CN117219870B - 电解液、钠二次电池和用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电解液、钠二次电池和用电装置。该电解液包括第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂，第一添加剂包括含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物，第二添加剂包括二氟草酸硼酸盐，第三添加剂包括含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物。第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂的搭配使用，不仅能有效地提升SEI膜的稳定性，且能形成稳定的CEI膜，大大减少钠二次电池循环过程中和存储过程中的产气程度，进而提升钠二次电池的存储性能、快充性能和循环性能。

Description

电解液、钠二次电池和用电装置

技术领域

本申请涉及钠电池技术领域，尤其涉及一种电解液、钠二次电池和用电装置。

背景技术

近年来，二次电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。

相比于锂二次电池，由于钠资源丰富、分布广泛，钠二次电池具有更大的竞争优势。但是，由于钠二次电池存在产气问题严重影响了其电池的电学性能，无法满足新一代电化学体系的应用需要。

发明内容

本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种电解液，旨在有效地提升SEI膜的稳定性，以及CEI膜的形成，大大减少钠二次电池循环过程中和存储过程中的产气程度，进而提升钠二次电池的存储性能、快充性能和循环性能。

本申请的第一方面，提供了一种用于钠二次电池的电解液，包括第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂，所述第一添加剂包括含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物，所述第二添加剂包括二氟草酸硼酸盐，所述第三添加剂包括含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物。

包括含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物的第一添加剂和/或包括二氟草酸硼酸盐的第二添加剂能够在负极优先于溶剂还原成膜，在SEI膜中生成含有硫酸基和/或亚硫酸基的组分以及含有硼酸盐的其它组分，通过二者协同使用既可提升界面SEI膜整体的稳定性，降低SEI膜在放电过程中氧化产气的程度，也可在一定程度上降低界面SEI膜整体在电解液中的溶解程度，降低由于SEI膜的溶解导致负极极片的暴露而引起电解液中溶剂和负极极片之间反应产气的程度；同时，再进一步在电解液中引入包括含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的第三添加剂，由于含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物可优先于在正极极片表面发生氧化聚合反应形成包括含硫聚合物的CEI膜覆盖在正极极片表面，以阻碍正极极片和电解液的直接接触，一方面降低电解液中的溶剂与正极极片之间发生副反应产气的程度，另一方面也可减少由于层状过渡金属氧化物中过渡金属的催化氧化作用所产生的RH⁺迁移至负极极片侧并沉积在负极极片侧而引起与负极极片之间的副反应程度，进一步降低负极极片侧的产气，综合的提升钠二次电池存储性能、快充性能和循环性能。

在任意实施方式中，所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物包括式I-1所示结构的化合物、式I-2所示结构的化合物中的至少一种，式I-1， 式I-2，

式I-1中，R₁包括或/>，R₂、R₃各自独立地包括/>、氢原子、C1-C6的烷基，卤素原子，C1-C3卤代烷基、C1-C3烷氧基、C1-C3卤代烷氧基、C1-C3的烯烃基、酯基、氰基、磺酸基中的至少一种，且R₂、R₃中至少一个包括/>，R₄包括、/>、/>、/>中的至少一种，R₅、R₆各自独立地包括/>、氢原子、C1-C6的烷基，卤素原子，C1-C3卤代烷基、C1-C3烷氧基、C1-C3卤代烷氧基、C1-C3的烯烃基、酯基、氰基、磺酸基中的至少一种；

式I-2中，R₇包括或/>，R₈包括/>、/>、/>、/>中的至少一种，R₉包括C、/>、/>中的至少一种，R₁₄包括单键、C1-C6烷基，C1-C6醚基、C1-C3烷氧基中的至少一种，R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃各自独立地包括单键、C1-C3亚烷基中的至少一种。

上述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物可在SEI膜中生成含有硫酸基和/或亚硫酸基的组分，含有该组分的SEI膜能够覆盖在负极极片表面以降低负极极片暴露在电解液中的程度，减少副反应和产气，提升钠二次电池性能。

在任意实施方式中，二氟草酸硼酸盐包括式II所示化合物，

(F₂C₂O₄B)_yM^y+ 式II，

式II中，M^y+包括Li⁺、Na⁺、K⁺、Rb⁺、Cs⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺、Fe²⁺、Ni²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Ni³⁺中的一种或多种，y=1、2或3。

上述二氟草酸硼酸盐均可在SEI膜中生成含有硼酸盐的其它组分，该其它组分能够改善负极极片表面SEI膜整体的稳定性，降低SEI膜整体的氧化分解程度、以及一定程度上降低SEI膜整体在电解液溶剂中的溶解度，从而提升钠二次电池的存储性能。

在任意实施方式中，所述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物包括式III所示结构的化合物，

式III，

式III中，R₁₅包括亚烷基、烷氧基、羰基、卤代亚烷基中的至少一种，R₁₆、R₁₇各自独立地包括氢原子、C1-C6的烷基，卤素原子、C1-C3卤代烷基、C1-C3烷氧基、C1-C3卤代烷氧基、苯基、氨基、胺基、硅烷基、C1-C3的烯烃基、酯基、氰基、磺酸基中的至少一种。

上述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物均可在正极极片侧形成含硫聚合物的CEI膜覆盖在正极极片表面，以阻碍正极极片和电解液的直接接触，一方面降低电解液中的溶剂与正极极片之间发生副反应产气的程度，另一方面也可减少由于层状过渡金属氧化物中过渡金属的催化氧化作用所产生的RH⁺迁移至负极极片侧并沉积在负极极片侧而引起与负极极片之间的副反应程度，同时降低正极极片侧和负极极片侧的产气，综合的提升钠二次电池存储性能和循环性能。

在任意实施方式中，式I-1中，R₁包括或/>，R₂、R₃各自独立地包括、氢原子、C1-C6的烷基、卤素原子中的至少一种，且R₂、R₃中至少一个包括/>，R₄包括/>、/>、/>、/>中的至少一种，R₅、R₆各自独立地包括氢原子、C1-C6的烷基、卤素原子中的至少一种；和/或

式I-2中，R₇包括或/>，R₈包括/>、/>、/>、/>中的至少一种，R₉包括C、/>中的至少一种，R₁₄包括单键、C1-C6烷基，C1-C6醚基中的至少一种，R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃各自独立地包括单键、C1-C3亚烷基中的至少一种。

在任意实施方式中，所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物包括、/>、/>、/>、、/>、/>、/>、/>、、/>、/>、/>、、/>、/>、/>、、/>、/>、/>、/>、、/>、/>、/>、/>、、/>、/>、/>、/>、/>、、/>、/>中的至少一种，可选地包括

、/>、/>、/>中的至少一种。

上述物质作为第一添加剂均可溶解于电解液，在充电过程中形成致密的SEI膜覆盖在负极极片表面以降低负极极片暴露在电解液中的程度，减少副反应和产气，提升钠二次电池性能。此外，相比于所示结构的化合物，其他化合物具有更为稳定的结构，以使钠二次电池具有更为优异的循环性能。

在任意实施方式中，式II中，M^y+包括Li⁺、Na⁺中的至少一种。

由于Li⁺或Na⁺具有更小的离子半径，以使二氟草酸硼酸钠或二氟草酸硼酸锂具有更高的溶解度，进而减少第二添加剂的引入对电解液电导率的影响。

在任意实施方式中，式III中，R₁₅包括亚烷基、羰基、卤代亚烷基中的至少一种，R₁₆、R₁₇各自独立地包括氢原子、C1-C6的烷基，卤素原子，C1-C3烷氧基、苯基、氨基、硅烷基中的至少一种。

在任意实施方式中，所述式III所示结构包括、/>、/>、、/>、/>、/>、/>、/>、、/>中的至少一种。

上述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物均可以溶解于电解液中，降低含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物作为添加剂的引入对电解液的离子电导率的影响。

在任意实施方式中，所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与所述二氟草酸硼酸盐的质量比为0.2~500，可选为1~100。

控制含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与二氟草酸硼酸盐的质量比在合适的范围内，既能降低SEI膜整体氧化分解加剧而引起产气加剧的程度，又能降低SEI膜整体的韧性较差而造成SEI膜在循环过程中的断裂，进而严重影响循环性能，合适的比值范围可兼顾钠二次电池的存储性能和循环性能，综合的改善钠二次电池的性能。进一步控制含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与二氟草酸硼酸盐的质量比为0.2~100或1~100，有利于进一步兼顾钠二次电池的存储性能和循环性能。

在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与所述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量之和为0.1%~6%，可选为0.5%~5%。

控制含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量之和在合适的范围内，兼顾钠二次电池的存储性能和快充性能。

在任意实施方式中，所述二氟草酸硼酸盐与所述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量比为0.2~100，可选为1~50。

