CN116525952A - 非水电解液及钠离子电池 - Google Patents

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CN116525952A CN202310486608.9A CN202310486608A CN116525952A CN 116525952 A CN116525952 A CN 116525952A CN 202310486608 A CN202310486608 A CN 202310486608A CN 116525952 A CN116525952 A CN 116525952A
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Abstract

本申请公开了一种非水电解液及钠离子电池。本申请中,非水电解液因使用了醚类溶剂而非碳酸酯类溶剂和本发明双环硫酸酯化合物,电池的动力学大幅提升,负极阻抗有效降低,消除了钠离子电池析钠的风险因其添加有本发明通式化合物作为成膜添加剂,并与醚基溶剂配合配合使用,能够在硬碳负极表面形成SEI膜而隔绝负极与电解液的直接接触,相比如硫酸乙烯酯等添加剂而言,形成的SEI膜更薄更致密,不会造成钠离子电池阻抗大幅上升,有效缓解钠离子电池析钠现象的产生。

Description

非水电解液及钠离子电池
技术领域
本发明涉及二次电池领域,特别涉及非水电解液及钠离子电池。
背景技术
目前,锂离子电池在电动汽车和规模储能领域迅速发展,占领了大量的市场份额。但是锂元素的地壳丰度仅为0.0065%,并且资源分布非常不均匀,这阻碍了锂离子电池未来的发展。而钠资源的地壳丰度是锂的423倍,并且在全球范围内均广泛分布,因此钠离子电池有望取代锂离子电池成为下一代二次电池的重要发展对象。
然而,钠离子电池所使用的硬碳负极具有比石墨负极更低的反应电位,在充电过程中,特别是大倍率下,很容易出现析钠的现象。析钠频发的问题严重限制了钠离子电池的广泛应用。钠离子电池体系中由于传统的碳酸酯基电解液还原稳定性较差,极易在低电位的硬碳负极表面分解。为解决这一问题,必须使用大量成膜添加剂在硬碳表面形成稳定的SEI膜来保护碳酸酯溶剂不被分解,但是成膜添加剂的使用往往会导致负极界面阻抗的上升,负极界面阻抗的上升会显著加剧析钠反应的发生,当析钠反应持续发生,生长的钠枝晶很容易刺穿隔膜,导致电池内部短路,发生热失控。并且析钠问题还会导致电池活性钠的减少,循环寿命快速衰减。
因此,本领域亟需寻找可以解决钠离子电池析钠问题并提升循环性能的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非水电解液。
本发明的另一目的在于提供一种钠离子电池。
本发明的另一目的在于提供一种减少或抑制钠离子电池析钠的方法。
本发明的另一目的在于提供一种提升钠离子电池高温循环性能的方法.
为解决上述技术问题,本发明第一方面,提供了一种非水电解液,用于钠离子电池,所述非水电解液包括:非水溶剂、钠盐和双环硫酸酯化合物,所述非水溶剂为醚,所述双环硫酸酯化合物包括选自下组的至少一种化合物:
在一些优选的方案中,所述醚为C4-8的链状醚、C4-8的环状醚或二者的组合。
在一些优选的方案中,所述C4-8的链状醚为含有至少2个醚键的C4-8的链状醚。
在一些优选的方案中,所述醚选自乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚和2-甲基四氢呋喃中至少一种。
在一些优选的方案中,所述钠盐选自六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、双氟磺酰亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸磷酸钠、二氟草酸硼酸钠、二氟磷酸钠和三氟甲基磺酸钠中至少一种。
在一些优选的方案中,所述非水电解液还包括添加剂,所述添加剂包括:具有碳碳双键或碳碳三键不饱键的环状碳酸酯、氟原子取代的环状碳酸酯、环状硫酸内酯和环状磺酸内酯中至少一种。
