CN115663287B - 一种耐高压阻燃的钠离子电解液及其制备方法和钠离子电池 - Google Patents
一种耐高压阻燃的钠离子电解液及其制备方法和钠离子电池 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种耐高压阻燃的钠离子电解液及其制备方法和钠离子电池，属于电池材料技术领域。本发明所述钠离子电解液包括以下组分：耐高压溶剂、阻燃溶剂、钠盐、碳酸酯类溶剂，功能添加剂。所述耐高压溶剂为2,2,3,3,3‑五氟丙基‑1,1,2,2‑四氟乙醚，所述助燃溶剂为(3,3‑二氟‑2‑氧代庚基)磷酸二甲酯。本发明提出了所述钠离子电解液的制备方法，包括如下步骤：将所述钠离子电解液的原料组分混合即得。本发明钠离子电解液能够提高电池的循环性能，同时抑制产气，还具有耐高压、阻燃的作用。
Description
技术领域
本发明涉及电池材料技术领域，尤其是涉及一种耐高压阻燃的钠离子电解液及其制备方法和钠离子电池。
背景技术
钠离子电池因其具有材料成本低、安全性能优异和循环寿命超长等优势，被认为在大规模静态储能应用中具有广阔前景。在实际应用过程中，钠离子电池的容量密度低于锂离子电池，需要提高工作电压来提高电池的能量密度，但钠离子的原子半径远大于锂离子，在正负极材料中脱嵌需要更大的能量，在相同电压或更高电压下会造成电解液的分解，因此耐高电压电解液溶剂在钠离子电池中是十分必要的。
钠离子电池存在着长期循环后电池产气、能量密度低等问题，上述问题限制了钠离子电池的实用化发展。而开发抑制产气和耐高压的钠离子电解液则可以一定程度避免上述影响，提高钠离子电池的电化学稳定性和能量密度。
目前的钠离子电池大部分采用碳酸酯等可燃有机溶剂，其在实际工程化应用当中仍存在电池着火爆炸风险。相对而言，磷酸酯类溶剂可以避免电解液着火等安全问题，提高电池的安全性能。
因此，研发一种耐高压阻燃型的钠离子电解液势在必行。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种耐高压阻燃的钠离子电解液，能够有效提高电池的循环性能，同时抑制产气，还具有耐高压、阻燃的作用。
本发明的第二方面，提供了一种上述钠离子电解液的制备方法。
本发明的第三方面，提供了一种包括上述钠离子电解液的钠离子电池。
根据本发明的第一方面，提出了一种耐高压阻燃的钠离子电解液，所述钠离子电解液的制备原料包括耐高压溶剂、阻燃溶剂和功能添加剂；
所述阻燃溶剂的结构式如Ⅰ所示（(3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯），所述耐高压溶剂结构式如Ⅱ所示（2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚）：
；
所述功能添加剂包括碳酸亚乙烯酯（VC）、1,3-丙烷磺酸内酯（1,3-PS）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、酞磺胺噻唑（PST）、硫酸乙烯酯（DTD）和二氟草酸硼酸钠（NaODFB）。
根据本发明第一方面实施例的，至少具有如下有益效果：
本发明中以2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚作为耐高压溶剂，以(3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯作为阻燃溶剂，两者协同后可以在负极表面与钠离子进行结合形成SEI膜（solid electrolyte interface），而且生成的SEI膜更薄，对钠离子的通过性能更好，极大提高电池的循环性能，同时抑制气体的产生。
2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚和其他氟醚类溶剂相比，具有低粘度和高润湿性的特性，与负极具有很好的兼容性，能够在负极表面形成富含有机物质的SEI，因此CE（coulombic efficiency，库伦效率）也非常高。此外，本发明采用的功能添加剂二氟草酸硼酸钠（NaODFB）和2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚之间会发生协同作用，提升电解液的稳定性，避免电解液和正极之间发生的副反应。
本发明中钠离子电解液混合使用功能添加剂，各组分会相互影响，形成了具有网络结构的SEI膜，提高了SEI膜的稳定性，有效抑制由于膜分解导致的产气，有效提高循环性能。
此外，2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚还充分发挥了耐高压的作用，(3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯充分发挥了阻燃的作用。