控制二氟草酸硼酸盐与含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量比在合适的范围，既能降低SEI膜整体的溶解度改善有限对循环性能的影响，又能降低由于含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物占比过高所带来析钠的风险，可综合的改善钠二次电池的性能。进一步控制二氟草酸硼酸盐与含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量比为0.1~50或1~50，有利于进一步提升钠二次电池的循环性能。

在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物、所述二氟草酸硼酸盐、所述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量的乘积为0.005×10^-6~10×10^-6，可选为0.01×10^-6~5×10^-6。

同时控制含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物、二氟草酸硼酸盐、含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量的乘积在合适的范围内，既能降低由于三者中任一添加剂的质量含量过低对产气程度的影响，又能降低由于三者中任一添加剂的质量含量过高对钠二次电池直流阻抗和快充性能的影响，可综合的改善钠二次电池的性能。

在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物的质量含量为0.01%~5%，可选为0.1%~3%。

控制含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物的质量含量在合适的范围内，有利于在SEI膜中形成含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的组分，减少钠二次电池循环使用过程中由于钠二次电池膨胀造成SEI膜整体的破裂程度，进而提升SEI膜整体的保护能力，提升钠二次电池的存储性能，同时，又可降低由于环状酯类化合物质量含量过高导致过量环状酯类化合物在正极极片侧氧化分解引起产气加剧的程度、以及其氧化分解产物堆积在正极极片表面造成正极极片界面电阻的增加而加剧钠二次电池性能恶化的程度。进一步控制环状酯类化合物的质量含量为0.1%~2%，有利于兼顾钠二次电池的存储性能和快充性能，综合的提升钠二次电池的性能。

在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述二氟草酸硼酸盐的质量含量为0.01%~5%，可选为0.1%~2%。

控制二氟草酸硼酸盐的质量含量在合适的范围内，有利于在SEI膜中形成含有硼酸盐的组分，以有效地提升界面SEI膜整体的稳定性，降低产气的程度，提升钠二次电池的循环性能和存储性能，又降低二氟草酸硼酸盐质量含量过高导致过量二氟草酸硼酸盐在正极极片侧氧化分解引起产气加剧而对存储性能的影响，兼顾钠二次电池的循环性能和存储性能。进一步控制二氟草酸硼酸盐的质量含量为0.1%~2%，有利于于兼顾钠二次电池的存储性能和快充性能，综合的提升钠二次电池的性能。

在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量为0.01%~5%，可选为0.1%~2%。

控制含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量在合适的范围内，即有利于形成足够多的CEI膜，阻碍正极极片和电解液的直接接触，降低正极极片侧的氧化产气程度、以及抑制RH⁺的产生，提升钠二次电池的存储性能和循环性能，又能降低由于过量的含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物在负极极片侧参与SEI膜的形成而导致负极极片侧界面阻抗的增加而加剧析钠的风险，综合的提升钠二次电池的性能。

本申请的第二方面提供一种钠二次电池，包括正极极片、负极极片和本申请第一方面的电解液。

在任意实施方式中，所述正极极片包括正极集流体和位于所述正极集流体至少一侧的正极材料层，所述正极材料层还包括正极活性材料，所述正极活性材料包括层状过渡金属氧化物。

在任意实施方式中，所述层状过渡金属氧化物包括Na_aM_bFe_cO₂，M包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、W、Pb中的至少一种，0.67<a<1.1，0.5<b<1，0<c<0.5。

层状过渡金属氧化物正极活性材料具有高电压的优势。

在任意实施方式中，所述正极材料层包括含有Cu元素的层状过渡金属氧化物；

所述电解液中所述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量与所述正极活性材料中Cu元素的质量含量之比大于等于0.002，所述Cu元素的质量含量为基于所述正极活性材料的总质量计。

正极材料层中引入Cu元素有利于正极活性材料结构的稳定性，同时，控制电解液中环状酯类化合物的质量含量与正极活性材料中Cu元素的质量含量之比在合适的范围，能有效地降低正极极片侧电解液的氧化分解而引起产气加剧的程度。

在任意实施方式中，基于所述正极活性材料的总质量计，所述正极活性材料中Cu元素的质量含量小于等于23%，可选为5%~20%。

控制正极活性材料中Cu元素的质量含量在合适的范围内，即有利于提供足够多的Cu元素以增加正极活性材料结构的稳定性，又可降低正极材料层中Cu元素质量含量过高导致加入电解液的氧化分解而引起钠二次电池性能的恶化程度。进一步控制正极活性材料中Cu元素的质量含量为5%~20%，有利于进一步兼顾钠二次电池的存储性能和快充性能。

在任意实施方式中，所述负极极片包括负极集流体和位于所述负极集流体至少一侧的负极材料层，所述负极材料层包括Ca元素；

所述电解液中所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物的质量含量与所述负极材料层中Ca元素的质量含量之比大于等于1，所述Ca元素的质量含量为基于所述负极材料层的总质量计。

负极活性材料中引入Ca元素有利于降低钠枝晶形成的程度，同时，负极活性材料中引入Ca元素也有利于与含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物之间形成含有有机钙盐组分的SEI膜，进而有利于提升SEI膜整体的韧性，以及降低钠二次电池的直流阻抗。控制电解液中第一添加剂的质量含量与负极材料层中Ca元素的质量含量之比在合适的范围内，可兼顾钠二次电池的存储性能和快充性能。

在任意实施方式中，基于所述负极材料层的总质量计，所述负极材料层中Ca元素的质量含量为1ppm~3000ppm，可选为50ppm~1000ppm或100ppm~1000ppm。

控制负极材料层中Ca元素的质量含量在合适的范围，既能形成足够多的含有有机钙盐组分的SEI膜，提升SEI膜整体的韧性，以及降低钠二次电池的直流阻抗，又能降低负极材料层中Ca元素质量含量过高导致负极极片制备过程中浆料的凝胶现象而引起负极极片制备失败的风险、制备过程中Ca(OH)₂形成而引起首效的降低程度和产气的加剧程度、或钠二次电池直流阻抗的增加而引起钠二次电池性能的恶化程度，兼顾钠二次电池的存储性能和快充性能。进一步控制负极材料层中Ca元素的质量含量为50ppm~1000ppm或100ppm~1000ppm，有利于进一步综合的提升钠二次电池的存储性能和快充性能。

在任意实施方式中，所述负极材料层还包括负极活性材料，所述负极活性材料包括硬碳、锡合金、金属氧化物中的一种或多种。

本申请的第三方面提供一种用电装置，包括本申请第二方面的钠二次电池。

附图说明

图1是本申请一实施方式的钠二次电池的示意图；

图2是图1所示的本申请一实施方式的钠二次电池的分解图；

图3是本申请一实施方式的电池模块的示意图；

图4是本申请一实施方式的电池包的示意图；

图5是图4所示的本申请一实施方式的电池包的分解图；

图6是本申请一实施方式的钠二次电池用作电源的用电装置的示意图。

附图标记说明：

1电池包；2上箱体；3下箱体；4电池模块；5钠二次电池；51壳体；52电极组件；53顶盖组件。

具体实施方式

以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的电解液、钠二次电池和用电装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。

本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。

如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。

如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。

如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。

如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。

如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真（或存在）并且B为假（或不存在）；A为假（或不存在）而B为真（或存在）；或A和B都为真（或存在）。

钠二次电池中的产气问题严重影响其电学性能，尤其是在低电压下钠二次电池中负极极片侧的产气问题。通常，通过电解液中引入成膜添加剂，以使其在负极极片表面形成SEI（Solid Electrolyte Interphase，固体电解质界面）膜，SEI膜的形成可在一定程度上防止电解液进一步的分解产气，进而改善钠二次电池的性能。但是，钠二次电池在循环使用过程和存储过程中仍然存在产气问题。因此，需要设计一种电解液，以满足新一代电化学体系的应用需要。

[电解液]

基于此，本申请提出了一种用于钠二次电池的电解液，包括第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂，第一添加剂包括含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物，第二添加剂包括二氟草酸硼酸盐，第三添加剂包括含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物。

在本文中，“二氟草酸硼酸盐”是指阴离子为，阳离子包括但不限于Li⁺、Na⁺、K⁺、Rb⁺、Cs⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺、Fe²⁺、Ni²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Ni³⁺中的一种或多种的化合物。

在一些实施方式中，含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物包括式I-1所示结构的化合物、式I-2所示结构的化合物中的至少一种，式I-1，式I-2，