在一些优选的方案中,所述具有碳碳双键或碳碳三键不饱键的环状碳酸酯选自碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、或其组合。
在一些优选的方案中,所述氟原子取代的环状碳酸酯选自氟代碳酸乙烯酯(FEC)、双氟代碳酸乙烯酯(DFEC)、或其组合。
在一些优选的方案中,所述环状硫酸内酯选自硫酸乙烯酯(DTD)、硫酸丙烯内酯、或其组合。
在一些优选的方案中,所述环状磺酸内包括1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、1,4-丁烷磺酸内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯、或其组合。
在一些优选的方案中,相对于所述非水电解液的总质量,所述双环硫酸酯化合物的质量百分含量不高于5.0%;更优选地,所述双环硫酸酯化合物的质量百分含量为0.1%至1.0%;更优选地,所述双环硫酸酯化合物的质量百分含量为0.2%至0.8%。
在一些优选的方案中,相对于所述非水电解液的总质量,所述非水溶剂的质量百分含量不低于80%;更优选地,所述非水溶剂的质量百分含量为80%至90%;更优选地,所述非水溶剂的质量百分含量为82%至88%。
在一些优选的方案中,相对于所述非水电解液的总质量,所述添加剂的质量百分含量不高于10.0%;更优选地,所述添加剂的质量百分含量为0%至10.0%;更优选地,所述添加剂的质量百分含量为0.1%至5.0%;更优选地,所述添加剂的质量百分含量为0.5%至2%;例如1.0%。
在一些优选的方案中,在所述非水电解液中,所述钠盐的浓度为0.1mol/L至2mol/L。
本发明的第二方面,提供了一种钠离子电池,所述钠离子电池包括正极、负极、隔膜和本发明第一方面所述的非水电解液。
在一些优选的方案中,所述正极还包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体上的正极活性物质。
在一些优选的方案中,所述负极还包括负极集流体和涂覆在所述负极集流体上的负极活性物质。
在一些优选的方案中,所述正极活性物质包括磷酸铁钠、焦磷酸铁钠、磷酸焦磷酸铁钠、硫酸铁钠、磷酸钒钠、氟磷酸钒钠、钠镍氧化物、钠铁氧化物、钠锰氧化物、钠铜氧化物、钠镍锰氧化物、钠镍铁氧化物、钠铁锰氧化物、钠镍铁锰氧化物、钠铜铁锰氧化物和钠铜镍铁锰氧化物中的任意一种或至少两种的组合。
在一些优选的方案中,所述负极活性物质包括软碳、硬碳、金属锑中的任意一种或至少两种的组合。
本发明的第三方面,提供了一种减少或抑制钠离子电池析钠的方法,所述方法包括步骤:在钠离子电池中使用本发明第一方面所述的非水电解液。
本发明的第四方面,提供了一种提升钠离子电池高温循环性能方法,所述方法包括步骤:在钠离子电池中使用本发明第一方面所述的非水电解液。
本发明相对于现有技术而言,至少具有下述优点:
(1)本发明提供的非水电解液,因使用了醚类溶剂而非碳酸酯类溶剂和本发明双环硫酸酯化合物,电池的动力学大幅提升,负极阻抗有效降低,消除了钠离子电池析钠的风险;
(2)本发明提供的非水电解液中本发明双环硫酸酯化合物和醚基电解液协同配合,能够在醚基电解液和硬碳负极的界面形成薄且致密的SEI膜,隔绝大部分醚基电解液和硬碳负极的直接接触,解决了醚基电解液高温稳定性差的问题。即使在更高温度下硬碳的催化活性大大增强,也能最大程度上避免电解液在高温循环过程中的持续分解,避免电池产气,显著改善电池高温循环性能。
应理解,在本发明范围内中,本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合,从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅,在此不再一一累述。
具体实施方式
本发明人经广泛而深入的研究,开发了一种用于钠离子电池的非水电解液,其中,以醚类有机溶剂作为非水溶剂,并添加有双环硫酸酯化合物。该种非水电解液在实际应用于钠离子电池时表现出优异的高温循环性能和抗析钠能力。