由于钠离子电解液制备原料的组成，本发明耐高压阻燃的钠离子电解液电池具有克容量和首周效率高，抑制电池产气，循环稳定性好等优势。
根据本发明得一些实施方式，所述耐高压溶剂占所述钠离子电解液的制备原料的质量百分数为15%~40%。
优选地，所述耐高压溶剂占所述钠离子电解液的制备原料的质量百分数为20%。
根据本发明得一些实施方式，所述阻燃溶剂占所述钠离子电解液的制备原料的质量百分数为20~41%。
优选地，所述阻燃溶剂占所述钠离子电解液的制备原料的质量百分数为24.5%。
根据本发明的一些实施方式，所述功能添加剂占所述钠离子电解液的制备原料的质量百分数为2.9%~7.8%。
根据本发明的一些实施方式，所述功能添加剂包括所述碳酸盐亚乙烯酯，所述碳酸亚乙烯酯（VC）在钠离子电解液中的质量百分数为0.5%～1%。
优选地，所述酸亚乙烯酯（VC）在钠离子电解液中的质量百分数为1%。
根据本发明的一些实施方式，所述功能添加剂包括所述氟代碳酸乙烯酯，所述氟代碳酸乙烯酯（FEC）在钠离子电解液中的质量百分数为0.5%～1%。
优选地，所述氟代碳酸乙烯酯（FEC）在钠离子电解液中的质量百分数为1%。
FEC和VC常被用作SEI成膜添加剂，由于还原机理不同对应了不同的CO2产生途径与首圈产量，有效提高循环性能，且不增加阻抗，有效阻止电解液的分解，提高电池的使用寿命。
根据本发明的一些实施方式，所述功能添加剂包括所述1,3-丙烷磺酸内酯，所述1,3-丙烷磺酸内酯（1,3-PS）在钠离子电解液中的质量百分数为1%～3%。
优选地，所述1,3-丙烷磺酸内酯（1,3-PS）在钠离子电解液中的质量百分数为2.5%。
1,3-PS与VC混合使用的目的是，在电压较低时1,3-PS在负极表面形成有缺陷的二维结构，随着电压的升高VC在负极表面又形成线性结构的化合物填充于二维结构的缺陷中，形成稳定具有网络结构的SEI膜。此种结构的SEI膜大大提高了其稳定性，可以有效抑制由于膜分解导致的产气。
根据本发明的一些实施方式，所述功能添加剂包括所述酞磺胺噻唑，所述酞磺胺噻唑（PST）在钠离子电解液中的质量百分数为0.2%～0.8%。
优选地，所述酞磺胺噻唑（PST）在钠离子电解液中的质量百分数为0.5%。
根据本发明的一些实施方式，所述功能添加剂包括所述硫酸乙烯酯，所述硫酸乙烯酯（DTD）在钠离子电解液中的质量百分数为0.5%～1.5%。
优选地，所述硫酸乙烯酯（DTD）在钠离子电解液中的质量百分数为1%。
DTD的使用可以有效的减少电池阻抗，提高电池的循环性能，对电池的容量恢复率有了极大的提高。
根据本发明的一些实施方式，所述功能添加剂包括所述二氟草酸硼酸钠，所述二氟草酸硼酸钠（NaODFB）在钠离子电解液中的质量百分数为0.2%～0.5%。
优选地，所述二氟草酸硼酸钠（NaODFB）在钠离子电解液中的质量百分数为0.5%。
NaODFB为电解液添加剂会提高电池循环性，全面减少产气副反应，NaODFB主要在全电池首圈SEI成膜过程前期参与反应，而VC分解则在SEI成膜过程后期进行。
根据本发明的一些实施方式，所述的钠离子电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
11%~14%钠盐；
25%~35%碳酸酯类溶剂。
优选地，所述的钠离子电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
14%钠盐；
35%碳酸酯类溶剂。
根据本发明的一些实施方式，所述钠离子电解液的制备原料还包括钠盐和碳酸酯类溶剂。
根据本发明的一些实施方式，所述钠盐为导电钠盐。
优选地，所述导电钠盐为六氟磷酸钠（NaPF6）和高氯酸钠（NaClO4）中的至少一种。
优选地，所述导电钠盐为六氟磷酸钠（NaPF6）。
根据本发明的一些实施方式，所述钠盐占所述钠离子电解液的质量百分数为11%~14%。
根据本发明的一些实施方式，所述碳酸酯类溶剂占所述钠离子电解液的制备原料的质量百分比为25~35%。
根据本发明的一些实施方式，所述碳酸酯类溶剂为PC（碳酸丙烯酯）溶剂和DEC（碳酸二乙酯）溶剂中的至少一种。
PC溶剂和DEC溶剂的温域宽，可以应对电池在储能时面对的极端环境。
根据本发明的一些实施方式，所述PC溶剂在钠离子电解液中的质量百分数为15%~20%。
根据本发明的一些实施方式，所述DEC溶剂在钠离子电解液中的质量百分数为10%~15%。
根据本发明的第二方面，提出了一种耐高压阻燃钠离子的电解液的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将所述钠离子电解液的制备原料混合即得。
优选地，所述制备方法包括以下步骤：
在室温下，手套箱中，将所述耐高压溶剂、助燃溶剂、PC和DEC混合形成混合溶剂，将钠盐溶解于所述混合溶剂中，再加入所述功能添加剂。