式I-1中，R₁包括或/>，R₂、R₃各自独立地包括/>、氢原子、C1-C6的烷基，卤素原子，C1-C3卤代烷基、C1-C3烷氧基、C1-C3卤代烷氧基、C1-C3的烯烃基、酯基、氰基、磺酸基中的至少一种，且R₂、R₃中至少一个包括/>，R₄包括、/>、/>、/>中的至少一种，R₅、R₆各自独立地包括/>、氢原子、C1-C6的烷基，卤素原子，C1-C3卤代烷基、C1-C3烷氧基、C1-C3卤代烷氧基、C1-C3的烯烃基、酯基、氰基、磺酸基中的至少一种；

式I-2中，R₇包括或/>，R₈包括/>、/>、/>、/>中的至少一种，R₉包括C、/>、/>中的至少一种，R₁₄包括单键、C1-C6烷基，C1-C6醚基、C1-C3烷氧基中的至少一种，R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃各自独立地包括单键、C1-C3亚烷基中的至少一种。

研究发现，低压下，钠二次电池在循环使用过程和存储过程中仍然产气严重的原因有两个：一方面，钠二次电池的负极电位相比于锂二次电池的负极电位高0.3V，由于电位越高，越能驱动成膜添加剂形成以某些组分为主的不稳定SEI膜，该类不稳定SEI膜在0.5V下即可开始氧化分解，产生大量气体。另一方面，钠二次电池中SEI膜在电解液中的溶解度高于锂二次电池中SEI膜在电解液中的溶解度，SEI膜的溶解会导致负极极片暴露于电解液中，引起负极极片与电解液之间的副反应产生大量气体。另外，正极极片侧RH⁺的产生也带来产气问题，譬如，包含层状过渡金属氧化物正极活性材料中的过渡金属可催化氧化电解液中溶剂产生RH⁺或者高压下正极极片中阴离子氧化电解液溶剂产生RH⁺，RH⁺从正极极片侧迁移至负极极片侧并沉积，由于RH⁺与Li⁺类似可穿过SEI膜与负极极片发生反应形成不耐氧化的产物加剧负极极片侧的产气问题。

可以理解的是，包括含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物的第一添加剂和/或包括二氟草酸硼酸盐的第二添加剂可以在负极优先于溶剂还原成SEI膜，在SEI膜中生成含有硫酸基和/或亚硫酸基的组分以及含有硼酸盐的其它组分，通过二者协同作用既可提升界面SEI膜整体的稳定性，降低SEI膜在放电过程中氧化产气的程度，也可在一定程度上降低界面SEI膜整体在电解液中的溶解程度，降低由于SEI膜的溶解导致负极极片的暴露而引起电解液中溶剂和负极极片之间反应产气的程度；同时，再进一步在电解液中引入包括含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的第三添加剂，由于含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物可优先于在正极极片表面发生氧化聚合反应形成包括含硫聚合物的CEI膜覆盖在正极极片表面，以阻碍正极极片和电解液的直接接触，一方面降低电解液中的溶剂与正极极片之间发生副反应产气的程度，另一方面也可降低由于层状过渡金属氧化物中过渡金属的催化氧化作用所产生的RH⁺迁移至负极极片侧并沉积在负极极片侧而引起与负极极片之间的副反应程度，进一步降低负极极片侧的产气，综合的提升钠二次电池存储性能、快充性能和循环性能。

在一些实施方式中，二氟草酸硼酸盐包括式II所示化合物，

(F₂C₂O₄B)_yM^y+ 式II，

式II中，M^y+包括Li⁺、Na⁺、K⁺、Rb⁺、Cs⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺、Fe²⁺、Ni²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Ni³⁺中的一种或多种，y=1、2或3。

在一些实施方式中，二氟草酸硼酸盐包括二氟草酸硼酸钠。在一些实施方式中，二氟草酸硼酸盐包括二氟草酸硼酸锂。在一些实施方式中，二氟草酸硼酸盐包括二氟草酸硼酸镁。在一些实施方式中，二氟草酸硼酸盐包括二氟草酸硼酸铝。在一些实施方式中，二氟草酸硼酸盐包括二氟草酸硼酸钠和二氟草酸硼酸锂。

上述二氟草酸硼酸盐均可在SEI膜中生成含有硼酸盐的其它组分，该组分能够改善负极极片表面SEI膜整体的稳定性，降低SEI膜整体的氧化分解程度、以及一定程度上降低SEI膜整体在电解液溶剂中的溶解度，从而提升钠二次电池的存储性能。

在一些实施方式中，含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物包括式III所示结构的化合物，

式III，

式III中，R₁₅包括亚烷基、烷氧基、羰基、卤代亚烷基中的至少一种，R₁₆、R₁₇各自独立地包括氢原子、C1-C6的烷基，卤素原子、C1-C3卤代烷基、C1-C3烷氧基、C1-C3卤代烷氧基、苯基、氨基、胺基、硅烷基、C1-C3的烯烃基、酯基、氰基、磺酸基中的至少一种。

上述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物均可在正极极片侧形成含硫聚合物的CEI膜覆盖在正极极片表面，以阻碍正极极片和电解液的直接接触，一方面降低电解液中的溶剂与正极极片之间发生副反应产气的程度，另一方面也可减少由于层状过渡金属氧化物中过渡金属的催化氧化作用所产生的RH⁺迁移至负极极片侧并沉积在负极极片侧而引起与负极极片之间的副反应程度，同时降低正极极片侧和负极极片侧的产气，综合的提升钠二次电池存储性能和循环性能。

在一些实施方式中，式I-1中，R₁包括或/>，R₂、R₃各自独立地包括、氢原子、C1-C6的烷基、卤素原子中的至少一种，且R₂、R₃中至少一个包括/>，R₄包括/>、/>、/>、/>中的至少一种，R₅、R₆各自独立地包括氢原子、C1-C6的烷基、卤素原子中的至少一种；和/或

式I-2中，R₇包括或/>，R₈包括/>、/>、/>、/>中的至少一种，R₉包括C、/>中的至少一种，R₁₄包括单键、C1-C6烷基，C1-C6醚基中的至少一种，R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃各自独立地包括单键、C1-C3亚烷基中的至少一种。

在一些实施方式中，含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物包括式 I-01、/>式 I-02、/>式 I-03、式 I-04、/>式 I-05、/>式I-06、/>式 I-07、/>式 I-08、/>式 I-09、式 I-010、/>式 I-011、/>式 I-012、/>式 I-013、/>式 I-014、/>式 I-015、/>式 I-016、/>式 I-017、/>式I-018、/>式 I-019、/>式 I-020、/>式 I-021、式 I-022、/>式 I-023、/>式I-024、/>式 I-025、/>式 I-026、/>式 I-027、式 I-028、/>式 I-029、/>式 I-030、/>式 I-031、/>式 I-032、/>式 I-033、/>式 I-034、/>式I-035、/>式 I-036中的至少一种。

在本文中，式 I-01中的R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃为单键，R₉为C-C；/>式 I-02中R₁₀、R₁₁为亚甲基，R₁₂、R₁₃为单键，R₉为C；/>式 I-04中R₁₀、R₁₁为单键，R₁₂、R₁₃为亚甲基，R₉为C-C-O-C-C；/>式I-05中R₁₀、R₁₁为单键，R₁₂、R₁₃为亚甲基，R₉为C-C。

上述物质作为添第一添加剂均可溶解于电解液，在充电过程中形成的SEI膜覆盖在负极极片表面以降低负极极片暴露在电解液中的程度，减少副反应和产气，提升钠二次电池性能。此外，相比于所示结构的化合物，其他化合物具有更为稳定的结构，以使钠二次电池具有更为优异的循环性能。

在一些实施方式中，式II中，M^y+包括Li⁺、Na⁺中的至少一种。在一些实施方式中，式II中，M^y+包括Li⁺。在一些实施方式中，式II中，M^y+包括Na⁺。

由于Li⁺或Na⁺具有更小的离子半径，以使二氟草酸硼酸钠或二氟草酸硼酸锂具有更高的溶解度，进而减少第二添加剂的引入对电解液电导率的影响。

在一些实施方式中，式III中，R₁₅包括亚烷基、羰基、卤代亚烷基中的至少一种，R₁₆、R₁₇各自独立地包括氢原子、C1-C6的烷基，卤素原子，C1-C3烷氧基、苯基、氨基、硅烷基中的至少一种。

在一些实施方式中，式III所示结构包括、/>、/>、、/>、/>、/>、/>、/>、、/>中的至少一种。

上述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物均可以溶解于电解液中，降低含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物作为添加剂的引入对电解液的离子电导率的影响。

在一些实施方式中，含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与二氟草酸硼酸盐的质量比为0.2~500，可选为1~100。在一些实施方式中，含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与二氟草酸硼酸盐的质量比可选为0.2、0.5、1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、或由上述任意两点构成的范围中的数值。