非水电解液
本发明一方面涉及钠离子电池用非水电解液的组成包括:非水溶剂、钠盐和双环硫酸酯化合物。
【非水溶剂】
作为本发明非水电解液中所用的非水溶剂,其是醚类溶剂本领域技术人员应当知晓那些可作为钠离子电池中所使用的醚类溶剂。本发明中醚类溶剂优选为为C4-8的链状醚、C4-8的环状醚或二者的组合。C4-8的链状醚为含有至少2个醚键的C4-8的链状醚。本发明中优选的实施例中非水溶剂选自乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚和2-甲基四氢呋喃中至少一种。相比碳酸酯类溶剂,醚类溶剂的还原稳定性更佳,所以醚基电解液无需像碳酸酯基电解液一样使用大量的SEI成膜添加剂来抑制电解液在硬碳负极表面的分解。因此,使用醚类溶剂配制电解液能够大幅改善钠离子电池的动力学并降低硬碳负极的界面阻抗,消除析钠的风险。
作为非水溶剂的使用量,优选不低于非水电解液总质量的80%,更优选为非水电解液总质量的80%至90%,更优选为非水电解液总质量的82%至88%。
【双环硫酸酯化合物】
本发明非水电解液中,双环硫酸酯化合物可选地为下述任一种化合物或者是选自下述几种化合物的组合:
作为上述双环硫酸酯化合物的使用量,优选不高于非水电解液总质量的5.0%;更优选为非水电解液总质量的0.1%至1.0%;更优选为非水电解液总质量的0.2%至0.8%。当双环硫酸酯化合物的使用量高于非水电解液总质量的5%时,形成的SEI膜过厚,会恶化电池阻抗;当双环硫酸酯化合物的使用量低于非水电解液总质量的0.1%时,形成的SEI膜不够致密,对高温循环性能改善有限。当双环硫酸酯化合物的使用量非水电解液总质量的0.2%至0.8%时,形成的SEI膜薄而致密,即使在更高温度下也能最大程度上避免电解液在高温循环过程中的持续分解,显著提升电池的高温性能和避免电池产气,同时对电池阻抗几乎没有影响。与传统的电解液成膜添加剂不同,双环硫酸酯化合物的双环结构不饱和度更高,在醚基电解液体系中开环聚合能够形成更薄且致密的聚合物SEI膜,这样的SEI膜能够起到隔绝大部分醚基电解液与硬碳负极的直接接触,同时又能保证钠离子在硬碳负极界面的传导,不恶化负极界面的阻抗。
【钠盐】
作为本发明非水电解液中所用的钠盐,非限制地例如自六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、双氟磺酰亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸磷酸钠、二氟草酸硼酸钠、二氟磷酸钠和三氟甲基磺酸钠等。
钠离子电池
本发明另一方面涉及钠离子电池,其使用了本发明中非水电解液。本发明中,钠离子电池包括正极、负极、隔膜和本发明中非水电解液。
【正极】
本发明钠离子电池所用正极,包括正极集流体和涂覆于其的正极活性材料,作为正极活性材料,包括正极活性物质、导电剂和粘结剂等。
作为正极集流体,其通常使用金属箔材料,示例性地如铝箔或铜箔。
作为正极活性物质,其可以是层状过渡金属氧化物、普鲁士类化合物或聚阴离子化合物。作为层状过渡金属氧化物,可以分为单金属氧化物、二元金属氧化物、三元金属氧化物和多金属氧化物,可用式NaxMO2表示,(M为过渡金属元素,如Mn、Ni、Cr、Fe、Ti和V及其复合材料),示例如M为Mn-Ni-Ti-Mg四元层状氧化物正极材料;作为普鲁士类化合物(过渡金属六氰基铁酸盐),可用式NaxMa[Mb(CN)6](Ma为Fe、Mn或Ni等元素,Mb为Fe或Mn)表示,示例性地例如普鲁士蓝、普鲁士白等钠、铁和氰基构成的配合物;作为阴离子类化合物,可使用式NaxMy[(XOm)n-]z(M为可变价态的金属离子如Fe、V等,X为P、S等元素)表示,示例性地如磷酸铁钠、焦磷酸铁钠、磷酸焦磷酸铁钠、硫酸铁钠、磷酸钒钠、氟磷酸钒钠等。
【负极】
本发明钠离子电池所用负极,包括负极集流体和涂覆于其的负极活性材料,包括负极活性物质、导电剂和粘结剂等。