根据本发明的第三方面，提出了一种钠离子电池，其制备原料包括上述的钠离子电解液。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是实施例1与对比例1~4在常温0.5C/1C循环容量保持率对比图；
图2是实施例1与对比例1~4在高电压4.15V循环容量保持率对比图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明实施例中所用的制备原料：
2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚：50807-74-4；盖德化工试剂；
(3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯：50889-46-8；盖德化工试剂；
NaPF6：21324-39-0；多氟多新材料股份有限公司；
PC溶剂：108-32-7；营口恒洋新能源化工有限公司；
DEC溶剂：105-58-8；河南德利新能源材料有限公司；
VC：872-36-6；浙江永太科技股份有限公司；
1,3-PS：1120-71-4；湖北泰宏新材料科技有限公司；
FEC：114435-02-8；湖北巨胜科技有限公司；
PST：85-73-4；盖德化工试剂；
DTD：1072-53-3；盖德化工试剂；
NaODFB：2102517-30-4；多氟多新材料股份有限公司。
实施例1
本实施例提供了一种耐高压阻燃的钠离子电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
20% 2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚溶剂；
24.5% (3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯溶剂；
14% NaPF6；
20% PC溶剂；
15% DEC溶剂；
1%VC；
2.5%1,3-PS；
1%FEC；
0.5%PST；
1%DTD；
0.5%NaODFB。
本实施例还提供了一种耐高压阻燃的钠离子电解液的制备方法，包括以下步骤：
在室温下，手套箱中，将耐高压溶剂、助燃溶剂、PC和DEC混合形成混合溶剂，将钠盐溶解于混合溶剂中，再加入功能添加剂，混合均匀后即得。
实施例2
本实施例提供了一种耐高压阻燃的钠离子电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
25% 2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚溶剂；
23% (3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯溶剂；
14% NaPF6；
20% PC溶剂；
11.5% DEC溶剂；
1% VC；
2.5% 1,3-PS；
1% FEC；
0.5% PST；
1%DTD；
0.5%NaODFB。
本实施例还提供了一种耐高压阻燃的钠离子电解液的制备方法，包括以下步骤：
在室温下，手套箱中，将耐高压溶剂、助燃溶剂、PC和DEC混合形成混合溶剂，将钠盐溶解于混合溶剂中，再加入功能添加剂，混合均匀后即得。
实施例3
本实施例提供了一种耐高压阻燃的钠离子电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
25% 2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚溶剂；
30% (3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯溶剂；
14% NaPF6；
8% PC溶剂；
16.5% DEC溶剂；
1%VC；
2.5%1,3-PS；
1%FEC；
0.5%PST；
1%DTD；
0.5%NaODFB。
本实施例还提供了一种耐高压阻燃的钠离子电解液的制备方法，包括以下步骤：
在室温下，手套箱中，将耐高压溶剂、助燃溶剂、PC和DEC混合形成混合溶剂，将钠盐溶解于混合溶剂中，再加入功能添加剂，混合均匀后即得。
实施例4
本实施例提供了一种耐高压阻燃的钠离子电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
25% 2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚溶剂；
30% (3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯溶剂；
14% NaPF6；
14% PC溶剂；
10.5% DEC溶剂；
1%VC；
2.5%1,3-PS；
1%FEC；
0.5%PST；
1%DTD；