控制含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与二氟草酸硼酸盐的质量比在合适的范围内，既能降低SEI膜整体氧化分解加剧而引起产气加剧的程度，又能降低SEI膜整体的韧性较差而造成SEI膜在循环过程中的断裂，进而严重影响循环性能，合适的比值范围可兼顾钠二次电池的存储性能和循环性能，综合的改善钠二次电池的性能。进一步控制含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与二氟草酸硼酸盐的质量比为0.2~100或1~100，有利于进一步兼顾钠二次电池的存储性能和循环性能。

在一些实施方式中，基于电解液的总质量计，含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量之和为0.1%~6%，可选为0.5%~5%。在一些实施方式中，基于电解液的总质量计，含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量之和可选为0.1%、0.2%、0.5%、0.7%、1%、1.5%、2%、3%、4%、5%、6%、或由上述任意两点构成的范围中的数值。

可以理解的是，含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物均可在正极极片侧和负极极片侧形成CEI膜或SEI膜，CEI膜或SEI膜的形成均会带来钠二次电池直流阻抗的增加。控制含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量之和在合适的范围内，既能有效地改善钠二次电池的产气问题，又能降低成膜带来直流阻抗的增加从而对快充性能的影响。

在一些实施方式中，二氟草酸硼酸盐与含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量比为0.2~100，可选为1~50。在一些实施方式中，二氟草酸硼酸盐与含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量比可选为0.2、0.5、1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、或由上述任意两点构成的范围中的数值。

可以理解的是，二氟草酸硼酸盐不仅会在负极极片参与SEI膜的形成，也会在正极极片侧发生氧化反应产气，而含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物在正极极片侧和负极极片侧均可成膜，且在负极极片侧成膜会增加负极极片的界面阻抗，加剧析钠风险。控制二氟草酸硼酸盐与含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量比在合适的范围，可综合的改善钠二次电池的性能；若二氟草酸硼酸盐与含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量比低于0.2，含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物过多，大量的含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物在负极极片侧成膜，恶化负极极片的界面阻抗，钠迁移更差，加剧析钠风险；若二氟草酸硼酸盐与含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量比高于100，过多的二氟草酸硼酸盐化合物在正极极片侧氧化分解产气，恶化钠二次电池的性能。

在一些实施方式中，基于电解液的总质量计，含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物、二氟草酸硼酸盐、含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量的乘积为0.005×10^-6~10×10^-6，可选为0.01×10^-6~5×10^-6。在一些实施方式中，基于电解液的总质量计，含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物、二氟草酸硼酸盐、含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量的乘积可选为0.005×10^-6、0.01×10^-6、0.05×10^-6、0.1×10^-6、0.2×10^-6、0.4×10^-6、0.5×10^-6、0.6×10^-6、0.8×10^-6、1×10^-6、2×10^-6、4×10^-6、5×10^-6、6×10^-6、8×10^-6、10×10^-6、或由上述任意两点构成的范围中的数值。

同时控制含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物、二氟草酸硼酸盐、含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量的乘积在合适的范围内，既能降低由于三者中任一添加剂的质量含量过低对产气程度的影响，又能降低由于三者中任一添加剂的质量含量过高对钠二次电池直流阻抗和快充性能的影响，可综合的改善钠二次电池的性能。

在一些实施方式中，基于电解液的总质量计，含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物的质量含量为0.01%~5%，可选为0.1%~3%。在一些实施方式中，基于电解液的总质量计，含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物的质量含量可选为0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.5%、0.7%、1%、1.5%、2%、3%、4%、5%、或由上述任意两点构成的范围中的数值。

控制含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物的质量含量在合适的范围内，有利于在SEI膜中形成含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的组分，减少钠二次电池循环使用过程中由于钠二次电池膨胀造成SEI膜整体的破裂程度，进而提升SEI膜整体的保护能力，提升钠二次电池的存储性能，同时，又可降低由于环状酯类化合物质量含量过高导致过量环状酯类化合物在正极极片侧氧化分解引起产气加剧的程度、以及其氧化分解产物堆积在正极极片表面造成正极极片界面电阻的增加而加剧钠二次电池性能恶化的程度。进一步控制环状酯类化合物的质量含量为0.1%~2%，有利于兼顾钠二次电池的存储性能和快充性能，综合的提升钠二次电池的性能。

在一些实施方式中，基于电解液的总质量计，二氟草酸硼酸盐的质量含量为0.01%~5%，可选为0.1%~2%。在一些实施方式中，基于电解液的总质量计，二氟草酸硼酸盐的质量含量可选为0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.5%、0.7%、1%、1.5%、2%、3%、4%、5%、或由上述任意两点构成的范围中的数值。

控制二氟草酸硼酸盐的质量含量在合适的范围内，有利于在SEI膜中形成含有硼酸盐的其它组分，以有效地提升界面SEI膜整体的稳定性，降低产气的程度，提升钠二次电池的循环性能和存储性能，又降低二氟草酸硼酸盐质量含量过高导致过量二氟草酸硼酸盐在正极极片侧氧化分解引起产气加剧而对存储性能的影响，兼顾钠二次电池的循环性能和存储性能。进一步控制二氟草酸硼酸盐的质量含量为0.1%~2%，有利于于兼顾钠二次电池的存储性能和快充性能，综合的提升钠二次电池的性能。

在一些实施方式中，基于电解液的总质量计，含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量为0.01%~5%，可选为0.1%~2%。在一些实施方式中，基于电解液的总质量计，含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量可选为0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.5%、0.7%、1%、1.5%、2%、3%、4%、5%、或由上述任意两点构成的范围中的数值。

控制含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量在合适的范围内，即有利于形成足够多的CEI膜，阻碍正极极片和电解液的直接接触，降低正极极片侧的氧化产气程度、以及抑制RH⁺的产生，提升钠二次电池的存储性能和循环性能，又能降低由于过量的含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物在负极极片侧参与SEI膜的形成而导致负极极片侧界面阻抗的增加而加剧析钠的风险，综合的提升钠二次电池的性能。

在一些实施方式中，电解液包括钠盐，钠盐包括NaPF₆、NaFSI、NaBF₄、NaN(SO₂F)₂、NaClO₄、NaAsF₆、NaB(C₂O₄)₂、NaBF₂(C₂O₄)中的一种或多种。

在一些实施方式中，钠盐包括NaPF₆。在一些实施方式中，钠盐包括NaBF₄。在一些实施方式中，钠盐包括NaFSI。在一些实施方式中，钠盐包括NaPF₆和NaFSI。在一些实施方式中，钠盐包括NaPF₆和NaClO₄。

在一些实施方式中，电解液包括溶剂，溶剂包括链状碳酸酯溶剂、链状羧酸酯溶剂、环状碳酸酯溶剂、醚类溶剂中的一种或多种。

在一些实施方式中，链状碳酸酯溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲基异丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸乙丙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯中的一种或多种；

链状羧酸酯溶剂包括甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯中的一种或多种；

环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯、4-乙炔基-1,3-二氧杂环戊烷-2-酮、顺式-4,5-二氟-1,3-二氧杂环戊烷-2-酮、反式-4,5-二氟-1,3-二氧杂环戊烷-2-酮中的一种或多种；

醚类溶剂包括二氧戊环、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、1,2-二甲氧基乙烷、二乙二醇二甲醚、1,2-二乙氧基乙烷、1,2-二丁氧基乙烷中的一种或多种。

[正极极片]

正极极片包括正极集流体和位于正极集流体至少一侧的正极材料层。

作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极材料层设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。

在一些实施方式中，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料（铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等）形成在高分子材料基材（如聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）等的基材）上而形成。

在一些实施方式中，正极材料层包括正极活性材料，正极活性材料可采用本领域公知的用于电池的正极活性材料。作为示例，正极活性材料可包括以下材料中的至少一种：层状过渡金属氧化物、聚阴离子化合物或普鲁士蓝化合物。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，普鲁士蓝化合物包括Na_xP[R(CN)₆]_δ·zH2O，其中所述P、R各自独立地选自过渡金属元素中的至少一种，0<x≤2，0<δ≤1并且0≤z≤10；聚阴离子化合物包括Na_bMe_c(PO₄)_dO₂X，其中，Me包括Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、V、Cu及Zn中的一种或多种，X包括F、Cl及Br中的一种或多种，0＜b≤4，0＜c≤2，1≤d≤3；层状过渡金属氧化物包括Na_aM_bFe_cO₂，M包括过渡金属离子，0.67<a<1.1，0.5<b<1，0<c<0.5。

在一些实施方式中，正极活性材料包括层状过渡金属氧化物。

在一些实施方式中，层状过渡金属氧化物包括Na_aM_bFe_cO₂，M包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、W、Pb中的至少一种，0.67<a<1.1，0.5<b<1，0<c<0.5。