作为正极集流体,其通常使用金属箔材料,示例性地如铝箔或铜箔。
作为负极活性物质,其可以是无定形碳、金属化合物和合金类材料,示例性地如软碳、硬碳、金属锑中的任意一种或至少两种的组合。
作为正极或负极活性物质中所用的导电剂或粘结剂,使用锂离子电池中使用的导电剂和粘结剂即可。非限制性地,导电剂可以是乙炔黑、、科琴黑、槽法碳黑、炉黑、灯黑及热裂法碳黑中的一种或两种,粘结剂可以是聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、苯乙烯与丁二烯的共聚物(SBR)、丙烯腈与丁二烯的共聚物(NBR)、或乙烯-丙烯-双烯三元共聚物等粘结剂混合。优选地正极和负极活性材料中还可以包括增稠剂羧甲基纤维素类化合物,例如羧甲基纤维素钠。
作为电池用隔膜,没有特别限制,但可以使用聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃的单层或层叠的微多孔性薄膜、织布或无纺布等。
对于钠离子电池的结构,没有特别限定,可以适用具有单层或多层的隔膜的硬币型电池、圆筒型电池、方型电池、或层压电池等。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明,否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。以下实施例中所用的实验材料和试剂如无特别说明均可从市售渠道获得。
除非另有指明,本文所用的技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义,需要注意的是,本文所用的术语仅为了描述具体实施方式,而非意图限制本申请的示例性实施方式。
实施例1
本实施例制备得到了一种钠离子电池。具体步骤参考如下:
步骤1,制备非水电解液
以非水电解液的总质量为100%计,钠离子电池非水电解液包括如下组分:质量百分含量为0.3%的化合物1,以及质量百分含量为14%的六氟磷酸钠,余量为非水溶剂,非水溶剂为二乙二醇二甲醚。
步骤2,制备钠离子电池
将正极活性物质Na4Fe2.91(PO4)2(P2O7)、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯按质量比95:3:2在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀后,涂覆于铝箔上烘干、冷压,得到正极极片。
将负极活性物质硬碳、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶、增稠剂羧甲基纤维素钠按照质量比96:2:1:1在去离子水溶剂体系中充分搅拌混合均匀后,涂覆于铝箔上烘干、冷压,得到负极极片。
以厚度9μm的聚乙烯作为基膜,并在基膜上涂覆厚度为3μm纳米氧化铝涂层,得到隔膜。
将正极极片、隔膜、负极极片按顺序叠好,使隔膜处于正极极片和负极极片中间起到隔离的作用,并叠片得到裸电芯。
将裸电芯装入铝塑膜,然后在80℃下烘烤除水后,注入步骤1中制备的电解液并封口,之后经过静置、热冷压、化成、夹具、分容等工序,获得成品软包装钠离子二次电池。
实施例2
本实施例制备得到了一种钠离子电池,其制备方法与实施例1大致相同,不同仅在于所用的非水电解液不同。具体步骤参考如下:
步骤1,以非水电解液的总质量为100%计,钠离子电池非水电解液包括如下组分:质量百分含量为0.05%的化合物1,以及质量百分含量为14%的六氟磷酸钠,余量为非水溶剂,非水溶剂为二乙二醇二甲醚。
步骤2,参考实施例1中方法制备钠离子电池,即得。
实施例3
本实施例制备得到了一种钠离子电池,其制备方法与实施例1大致相同,不同仅在于所用的非水电解液不同。具体步骤参考如下:
步骤1,以非水电解液的总质量为100%计,钠离子电池非水电解液包括如下组分:质量百分含量为0.1%的化合物1,以及质量百分含量为14%的六氟磷酸钠,余量为非水溶剂,非水溶剂为二乙二醇二甲醚。
步骤2,参考实施例1中方法制备钠离子电池,即得。