0.5%NaODFB。
本实施例还提供了一种耐高压阻燃的钠离子电解液的制备方法，包括以下步骤：
在室温下，手套箱中，将耐高压溶剂、助燃溶剂、PC和DEC混合形成混合溶剂，将钠盐溶解于混合溶剂中，再加入功能添加剂，混合均匀后即得。
对比例1
本对比例提供了一种钠离子电解液（缺省了2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚溶剂），以质量百分数计，包括以下组分：
25% (3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯溶剂；
29.5% PC溶剂；
25% DEC溶剂；
14% NaPF6；
1% VC；
2.5% 1,3-PS；
1% FEC；
0.5% PST；
1% DTD；
0.5% NaODFB。
本对比例还提供了一种钠离子电解液的制备方法，包括以下步骤：
在室温下，手套箱中，将助燃溶剂、PC和DEC混合形成混合溶剂，将钠盐溶解于混合溶剂中，再加入功能添加剂，混合均匀后即得。
对比例2
本对比例提供了一种钠离子电解液（缺省了(3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯溶剂），以质量百分数计，包括以下组分：
25% 2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚溶剂；
29.5% PC溶剂；
25% DEC溶剂；
14% NaPF6；
1% VC；
2.5% 1,3-PS；
1% FEC；
0.5% PST；
1% DTD；
0.5% NaODFB。
本对比例还提供了一种钠离子电解液的制备方法，包括以下步骤：
在室温下，手套箱中，将耐高压溶剂、PC和DEC混合形成混合溶剂，将钠盐溶解于混合溶剂中，再加入功能添加剂，混合均匀后即得。
对比例3
本对比例提供了一种钠离子电解液（阻燃溶剂替换为磷酸三乙酯溶剂），以质量百分数计，包括以下组分：
20% 2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚溶剂；
24.5% 磷酸三乙酯溶剂；
14% NaPF6；
20% PC溶剂；
15% DEC溶剂；
1% VC；
2.5% 1,3-PS；
1% FEC；
0.5% PST；
1% DTD；
0.5% NaODFB。
本对比例还提供了一种钠离子电解液的制备方法，包括以下步骤：
在室温下，手套箱中，将耐高压溶剂、助燃溶剂、PC和DEC混合形成混合溶剂，将钠盐溶解于混合溶剂中，再加入功能添加剂，混合均匀后即得。
对比例4
本对比例提供了一种钠离子电解液（空白电解液），以质量百分数计，包括以下组分：
45% PC溶剂；
34.5% DEC溶剂；
14% NaPF6；
1% VC；
2.5% 1,3-PS；
1% FEC；
0.5% PST；
1% DTD；
0.5% NaODFB。
本对比例还提供了一种钠离子电解液的制备方法，包括以下步骤：
在室温下，手套箱中，将PC和DEC混合形成混合溶剂，将钠盐溶解于混合溶剂中，再加入功能添加剂，混合均匀后即得。
对比例5
本对比例提供了一种钠离子电解液（无VC和1,3-PS），以质量百分数计，包括以下组分：
20% 2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚溶剂；
23% (3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯溶剂；
14% NaPF6；
20% PC溶剂；
20% DEC溶剂；
1%FEC；
0.5%PST；
1%DTD；
0.5%NaODFB。
本对比例还提供了一种钠离子电解液的制备方法，包括以下步骤：
在室温下，手套箱中，将耐高压溶剂、助燃溶剂、PC和DEC混合形成混合溶剂，将钠盐溶解于混合溶剂中，再加入其他功能添加剂，混合均匀后即得。
对比例6
本对比例提供了一种钠离子电解液（无FEC），以质量百分数计，包括以下组分：
20% 2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚溶剂；
23% (3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯溶剂；
14% NaPF6；
20% PC溶剂；
17.5% DEC溶剂；
1%VC；
2.5%1,3-PS；
0.5%PST；
1%DTD；
0.5%NaODFB。
本对比例还提供了一种钠离子电解液的制备方法，包括以下步骤：
在室温下，手套箱中，将耐高压溶剂、助燃溶剂、PC和DEC混合形成混合溶剂，将钠盐溶解于混合溶剂中，再加入其他功能添加剂，混合均匀后即得。
对比例7
本对比例提供了一种钠离子电解液（无NaODFB），以质量百分数计，包括以下组分：