层状过渡金属氧化物正极活性材料具有高电压的优势，但其中的过渡金属会催化电解液中溶剂氧化形成RH⁺，RH⁺从正极极片侧迁移至负极极片侧并沉积，由于RH⁺与Li⁺类似可穿过SEI膜与负极极片发生反应形成不耐氧化的产物加剧负极极片侧的产气问题。通过包括含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的第三添加剂优先在正极极片表面发生氧化聚合反应形成包括含硫聚合物的CEI膜覆盖在正极极片表面，以阻碍正极极片和电解液的直接接触，一方面降低电解液中的溶剂与正极极片之间发生副反应产气的程度，另一方面也可降低由于层状过渡金属氧化物中过渡金属的催化氧化作用所产生的RH⁺迁移至负极极片侧并沉积在负极极片侧而引起与负极极片之间的副反应程度，进一步降低负极极片侧的产气，综合的提升钠二次电池存储性能、快充性能和循环性能。

在一些实施方式中，正极活性材料包括Na[Cu_1/9Ni_2/9Fe_1/3Mn_1/3]O₂、Na_7/9[Cu_2/9Fe_{1/ 9}Mn_2/3]O₂、NaNi_0.7Co_0.15Mn_0.15O₂中的至少一种。

在一些实施方式中，正极材料层包括含有Cu元素的层状过渡金属氧化物；电解液中含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量与正极活性材料中Cu元素的质量含量之比大于等于0.002，Cu元素的质量含量为基于正极活性材料的总质量计。在一些实施方式中，电解液中含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量与正极活性材料中Cu元素的质量含量之比可选为0.002、0.004、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、2、3、4、5、10、50、100、500、1000、2000、5000、或由上述任意两点构成的范围中的数值，Cu元素的质量含量为基于正极活性材料的总质量计。

可以理解的是，正极活性材料中引入Cu元素有利于正极活性材料结构的稳定性，提升钠二次电池的循环性能。但同时，正极材料层中Cu元素在高压下会发生价态的变化，产生Cu³⁺。Cu³⁺具有较高的氧化活性，可加速电解液的分解，进而恶化钠二次电池的性能。而，电解液中含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物可优先于在正极极片表面发生氧化聚合反应形成包括含硫聚合物的CEI膜覆盖在正极极片表面，以阻碍正极极片和电解液的直接接触，一方面降低电解液中的溶剂与正极极片之间发生副反应产气的程度，另一方面也可降低由于层状过渡金属氧化物中过渡金属的催化氧化作用所产生的RH⁺迁移至负极极片侧并沉积在负极极片侧而引起与负极极片之间的副反应程度，进一步降低负极极片侧的产气。控制电解液中含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量与正极活性材料中Cu元素的质量含量之比在合适的范围，能有效地降低正极极片侧和负极极片侧的产气程度。

在一些实施方式中，基于正极活性材料的总质量计，正极活性材料中Cu元素的质量含量小于等于23%。在一些实施方式中，基于正极活性材料的总质量计，正极活性材料中Cu元素的质量含量可选为0.01%、0.1%、0.5%、1%、2%、5%、7%、10%、12%、15%、18%、20%、23%或由上述任意两点构成的范围中的数值。

控制正极活性材料中Cu元素的质量含量在合适的范围内，即有利于提供足够多的Cu元素以增加正极活性材料结构的稳定性，又可降低正极材料层中Cu元素质量含量过高导致加入电解液的氧化分解而引起钠二次电池性能的恶化程度。

在一些实施方式中，基于正极活性材料的总质量计，正极活性材料中Cu元素的质量含量为5%~20%。

进一步控制正极活性材料层中Cu元素的质量含量为5%~20%，有利于进一步兼顾钠二次电池的存储性能和快充性能。

在一些实施方式中，正极活性材料可不包含Cu元素。

在一些实施方式中，正极材料层还可选地包括粘结剂。作为示例，所述粘结剂可以包括聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物及含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。

在一些实施方式中，正极材料层还可选地包括导电剂。作为示例，所述导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。

在一些实施方式中，可以通过以下方式制备正极极片：将上述用于制备正极极片的组分，例如正极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他的组分分散于溶剂（例如N-甲基吡咯烷酮）中，形成正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到正极极片。

[负极极片]

负极极片包括负极集流体和位于负极集流体至少一侧的负极材料层。

作为示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极材料层设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。

在一些实施方式中，负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料（铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等）形成在高分子材料基材（如聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）等的基材）上而形成。

负极材料层还包括负极活性材料，负极活性材料包括硬碳、金属钠、钠锡合金、金属氧化物中的一种或多种。

上述负极活性材料均具有优异的储钠能力，可使钠二次电池具有高能量密度。

在一些实施方式中，负极材料层还包括Ca元素；电解液中含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物的质量含量与负极材料层中Ca元素的质量含量之比大于等于1，Ca元素的质量含量为基于负极材料层的总质量计。在一些实施方式中，电解液中含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物的质量含量与负极材料层中Ca元素的质量含量之比可选为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、或由上述任意两点构成的范围中的数值，Ca元素的质量含量为基于负极材料层的总质量计。

负极活性材料中引入Ca元素有利于降低钠枝晶形成的程度，同时，负极活性材料中引入Ca元素也有利于与含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物之间形成含有有机Ca盐组分的SEI膜，进而有利于提升SEI膜整体的韧性，以及降低钠二次电池的直流阻抗。控制电解液中第一添加剂的质量含量与负极材料层中Ca元素的质量含量之比在合适的范围内，可兼顾钠二次电池的存储性能和快充性能。

在一些实施方式中，基于负极材料层的总质量计，负极材料层中Ca元素的质量含量为1ppm~3000ppm。在一些实施方式中，基于负极材料层的总质量计，负极材料层中Ca元素的质量含量可选为1ppm、5ppm、10ppm、50ppm、100ppm、200ppm、400ppm、500ppm、600ppm、800ppm、1000ppm、1500ppm、2000ppm、2500ppm、3000ppm、或由上述任意两点构成的范围中的数值。

可以理解的是，负极材料层中的Ca元素可参与SEI膜的形成而消耗掉部分Ca元素，导致负极材料层中的Ca元素质量含量降低，例如，负极材料层中Ca元素的质量含量可降至1ppm，故，基于负极材料层的总质量计，Ca元素的质量含量为1ppm~3000ppm都是本申请实施方式中所保护的范围。

控制负极材料层中Ca元素的质量含量在合适的范围，既能形成足够多的含有有机钙盐组分的SEI膜，提升SEI膜整体的韧性，以及降低钠二次电池的直流阻抗，又能降低负极材料层中Ca元素质量含量过高导致负极极片制备过程中浆料的凝胶现象而引起负极极片制备失败的风险、制备过程中Ca(OH)₂形成而引起首效的降低程度和产气的加剧程度、或钠二次电池直流阻抗的增加而引起钠二次电池性能的恶化程度，兼顾钠二次电池的存储性能和快充性能。

在一些实施方式中，基于负极材料层的总质量计，负极材料层中Ca元素的质量含量为50ppm~1000ppm。

在一些实施方式中，基于负极材料层的总质量计，负极材料层中Ca元素的质量含量为100ppm~1000ppm。

进一步控制负极材料层中Ca元素的质量含量为10ppm~1000ppm或100ppm~1000ppm，有利于进一步综合的提升钠二次电池的存储性能和快充性能。

在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括粘结剂。粘结剂可包括丁苯橡胶（SBR）、聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酸钠（PAAS）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）、聚甲基丙烯酸（PMAA）及羧甲基壳聚糖（CMCS）中的至少一种。

在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括导电剂。导电剂可包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。

在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括其他助剂，例如增稠剂（如羧甲基纤维素钠（CMC-Na））等。

在一些实施方式中，可以通过以下方式制备负极极片：将上述用于制备负极极片的组分，例如负极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他组分分散于溶剂（例如去离子水）中，形成负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到负极极片。

[隔离膜]

在一些实施方式中，钠二次电池中还包括隔离膜。可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。

在一些实施方式中，隔离膜的材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同。

[钠二次电池]

在一些实施方式中，正极极片、负极极片和隔离膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件。

在一些实施方式中，钠二次电池可包括外包装。该外包装可用于封装上述电极组件及电解液。

在一些实施方式中，钠二次电池的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。钠二次电池的外包装也可以是软包，例如袋式软包。软包的材质可以是塑料，作为塑料，可列举出聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚丁二酸丁二醇酯等。

本申请对钠二次电池的形状可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。例如，图1是作为一个示例的方形结构的钠二次电池5。

在一些实施方式中，参照图2，外包装可包括壳体51和盖板53。其中，壳体51可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体51具有与容纳腔连通的开口，盖板53能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。正极极片、负极极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件52。电极组件52封装于所述容纳腔内。电解液浸润于电极组件52中。钠二次电池5所含电极组件52的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据具体实际需求进行选择。