实施例4
本实施例制备得到了一种钠离子电池,其制备方法与实施例1大致相同,不同仅在于所用的非水电解液不同。具体步骤参考如下:
步骤1,以非水电解液的总质量为100%计,钠离子电池非水电解液包括如下组分:质量百分含量为0.2%的化合物1,以及质量百分含量为14%的六氟磷酸钠,余量为非水溶剂,非水溶剂为二乙二醇二甲醚。
步骤2,参考实施例1中方法制备钠离子电池,即得。
实施例5
本实施例制备得到了一种钠离子电池,其制备方法与实施例1大致相同,不同仅在于所用的非水电解液不同。具体步骤参考如下:
步骤1,以非水电解液的总质量为100%计,钠离子电池非水电解液包括如下组分:质量百分含量为0.8%的化合物1,以及质量百分含量为14%的六氟磷酸钠,余量为非水溶剂,非水溶剂为二乙二醇二甲醚。
步骤2,参考实施例1中方法制备钠离子电池,即得。
实施例6
本实施例制备得到了一种钠离子电池,其制备方法与实施例1大致相同,不同仅在于所用的非水电解液不同。具体步骤参考如下:
步骤1,以非水电解液的总质量为100%计,钠离子电池非水电解液包括如下组分:质量百分含量为1%的化合物1,以及质量百分含量为14%的六氟磷酸钠,余量为非水溶剂,非水溶剂为二乙二醇二甲醚。
步骤2,参考实施例1中方法制备钠离子电池,即得。
实施例7
本实施例制备得到了一种钠离子电池,其制备方法与实施例1大致相同,不同仅在于所用的非水电解液不同。具体步骤参考如下:
步骤1,以非水电解液的总质量为100%计,钠离子电池非水电解液包括如下组分:质量百分含量为0.3%的化合物2,以及质量百分含量为14%的六氟磷酸钠,余量为非水溶剂,非水溶剂为二乙二醇二甲醚。
步骤2,参考实施例1中方法制备钠离子电池,即得。
实施例8
本实施例制备得到了一种钠离子电池,其制备方法与实施例1大致相同,不同仅在于所用的非水电解液不同。具体步骤参考如下:
步骤1,以非水电解液的总质量为100%计,钠离子电池非水电解液包括如下组分:质量百分含量为0.3%的化合物3,以及质量百分含量为14%的六氟磷酸钠,余量为非水溶剂,非水溶剂为二乙二醇二甲醚。
步骤2,参考实施例1中方法制备钠离子电池,即得。
实施例9
本实施例制备得到了一种钠离子电池,其制备方法与实施例1大致相同,不同仅在于所用的非水电解液不同。具体步骤参考如下:
步骤1,以非水电解液的总质量为100%计,钠离子电池非水电解液包括如下组分:质量百分含量为0.3%的化合物4,以及质量百分含量为14%的六氟磷酸钠,余量为非水溶剂,非水溶剂为二乙二醇二甲醚。
步骤2,参考实施例1中方法制备钠离子电池,即得。
对比例1
本对比例中制备得到了一种钠离子电池,其制备方法与实施例1大致相同,不同仅在于所用的非水电解液不同。具体步骤参考如下:
步骤1,以非水电解液的总质量为100%计,钠离子电池非水电解液包括如下组分:质量百分含量为14%的六氟磷酸钠,余量为非水溶剂,非水溶剂为二乙二醇二甲醚。
步骤2,参考实施例1中方法制备钠离子电池,即得。
按照下述方法对各实施例和对比例中制备的钠离子电池的高温性能进行测试,结果记录至表1
【45℃下高温循环的容量保持率】
在45℃下,将钠离子电池以1C恒流充电至3.6V,然后以3.6V恒压充电至电流小于0.05C,搁置10min后,以1C恒流放电至1.5V,测试此时钠离子电池的放电容量,为首次循环的放电容量;按照上述条件电池进行多次循环,分别计算得出电池循环400次的容量保持率。按照以下公式计算相对于循环后的容量保持率:
容量保持率(%)=(对应循环400圈的放电容量/首次循环的放电容量)×100%。
【45℃下高温循环400圈的体积膨胀率】
测试钠离子电池在高温循环前的体积并记为V0。在钠离子电池高温循环400圈后,再次测量其体积并记为V1,按照以下公式计算相对于循环前的钠离子电池的体积膨胀率:
体积膨胀率(%)=(V1-V0)/V0×100%。
表2
表1示出了各实施例和对比例中电池高温循环容量保持率和高温体积膨胀测试结果,由表可知:
1)在非水电解液中加入本发明中双环硫酸酯化合物可显著提升成品钠离子电池的高温循环能力并减少产气;