20% 2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚溶剂；
23% (3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯溶剂；
14% NaPF6；
20% PC溶剂；
17% DEC溶剂；
1%VC；
2.5%1,3-PS；
1%FEC；
0.5%PST；
1%DTD；
本对比例还提供了一种钠离子电解液的制备方法，包括以下步骤：
在室温下，手套箱中，将耐高压溶剂、助燃溶剂、PC和DEC混合形成混合溶剂，将钠盐溶解于混合溶剂中，再加入其他功能添加剂，混合均匀后即得。
对比例8
本对比例提供了一种钠离子电解液，和实施例1的区别在于，将实施例1的2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚溶剂替换为等质量的1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙醚，具体的，以质量百分数计，本对比例的钠离子电解液包括以下组分：
20% 1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙醚；
24.5% (3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯溶剂；
14% NaPF6；
20% PC溶剂；
15% DEC溶剂；
1%VC；
2.5%1,3-PS；
1%FEC；
0.5%PST；
1%DTD；
0.5%NaODFB。
本对比例还提供了一种耐高压阻燃的钠离子电解液的制备方法，包括以下步骤：
在室温下，手套箱中，将耐高压溶剂、助燃溶剂、PC和DEC混合形成混合溶剂，将钠盐溶解于混合溶剂中，再加入功能添加剂，混合均匀后即得。
测试例
（一）电池循环性能测试
将实施例1~4和对比例1~8所得钠离子电解液分别注入软包电池中进行电化学性能测试。
电池为正极层状氧化物（镍铁锰铜）四元材料，负极硬碳材料，正负极集流体为铝箔，隔膜采用聚烯烃隔膜的软包电池。
分别注入实施例1和对比例4中电解液后，在手套箱中组装成软包电池，电池常温静置24小时进行测试，电流250mA，截止电压3.9V进行化成。
化成结束后在25℃条件下，0.5C充1C放，电压范围2V~3.95V，并利用排水法测试体积变化，电池的基础性能和循环测试结果见表1~2，由数据可知，耐高压阻燃型电解液的基础性能和容量保持率与空白组对比显示出良好的电化学性能。
表1电池的基础性能
在实施例的对比中可以看出，随着碳酸酯溶剂的减少，电化学性能在不同程度上出现了下降，说明碳酸酯溶剂的溶解度较高，钠盐在其中的电解更充分，在钠电池中生成SEI膜可以有效的保证电池电化学性能。
对电池进行0.5C充1C放，常温电压范围（2V~3.95V）的循环测试。测试结果如图1。
不同种类原料组分在常温0.5C/1C下对电池循环性能影响结果如表2所示。
结合表1~2和图1可知，耐高压阻燃型电解液（实施例1~4）在基础电化学性能上略优于对比例1、对比例2、对比例3和对比例4，在对比例1中不使用2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚循环性能最差，说明2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚溶剂在电池对循环性能有所提高，因为氟代醚类溶剂在负极形成的SEI膜更薄，有利于电池的循环，对比例2与对比例3的循环性能差异不大，证明磷酸酯类溶剂在电池中不参与SEI膜的形成。
耐高压阻燃型电解液体积变化最小，证明2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚溶剂具有抑制产气的性能，常温循环800周后，容量保持率在90%以上，高于其他组别的电解液，证明2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚和(3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯具有良好的循环性能。
表2不同种类原料组分在常温0.5/1C下对电池循环性能影响结果
由表2数据还可知，在没有1,3-PS的情况下钠电池产气是十分严重的，1,3-PS与VC混合使用的目的是，在电压较低时1,3-PS在负极表面形成有缺陷的二维结构，随着电压的升高VC在负极表面又形成线性结构的化合物填充于二维结构的缺陷中，形成稳定具有网络结构的SEI膜。此种结构的SEI膜大大提高了其稳定性，可以有效抑制由于膜分解导致的产气。
FEC和VC常被用作SEI成膜添加剂，由于还原机理不同对应了不同的CO2产生途径与首圈产量，有效提高循环性能。