在一些实施方式中，钠二次电池可以组装成电池模块，电池模块所含钠二次电池的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池模块的应用和容量进行选择。

图3是作为一个示例的电池模块4。参照图3，在电池模块4中，多个钠二次电池5可以是沿电池模块4的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个钠二次电池5进行固定。

可选地，电池模块4还可以包括具有容纳空间的外壳，多个钠二次电池5容纳于该容纳空间。

在一些实施方式中，上述电池模块还可以组装成电池包，电池包所含电池模块的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池包的应用和容量进行选择。

图4和图5是作为一个示例的电池包1。参照图4和图5，在电池包1中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块4。电池箱包括上箱体2和下箱体3，上箱体2能够盖设于下箱体3，并形成用于容纳电池模块4的封闭空间。多个电池模块4可以按照任意的方式排布于电池箱中。

另外，本申请还提供一种用电装置，所述用电装置包括本申请提供的钠二次电池、电池模块、或电池包中的至少一种。钠二次电池、电池模块、或电池包可以用作所述用电装置的电源，也可以用作所述用电装置的能量存储单元。所述用电装置可以包括移动设备（例如手机、笔记本电脑等）、电动车辆（例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等）、电气列车、船舶及卫星、储能系统等，但不限于此。

作为所述用电装置，可以根据其使用需求来选择钠二次电池、电池模块或电池包。

图6是作为一个示例的用电装置。该用电装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置对钠二次电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。

作为另一个示例的装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该装置通常要求轻薄化，可以采用钠二次电池作为电源。

实施例

以下，说明本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

一、制备方法

实施例1

1）电解液

在氩气气氛手套箱中（H₂O含量<10 ppm，O₂含量<1 ppm），将碳酸丙烯酯(PC)和碳酸甲乙酯(EMC)以30/70的质量比混合，并溶解1M NaPF₆钠盐，然后再加入第一添加剂（式 I-019）、第二添加剂二氟草酸硼酸钠和第三添加剂/>（式III-1），搅拌均匀，制备电解液。基于电解液的总质量计，第一添加剂式I-013所述结构的化合物的质量含量为1%，第二添加剂二氟草酸硼酸钠的质量含量为1%，第三添加剂式III-1所示结构的化合物的质量含量为1%。

2）正极极片的制备

Na_7/9Cu_2/9Fe_1/9Mn_2/3O₂（13%Cu）制备：将0.39M Na₂CO₃、0.22M CuO、0.06M Fe₂O₃、0.67M MnO₂前驱体以乙醇为分散剂在球磨机中球磨12h，待干燥后将混合均匀的粉末20MPa压片并900℃烧结12h便可得到，烧结后的粉末需要快速转移至手套箱中保存；

将上述正极活性材料Na_7/9Cu_2/9Fe_1/9Mn_2/3O₂、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比90：5：5在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀，获得正极浆料；将正极浆料以0.28g（干重）/1540.25mm²的量均匀涂敷在厚度为13μm的正极集流体铝箔上；将铝箔在室温晾干后转移至120℃烘箱干燥1h，然后经过冷压、分切得到正极极片。

3）负极极片的制备

负极材料制备：

负极活性材料：将生物质材料在含有氩气氛围的管式炉中800℃煅烧2h，然后分别用盐酸和去离子水洗涤并烘干，将其研磨后在氩气氛围的管式炉中1550℃煅烧4h得到硬碳；

负极极片制备：将上述负极活性材料硬碳、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶（SBR）、增稠剂羧甲基纤维素钠（CMC-Na）和CaO按照重量比90：4：4：2：0.014在去离子水溶剂体系中充分搅拌混合均匀，获得负极浆料；通过向负极浆料中添加CaO来调控负极片中不同梯度的Ca含量；将负极浆料以0.14g（干重）/1540.25mm²的量均匀涂覆在厚度为8μm的负极集流体铜箔上；将铜箔在室温晾干后转移至120℃烘箱干燥1h，然后经过冷压、分切得到负极极片。

4）隔离膜

以9μm的聚乙烯（PE）多孔聚合薄膜作为隔离膜。

5）电池的制备

将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正负极极片中间起到隔离正负极极片的作用，卷绕得到裸电芯，焊接极耳，将裸电芯置于外包装中，将上述制备的电解液注入到干燥后的电芯中，再经过封装、静置、化成、整形、容量测试等工序，获得实施例1的钠二次电池产品。

实施例2~36的二次电池和对比例1~9的二次电池与实施例1的钠二次电池制备方法相似，但是调整了电池极片的组成和产品参数，不同的产品参数详见表1-表3；

其中，实施例2~16可通过调整电解液中溶剂的含量从而对第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂的质量含量进行调整；

实施例17中的第一添加剂为（式I-013）；

实施例18中的第一添加剂为（式I-014）；

实施例19中的第一添加剂为（式I-022）；

实施例23中的第三添加剂为（式III-4）；

实施例24中的第三添加剂为（式III-6）；

实施例25中的第三添加剂为（式III-8）；

实施例26~30中含有不同质量含量Ca元素的负极材料层可通过负极极片制备过程中添加不同质量含量的CaO来调控；

实施例31~35含不同质量含量Cu元素的正极活性材料可通过调控烧结过程中前驱体Fe₂O₃、CuO、MnO₂、Na₂CO₃的化学计量比以及正极极片制备过程中不同含量Cu元素的正极材料的复配进行调控得到，具体如下：

Na_1/2Fe_1/2Mn_1/2O₂（0%Cu）制备：将0.25M Na₂CO₃、0.25M Fe₂O₃、0.5M MnO₂前驱体以乙醇为分散剂在球磨机中球磨12h，待干燥后将混合均匀的粉末20MPa压片并900℃烧结12h便可得到，烧结后的粉末需要快速转移至手套箱中保存；

Na_9/10Cu_2/5Fe_1/10Mn_1/2O₂（23%Cu）制备：将0.45M Na₂CO₃、0.4M CuO、0.05M Fe₂O₃、0.5M MnO₂前驱体以乙醇为分散剂在球磨机中球磨12h，待干燥后将混合均匀的粉末20MPa压片并900℃烧结12h便可得到，烧结后的粉末需要快速转移至手套箱中保存；

实施例31：将正极活性材料Na_1/2Fe_1/2Mn_1/2O₂、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比90：5：5在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀，获得正极浆料；将正极浆料以0.28g（干重）/1540.25mm²的量均匀涂敷在厚度为13μm的正极集流体铝箔上；将铝箔在室温晾干后转移至120℃烘箱干燥1h，然后经过冷压、分切得到正极极片；

实施例32：将正极活性材料50%Na_1/2Fe_1/2Mn_1/2O₂、50% Na_7/9Cu_2/9Fe_1/9Mn_2/3O₂、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比90：5：5在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀，获得正极浆料；将正极浆料以0.28g（干重）/1540.25mm²的量均匀涂敷在厚度为13μm的正极集流体铝箔上；将铝箔在室温晾干后转移至120℃烘箱干燥1h，然后经过冷压、分切得到正极极片；

实施例33：将正极活性材料50% Na_7/9Cu_2/9Fe_1/9Mn_2/3O₂、50% Na_9/10Cu_2/5Fe_1/10Mn_{1/ 2}O₂、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比90：5：5在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀，获得正极浆料；将正极浆料以0.28g（干重）/1540.25mm²的量均匀涂敷在厚度为13μm的正极集流体铝箔上；将铝箔在室温晾干后转移至120℃烘箱干燥1h，然后经过冷压、分切得到正极极片；

实施例34：将正极活性材料Na_9/10Cu_2/5Fe_1/10Mn_1/2O₂、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比90：5：5在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀，获得正极浆料；将正极浆料以0.28g（干重）/1540.25mm²的量均匀涂敷在厚度为13μm的正极集流体铝箔上；将铝箔在室温晾干后转移至120℃烘箱干燥1h，然后经过冷压、分切得到正极极片；

实施例35：将正极活性材料Na_9/10Cu_2/5Fe_1/10Mn_1/2O₂、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比90：5：5在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀，获得正极浆料；将正极浆料以0.28g（干重）/1540.25mm²的量均匀涂敷在厚度为13μm的正极集流体铝箔上；将铝箔在室温晾干后转移至120℃烘箱干燥1h，然后经过冷压、分切得到正极极片；

对比例8中的第一添加剂为碳酸乙烯酯；

对比例9中的第三添加剂为不包含碳碳双键的硫酸乙烯酯。

二、性能测试

1、负极极片/正极极片

1）、负极材料层中Ca元素含量的测定

参照EPA 6010D-2014利用电感耦合等离子体原子发射光谱法测试负极材料层中Ca元素的含量。

2）、正极活性材料中Cu元素含量的测定

参照EPA 6010D-2014 利用电感耦合等离子体原子发射光谱法测试正极材料层中Cu元素的含量，即正极活性材料中Cu元素的含量=正极材料层中Cu元素的含量/正极材料层中正极活性材料的质量含量。

