其中醇类的通式为CnH2n+2Om，n、m为正整数，且n≥2；溶剂的结构式为CnH2n+2Om·yH2O，y>0；
所述溶质由碱金属盐、碱土金属盐、主族金属盐、过渡金属盐、铵盐中的一种或多种构成。
2.根据权利要求1所述的宽温电解液，其特征在于，所述宽温电解液中，所述溶质的总浓度为0.1mol/kg-20mol/kg；其中1mol/kg是指1kg溶剂中溶解1mol的溶质。
3.根据权利要求1所述的宽温电解液，其特征在于，所述宽温电解液中还包括pH缓冲添加剂；
所述pH缓冲添加剂包括磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、三聚磷酸盐、磷酸盐、六偏磷酸盐、醋酸盐、三氟甲磺酸HOTF、双三氟甲烷磺酰亚胺HTFSI中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的宽温电解液，其特征在于，所述电解液中还包括支持电解质和成膜添加剂；
其中，所述支持电解质包括苯甲酸盐、氯化盐、硝酸盐、糠酸、硅酸盐、三乙醇胺、四硼酸盐中的一种或几种；
所述成膜添加剂包括固体电解质相界面(SEI)成膜添加剂。
5.根据权利要求1所述的宽温电解液，其特征在于，所述固体电解质相界面(SEI)成膜添加剂具体包括碳酸亚乙烯酯(VC)、十二烷基磺酸钠(SDS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的宽温电解液，其特征在于，所述宽温电解液的凝固点低于零下40℃，沸点高于60℃。
7.根据权利要求1所述的宽温电解液，其特征在于，所述宽温电解液的电压窗口值在1.5V到4V之间。
8.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括：钠基普鲁士蓝类化合物构成的正极材料、钠基磷酸盐构成的负极材料和上述权利要求1-7任一所述的宽温电解液；
所述钠基普鲁士蓝类化合物的化学通式为：NapMz[Fe(CN)6]w·kH2O，其中M为Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的一种或几种，0＜p≤2，0＜z≤1，0＜w≤1，0≤k≤5；
所述钠基磷酸盐的化学通式为NaxMyTi2-y(PO4)3，其中M为Mn、Fe、Al中的一种或几种；1≤x≤3，0≤y＜2。
9.一种如上述权利要求1-7任一所述的宽温电解液的用途，其特征在于，所述宽温电解液用于组装宽温高比能二次电池，具体包括二次锂离子电池、二次钠离子电池、二次钾离子电池、二次锌离子电池、二次铝离子电池、二次镁离子电池和二次铵离子电池，其中所述宽温高比能二次电池的工作温度范围为零下80℃到100℃。
10.根据权利要求9所述的宽温电解液的用途，其特征在于，应用所述宽温电解液组装的所述宽温高比能二次电池，应用于启停电源、大型的储能电站、便携式设备的移动电源、电动汽车以及混合电车领域。
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