2)在非水电解液中加入的双环硫酸酯化合物为螺双环时,相比并双环对成品电池高温循环容量性能贡献更大;
3)在化合物1-3中,非水电解液中加入化合物2高温循环容量保持率最好,但高温循环体积膨胀率较高,超过10%;非水电解液中加入化合物2高温循环容量保持率更好,但高温循环体积膨胀率较高;非水电解液中加入化合物2不仅高温循环容量保持率超过96%,且高温循环体积膨胀率也维持在10%之下,高温下综合性能更好;
4)非水电极液中添加双环硫酸酯化合物的量,在0.2-1%时性能较佳,最优的添加量是0.2-0.8%;
5)与锂离子电池不同,在钠离子电池中非水电解液中的非水溶剂为醚类溶剂时,与本发明的双环硫酸酯化合物能产生明显的协同作用,形成的SEI膜的稳定性很好,SEI膜不会随着循环被破坏,使成品电池高温下循环性能得到明显提升。
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本发明的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种非水电解液,其特征在于,所述非水电解液包括:非水溶剂、钠盐和双环硫酸酯化合物,所述非水溶剂为醚,所述双环硫酸酯化合物选自下组至少一种:
2.根据权利要求1所述的非水电解液,其特征在于,所述醚为C4-8的链状醚、C4-8的环状醚或二者的组合。
3.根据权利要求1所述的非水电解液,其特征在于,所述醚选自乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚和2-甲基四氢呋喃中至少一种。
4.根据权利要求1所述的非水电解液,其特征在于,相对于所述非水电解液的总质量,所述双环硫酸酯化合物的质量百分含量为0.2-0.8%。
5.根据权利要求1所述的非水电解液,其特征在于,相对于所述非水电解液的总质量,所述非水溶剂的质量百分含量不低于80%。
6.根据权利要求1所述的非水电解液,其特征在于,所述非水电解液还包括添加剂,所述添加剂包括:具有碳碳双键或碳碳三键不饱键的环状碳酸酯、氟原子取代的环状碳酸酯、环状硫酸内酯和环状磺酸内酯中至少一种。
7.根据权利要求6所述的非水电解液,其特征在于,所述具有碳碳双键或碳碳三键不饱键的环状碳酸酯选自碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、或其组合;
和/或,所述氟原子取代的环状碳酸酯选自氟代碳酸乙烯酯(FEC)、双氟代碳酸乙烯酯(DFEC)、或其组合;
和/或,所述环状硫酸内酯选自硫酸乙烯酯(DTD)、硫酸丙烯内酯、或其组合;
和/或,所述环状磺酸内包括1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、1,4-丁烷磺酸内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯、或其组合。
8.根据权利要求1所述的非水电解液,其特征在于,所述钠盐选自六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、双氟磺酰亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸磷酸钠、二氟草酸硼酸钠、二氟磷酸钠和三氟甲基磺酸钠中至少一种。
9.根据权利要求1所述的非水电解液,其特征在于,在所述非水电解液中,所述钠盐的浓度为0.1mol/L-2mol/L。
10.一种钠离子电池,其特征在于,所述钠离子电池包括正极、负极、隔膜和如权利要求1至9中任一项所述的非水电解液。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117219868A (zh) * 2023-11-09 2023-12-12 宁德时代新能源科技股份有限公司 电解液、钠二次电池和用电装置
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