2、电池

1）、高温低压下存储体积变化率

在25℃下，将实施例和对比例制备得到的新鲜钠二次电池搁置5分钟，以0.5C倍率恒流充电至4.0V，再恒压充电至电流小于等于0.05C，之后搁置5分钟，再以0.5C倍率恒流放电至1.5V，用排水法测试电池的体积V1；然后将电池放入70℃烘箱中，存放1个月后，将电池拿出来，测试体积为V2，因此在高温低压下电池的体积变化率为=（V2-V1）/V1×100%。

2）、高温高压下存储体积变化率

在25℃下，将实施例和对比例制备得到的新鲜钠二次电池搁置5分钟，以0.5C倍率恒流充电至4.0V，再恒压充电至电流小于等于0.05C，用排水法测试电池的体积V3；然后将电池放入70℃烘箱中，存放1个月后，将电池拿出来，测试体积为V4，因此在高温高压下电池的体积变化率为=（V4-V3）/V3×100%。

3）、-20℃下充电性能

三电极电池制作：首先制备磷酸钒钠参比电极，将活性材料磷酸钒钠、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯（PVDF）按重量比90：5：5在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀制成浆料，将浆料均匀涂敷在长度为10cm铝丝上（其中涂敷区域占1cm），100℃烘干后得到目标参比电极；在钠二次电池制备过程中，将上述参比电极放入负极极片-隔膜之间即可得到三电极电池；

-20℃快充能力测试：将上述含有参比的三电极电池在25℃下，以1C恒流充电至电压为4.0V，再恒压充电至电流小于等于0.05C，之后搁置5分钟，再以1C倍率恒流放电至1.5V，记录下放电容量为C1；然后将此电池放入-20℃环境下静止2h，0.1C恒流充电至电压为4.0V，获取负极电位相比参比电位为-3.377V之前时的充电容量为C2，电池的-20℃下充电性能=C2/C1×100%。

4）、直流阻抗

在25℃下，调整单体电池荷电状态至50%SOC，静置30min，记录此时的电池电压为U1(V)，采用4C放电10s，记录此时的电池电压为U2（V），对应电池的放电电流I(mA)为4×电池设计容量(mAh)。直流阻抗DCR(mΩ)=(U1-U2)/I。

5）、循环性能

在25℃下，将制备的电池以1C恒定电流充电至3.8V，然后以0.5C恒定电流充电至3.9V，接着再以0.2C恒定电流充电至4.0V，之后以4.0V恒压充电至电流降到0.05C，静置10min后，以1C恒定电流放电至1.5V，此为电池的首次充电/放电循环，此次的放电容量记为电池首次循环的放电容量（C0）；对上述同一个电池重复以上步骤，循环第800次后电池的放电容量（C1），循环300圈后的容量保持率=C1/C0×100%。对比例以及其他实施例的测试过程同上。

三、各实施例、对比例测试结果分析

按照上述方法分别制备各实施例和对比例的电池，电池参数参见下表1、下表2和下表3，并测量各项性能参数，结果见下表4。

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实施例1~35中的电解液均包括第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂包括式I-01所示结构的化合物、式I-013所示结构的化合物、式I-014所示结构的化合物、式I-019所示结构的化合物或式I-022所示结构的化合物，第二添加剂包括二氟草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸镁或二氟草酸硼酸铝，第三添加剂包括式III-1所示结构的化合物、式III-4所示结构的化合物、式III-6所示结构的化合物或式III-8所示结构的化合物，含有该电解液的钠二次电池均具有优异的存储性能、循环性能和快充性能。

从实施例1~25与对比例1的对比可见，包括第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂的电解液，有利于降低高温高压/高温低压下存储后钠二次电池体积膨胀率和钠二次电池的直流阻抗、以及提高其钠二次电池的充电性能和循环容量保持率。

从实施例1、7~14与对比例2，实施例1~5、11~19、23~25与对比例3，实施例1~10、17~22与对比例4的对比可见，相比于电解液包括第一添加剂、第二添加剂或第三添加剂，本申请中电解液同时包括第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂，有利于降低高温高压/低压下存储后钠二次电池体积膨胀率、以及提高其钠二次电池的充电性能和循环容量保持率。

从实施例1、11~14与对比例5，实施例1、7~10与对比例6，实施例1~5、17~19与对比例7的对比可见，相比于电解液包括第一添加剂、第二添加剂、第三添加剂中的至少两种，本申请中电解液同时包括第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂，有利于提升高温高压/低压下存储后钠二次电池体积膨胀率、以及提高其钠二次电池的循环容量保持率。

从实施例1、17~25与对比例8~9的对比可见，本申请同时含有第一添加剂式I-013、式I-014、式I-019或式I-022所示结构的化合物、第二添加剂二氟草酸硼酸盐和第三添加剂氟代碳酸酯类化合物，有利于降低高温高压/低压下存储后钠二次电池体积膨胀率和钠二次电池的直流阻抗、以及提高其钠二次电池的充电性能和循环容量保持率。

从实施例1~17中可见，控制含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与二氟草酸硼酸盐的质量比为0.2~500，以使钠二次电池具有较低的高温高压/低压下存储后体积膨胀率和直流阻抗、以及优异的充电性能和循环性能。进一步控制含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与二氟草酸硼酸盐的质量比为1~100。

从实施例1~17中可见，基于电解液的总质量计，控制含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量之和为0.1%~6%，以使钠二次电池具有较低的高温高压/低压下存储后体积膨胀率和直流阻抗、以及优异的充电性能和循环性能。基于电解液的总质量计，进一步控制含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量之和为0.5%~5%。

从实施例1~17中可见，控制二氟草酸硼酸盐与含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量比为0.2~100，以使钠二次电池具有较低的高温高压/低压下存储后体积膨胀率和直流阻抗、以及优异的充电性能和循环性能。进一步控制二氟草酸硼酸盐与含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量比为1~50。

从实施例1~17中可见，基于电解液的总质量计，控制含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物、二氟草酸硼酸盐、含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量的乘积为0.005×10^-6~10×10^-6，以使钠二次电池具有较低的高温高压/低压下存储后体积膨胀率和直流阻抗、以及优异的充电性能和循环性能。基于电解液的总质量计，进一步控制含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物、二氟草酸硼酸盐、含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量的乘积为0.01×10^-6~5×10^-6。

从实施例1~5中可见，基于电解液的总质量计，控制第一添加剂式I-019所示结构的化合物的质量含量为0.01%~5%，以使钠二次电池具有较低的高温高压/高温低压下存储后体积膨胀率和直流阻抗、以及优异的充电性能和循环性能。从实施例1、3~4与实施例1.5的对比可见，基于电解液的总质量计，进一步控制第一添加剂式I-019所示结构的化合物的质量含量为0.1%~3%，有利于进一步降低钠二次电池的直流阻抗，提升其快充性能和循环容量保持率。

从实施例1、7~10中可见，基于电解液的总质量计，控制第二添加剂二氟草酸硼酸钠的质量含量为0.01%~5%，以使钠二次电池具有较低的高温高压/高温低压下存储后体积膨胀率和直流阻抗、以及优异的充电性能和循环性能。从实施例1.7~8与实施例9~10的对比可见，基于电解液的总质量计，进一步控制第二添加剂二氟草酸硼酸钠的质量含量为0.1%~2%，有利于降低钠二次电池的高温高压下存储后体积膨胀率和直流阻抗，提升钠二次电池的充电性能。

从实施例1、11~14中可见，基于电解液的总质量计，控制第三添加剂式III-1所示结构的化合物的质量含量为0.01%~5%，以使钠二次电池具有较低的高温高压/高温低压下存储后体积膨胀率和直流阻抗、以及优异的充电性能和循环性能。从实施例1、12~13与实施例11的对比可见，进一步控制第三添加剂式III-1所示结构的化合物的质量含量为0.1%~2%，有利于进一步降低钠二次电池的直流阻抗，提升其快充性能和循环容量保持率。

从实施例1、17~25中可见，第一添加剂包括式I-01所示结构的化合物、式I-013所示结构的化合物、式I-014所示结构的化合物、式I-019所示结构的化合物或式I-022所示结构的化合物，第二添加剂包括二氟草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸镁或二氟草酸硼酸铝，第三添加剂包括式III-1所示结构的化合物、式III-2所示结构的化合物、式III-3所示结构的化合物或式III-9所示结构的化合物，均可使钠二次电池具有较低的高温高压/高温低压下存储后体积膨胀率和直流阻抗、以及优异的充电性能和循环性能。