NaODFB为电解液添加剂会提高电池循环性，全面减少产气副反应，NaODFB主要在全电池首圈SEI成膜过程前期参与反应，而VC分解则在SEI成膜过程后期进行。复合添加剂中各组分会相互影响，从而改变SEI膜组分及其稳定性。
根据实施例1和对比例8的数据结果可知，以2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚溶剂为耐高压溶剂具有抑制产气的性能，常温循环800周后，容量保持率仍在90%以上，高于以1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙醚(F-EPE)为耐高压溶剂的电解液。说明F-EPE和NaODFB之间几乎不存在协同作用。
不同种类原料组分在高电压4.15V下对电池循环性能影响结果如表3所示。
为进一步测试电池的高电压性能，对电池进行0.5C充1C放，电压范围2V~4.15V的循环测试。测试结果如图2和表3所示。
表3不同种类原料组分在高电压4.15V下对电池循环性能影响结果
结合表3和图2数据可以看出耐高压阻燃型电解液（实施例1所得钠离子电解液）在4.15V的截止电压下，在800周左右仍有80%以上的容量保持率，对比例4在100周左右溶剂发生分解气体大量产生，停止循环测试，对比例2、对比例3证明含2,2,3,3,3-五氟丙基-1,1,2,2-四氟乙醚对高电压循环有极大的提高，对比例3则说明四氟乙醚和(3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯在高电压下仍有利于电池的循环。通过对比耐高压阻燃型电解液在高电压下循环性能有很大提高。
（二）电解液阻燃效果测试
为验证耐高压阻燃型电解液的阻燃效果，对电解液进行阻燃实验，针刺实验和使用明火对电解液进行引燃。
针刺实验：GB/T 31485-2015标准第6.2.8章节针刺试验。
用Φ5mm～Φ8mm的耐高温钢针，以（25±5）mm/s的速度，从垂直于蓄电池极板的方向贯穿，贯穿位置宜靠近所刺面的几何中心，钢针停留在蓄电池中；观察1h。
表4明火对电解液进行引燃和针刺实验结果
由表4数据可以看出，在明火引燃和针刺的实验中，实施例1和对比例1的阻燃效果和针刺效果最优，对比例1和对比例2证明(3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯溶剂具有阻燃作用。对比例1和对比例3证明(3,3-二氟-2-氧代庚基)磷酸二甲酯溶剂相比于常见的助燃溶剂磷酸三乙酯溶剂阻燃效果更显著。
本发明的有益效果是：循环性能测试表明，耐高压阻燃型电解液电池具有克容量和首充效率高，抑制电池产气，循环稳定性好等优势。常温循环（2V~3.95V）经过800周循环，容量保持率为90%以上，高电压循环（2V~4.15V）经过800周循环，容量保持率为80%以上。安全性能测试表明，耐高压阻燃型电解液电池具有更为优异的安全性能。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (9)
1.一种耐高压阻燃的钠离子电解液，其特征在于，所述钠离子电解液的制备原料包括耐高压溶剂、阻燃溶剂、碳酸酯类溶剂和功能添加剂；
所述阻燃溶剂的结构式如Ⅰ所示，所述耐高压溶剂的结构式如Ⅱ所示：
；
所述功能添加剂包括VC、1,3-PS、FEC、PST、DTD和NaODFB；
所述碳酸酯类溶剂为PC溶剂和DEC溶剂中的至少一种；
所述碳酸酯类溶剂占所述钠离子电解液的制备原料的质量百分数为25~35%。
2.根据权利要求1所述的钠离子电解液，其特征在于，所述耐高压溶剂占所述钠离子电解液的制备原料的质量百分数为15%~40%。
3.根据权利要求1所述的钠离子电解液，其特征在于，所述阻燃溶剂占所述钠离子电解液的制备原料的质量百分数为20~41%。
4.根据权利要求1所述的钠离子电解液，其特征在于，所述功能添加剂占所述钠离子电解液的制备原料的质量百分数为2.9%~7.8%。
5.根据权利要求1~4任一项所述的钠离子电解液，其特征在于，所述钠离子电解液的制备原料还包括钠盐。
6.根据权利要求5所述的钠离子电解液，其特征在于，以质量百分数计，所述钠离子电解液的制备原料包括以下组分：
11%~14%钠盐。
7.根据权利要求5所述的钠离子电解液，其特征在于，所述钠盐为六氟磷酸钠和高氯酸钠的至少一种。
8.一种如1~7任一项所述的钠离子电解液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括将所述钠离子电解液的制备原料混合。
9.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池的制备原料包括如权利要求1~7任一项所述的钠离子电解液。
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