从实施例1、26~29与实施例30的对比可见，控制电解液中第一添加剂的质量含量与负极材料层中Ca元素的质量含量之比大于等于1，有利于降低高温低压下存储后钠二次电池的体积膨胀率和直流阻抗、以及提高其钠二次电池的快充性能和循环容量保持率。

从实施例1、26~28中可见，控制负极材料层中Ca元素的质量含量为50ppm~3000ppm，以使钠二次电池具有较低的高温高压/高温低压下存储后体积膨胀率和直流阻抗、以及优异的充电性能和循环性能。从实施例1、26~27与实施例28的对比可见，进一步控制负极材料层中Ca元素的质量含量为50ppm~1000ppm，有利于进一步降低高温低压下存储后钠二次电池的体积膨胀率和直流阻抗、以及提高其钠二次电池的快充性能和循环容量保持率。

从实施例1、32~35与实施例31的对比可见，正极活性材料中引入Cu元素有利于提升钠二次电池的循环性能。

从实施例1、32~35中可见，控制电解液中第一添加剂的质量含量与正极活性材料中Cu元素的质量含量之比大于等于0.002，以使钠二次电池具有较低的高温高压/低压下存储后体积膨胀率和直流阻抗、以及优异的充电性能和循环性能。

从实施例1、32~34中可见，控制正极活性材料中Cu元素的质量含量为小于等于23%，以使钠二次电池具有较低的高温高压/高温低压下存储后体积膨胀率和直流阻抗、以及优异的充电性能和循环性能。从实施例1、32~33与实施例34的对比可见，控制正极活性材料中Cu元素的质量含量为6.5%~18%，有利于进一步降低高温低压/高温高压下存储后钠二次电池的体积膨胀率和直流阻抗、以及提高其钠二次电池的快充性能。

需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。

Claims (27)

1.一种钠二次电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片和电解液，所述电解液包括第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂，所述第一添加剂包括含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物，所述第二添加剂包括二氟草酸硼酸盐，所述第三添加剂包括含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物，

所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物包括式I-1所示结构的化合物、式I-2所示结构的化合物中的至少一种，

式I-1， />式I-2，

式I-1中，R₁包括或/>，R₂、R₃各自独立地包括/>、氢原子、C1-C6的烷基，卤素原子，C1-C3卤代烷基、C1-C3烷氧基、C1-C3卤代烷氧基、C1-C3的烯烃基、酯基、氰基、磺酸基中的至少一种，且R₂、R₃中至少一个包括/>，R₄包括/>、/>、/>、/>中的至少一种，R₅、R₆各自独立地包括/>、氢原子、C1-C6的烷基，卤素原子，C1-C3卤代烷基、C1-C3烷氧基、C1-C3卤代烷氧基、C1-C3的烯烃基、酯基、氰基、磺酸基中的至少一种；

式I-2中，R₇包括或/>，R₈包括/>、/>、/>、/>中的至少一种，R₉包括C、、/>中的至少一种，R₁₄包括单键、C1-C6烷基，C1-C6醚基、C1-C3烷氧基中的至少一种，R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃各自独立地包括单键、C1-C3亚烷基中的至少一种；和/或

所述二氟草酸硼酸盐包括式II所示化合物，

(F₂C₂O₄B)_yM^y+ 式II，

式II中，M^y+包括Li⁺、Na⁺、K⁺、Rb⁺、Cs⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺、Fe²⁺、Ni²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Ni³⁺中的一种或多种，y=1、2或3；和/或

所述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物包括式III所示结构的化合物，

式III，

式III中，R₁₅包括亚烷基、烷氧基、羰基、卤代亚烷基中的至少一种，R₁₆、R₁₇各自独立地包括氢原子、C1-C6的烷基，卤素原子、C1-C3卤代烷基、C1-C3烷氧基、C1-C3卤代烷氧基、苯基、氨基、胺基、硅烷基、C1-C3的烯烃基、酯基、氰基、磺酸基中的至少一种；

基于所述电解液的总质量计，所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物的质量含量为0.01%~5%，所述二氟草酸硼酸盐的质量含量为0.01%~5%，所述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量为0.01%~5%；

所述负极极片包括负极集流体和位于所述负极集流体至少一侧的负极材料层，所述负极材料层包括Ca元素；

所述电解液中所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物的质量含量与所述负极材料层中Ca元素的质量含量之比大于等于1，所述Ca元素的质量含量为基于所述负极材料层的总质量计。

2.根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，式I-1中，R₁包括或/>，R₂、R₃各自独立地包括/>、氢原子、C1-C6的烷基、卤素原子中的至少一种，且R₂、R₃中至少一个包括/>，R₄包括/>、/>、/>、/>中的至少一种，R₅、R₆各自独立地包括氢原子、C1-C6的烷基、卤素原子中的至少一种；和/或

式I-2中，R₇包括或/>，R₈包括/>、/>、/>、/>中的至少一种，R₉包括C、中的至少一种，R₁₄包括单键、C1-C6烷基，C1-C6醚基中的至少一种，R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃各自独立地包括单键、C1-C3亚烷基中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物包括、/>、/>、、/>、/>、/>、、/>、/>、/>、/>、、/>、/>、/>、、/>、/>、/>、、/>、/>、/>、、/>、/>、/>、/>、/>、、/>、/>、/>、/>、/>中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物包括、/>、/>、中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，式II中，M^y+包括Li⁺、Na⁺中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，式III中，R₁₅包括亚烷基、羰基、卤代亚烷基中的至少一种，R₁₆、R₁₇各自独立地包括氢原子、C1-C6的烷基，卤素原子，C1-C3烷氧基、苯基、氨基、硅烷基中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，所述式III所示结构包括、、/>、/>、/>、/>、/>、、/>、/>、/>中的至少一种。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的钠二次电池，其特征在于，所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与所述二氟草酸硼酸盐的质量比为0.2~500。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的钠二次电池，其特征在于，所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与所述二氟草酸硼酸盐的质量比为1~100。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的钠二次电池，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与所述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量之和为0.1%~6%。

11.根据权利要求1至7中任一项所述的钠二次电池，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物与所述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量之和为0.5%~5%。

12.根据权利要求1至7中任一项所述的钠二次电池，其特征在于，所述二氟草酸硼酸盐与所述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量比为0.2~100。

13.根据权利要求1至7中任一项所述的钠二次电池，其特征在于，所述二氟草酸硼酸盐与所述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量比为1~50。

14.根据权利要求1至7中任一项所述的钠二次电池，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物、所述二氟草酸硼酸盐、所述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量的乘积为0.005×10^-6~10×10^-6。

15.根据权利要求1至7中任一项所述的钠二次电池，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物、所述二氟草酸硼酸盐、所述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量的乘积为0.01×10^-6~5×10^-6。

16.根据权利要求1至7中任一项所述的钠二次电池，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述含有硫酸基团和/或亚硫酸基团的环状酯类化合物的质量含量为0.1%~3%。

17.根据权利要求1至7中任一项所述的钠二次电池，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述二氟草酸硼酸盐的质量含量为0.1%~2%。

18.根据权利要求1至7中任一项所述的钠二次电池，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量为0.1%~2%。

19.根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，所述正极极片包括正极集流体和位于所述正极集流体至少一侧的正极材料层，所述正极材料层还包括正极活性材料，所述正极活性材料包括层状过渡金属氧化物。

20.根据权利要求19所述的钠二次电池，其特征在于，所述层状过渡金属氧化物包括Na_aM_bFe_cO₂，M包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、W、Pb中的至少一种，0.67<a<1.1，0.5<b<1，0<c<0.5。

21.根据权利要求19或20所述的钠二次电池，其特征在于，所述正极材料层包括含有Cu元素的层状过渡金属氧化物；

所述电解液中所述含有碳碳双键的磺酸内酯类化合物的质量含量与所述正极活性材料中Cu元素的质量含量之比大于等于0.002，所述Cu元素的质量含量为基于所述正极活性材料的总质量计。

22.根据权利要求21所述的钠二次电池，其特征在于，基于所述正极活性材料的总质量计，所述正极活性材料中Cu元素的质量含量小于等于23%。

23.根据权利要求21所述的钠二次电池，其特征在于，基于所述正极活性材料的总质量计，所述正极活性材料中Cu元素的质量含量为5%~20%。

24.根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，基于所述负极材料层的总质量计，所述负极材料层中Ca元素的质量含量为1ppm~3000ppm。

25.根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，基于所述负极材料层的总质量计，所述负极材料层中Ca元素的质量含量为50ppm~1000ppm或100ppm~1000ppm。

26.根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，所述负极材料层还包括负极活性材料，所述负极活性材料包括硬碳、锡合金、金属氧化物中的一种或多种。

27.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求1至26中任一项所述的钠二次电池。