CN118198515B - 电池及储能装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池及储能装置。该电池包括：电芯；终止胶带，粘接在电芯的终止部位，包括基材和设于基材上的粘接层，基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯基材；非水电解液，用于浸润粘接有终止胶带的电芯，包括：浓度为0.5～1.2mol/L的六氟磷酸钠；有机溶剂，有机溶剂包括第一有机溶剂和第二有机溶剂，第一有机溶剂包括碳酸酯和/或羧酸酯，第二有机溶剂包括醚类溶剂，第一有机溶剂在非水电解液中的质量百分比为45～70wt％，第二有机溶剂在非水电解液中的质量百分比为15～40wt％；添加剂，添加剂包括第一添加剂，第一添加剂包括二氟磷酸钠，第一添加剂在非水电解液中的质量百分比为0.4～1.2wt％。

Description

电池及储能装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池及储能装置。

背景技术

终止胶带是指电池生产过程中，用于粘接在电芯终止部位等处的胶带，通常用于起到绝缘、固定等作用，是确保电池安全稳定运输和使用的重要结构。

目前的终止胶带通常是在有机基材上设置粘接层而得到。其中，基材所选择的有机材料会在一些有机溶剂类型的电解液中浸泡一段时间后会因发生反应而分解，这种现象会造成电池自放电，对电池的电化学性能带来不良影响，缩短电池的使用寿命，甚至带来潜在的安全隐患。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请公开一种电池及储能装置，以解决聚对苯二甲酸乙二醇酯作为基材的终止胶带不够稳定以及因此对电池带来一系列影响的问题。

第一个方面，本申请提供一种电池，所述电池包括：

电芯；

终止胶带，所述终止胶带粘接在所述电芯的终止部位，所述终止胶带包括基材和设于所述基材上的粘接层，所述基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯基材；

非水电解液，所述非水电解液用于浸润粘接有所述终止胶带的所述电芯，所述非水电解液包括：

钠盐，所述钠盐包括六氟磷酸钠，所述钠盐的浓度为0.5mol/L～1.2mol/L；

有机溶剂，所述有机溶剂包括第一有机溶剂和第二有机溶剂，所述第一有机溶剂包括碳酸酯和/或羧酸酯，所述第二有机溶剂包括醚类溶剂，所述第一有机溶剂在所述非水电解液中的质量百分比为45wt％～70wt％，所述第二有机溶剂在所述非水电解液中的质量百分比为15wt％～40wt％；

添加剂，所述添加剂包括第一添加剂，所述第一添加剂包括二氟磷酸钠，所述第一添加剂在所述非水电解液中的质量百分比为0.4wt％～1.2wt％。

进一步地，所述第一添加剂在所述非水电解液中的质量百分比为0.4wt％～0.8wt％。

进一步地，所述第二有机溶剂在所述非水电解液中的质量百分比为15wt％～20wt％。

可选地，所述醚类溶剂包括四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚或二乙二醇二乙醚中的一种或多种。

优选地，所述醚类溶剂为四氢呋喃。

可选地，所述第一有机溶剂包括碳酸酯时，所述碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯中的一种或多种。

可选地，所述第一有机溶剂包括羧酸酯时，所述羧酸酯包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸丙酯或丙酸甲酯中的一种或多种。

进一步地，在所述非水电解液中，所述添加剂还包括第二添加剂，所述第二添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯或亚硫酸乙烯酯中的一种或多种，所述第二添加剂在所述非水电解液中的质量百分比为0.01wt％～10wt％。

可选地，所述第二添加剂包括氟代碳酸乙烯酯。

进一步地，所述电芯的终止部位的中间区域粘接有所述终止胶带。

第二个方面，本申请实施例提供一种储能装置，所述储能装置包括如第一个方面所述的电池。

相较于现有技术，本申请的有益效果如下：

本申请通过在电池的非水电解液中，添加有特定质量百分比的二氟磷酸钠作为第一添加剂，并且有机溶剂除了碳酸酯和/或羧酸酯，还包括醚类溶剂，通过醚类溶剂与二氟磷酸钠的协同配合，能够提高PET基材的终止胶带在上述非水电解液中的稳定性，进而提高电池使用寿命，降低电池使用过程中的安全隐患。在此基础上，还能兼具良好的首次库伦效率、更优的低温循环性能和倍率性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要的使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例电池中电芯的结构示意图；

图2是本申请一实施例的户用储能系统的结构示意图；

图3是本申请一实施例的储能系统的结构示意图；

图4是本申请实施例和对比例的终止胶带在非水电解液中浸泡第一天的外观图；

图5是本申请实施例和对比例的终止胶带在非水电解液中浸泡第二十天的外观图；

图6是将实施例1的电池拆解后的电芯图；

图7是将对比例1的电池拆解后的电芯图；

图8是将对比例2的电池拆解后的电芯图；

图9是对比例1、对比例2和实施例1电芯的交流阻抗曲线图。

附图标记：1、电芯；2、终止胶带；100、储能系统；10、储能装置；20、电能转换装置；30、第一用户负载；40、第二用户负载；50、高压电缆；60、第一电能转换装置；70、第二电能转换装置。

具体实施方式

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面将结合实施例对本申请的技术方案作进一步的说明。

在电池中，终止胶带通常是在有机基材上采用聚对苯二甲酸乙二醇酯作为基材(以下简称PET基材)，并在该基材上涂覆耐电解液的粘接层制成。一种有机基材是聚对苯二甲酸乙二醇酯基材(以下简称PET基材)，这种终止胶带由于具有良好的力学性能、电学性能和较合理的成本而被广泛利用。

然而申请人在研究过程中意外地发现，采用PET基材的终止胶带与特定类型的电解液之间容易发生反应，导致PET基材的终止胶带稳定性变差。具体是，PET基材的终止胶带在采用碳酸酯和/或羧酸酯作为有机溶剂、六氟磷酸钠作为钠盐的非水电解液中浸泡一段时间后会出现絮状碎片和变色等现象。进一步研究后申请人意识到，主要是非水电解液中的碳酸酯和/或羧酸酯参与成膜反应过程中生成的产物会导致PET基材分解，以及非水电解液中的钠盐六氟磷酸钠水解过程所生成的产物也会加剧PET基材分解。

由于创造性地发现了产生上述问题的根本原因，本申请提出一种对电池的改进方案来解决上述问题，在电池使用上述PET基材的终止胶带、非水电解液使用碳酸酯和/或羧酸酯作为有机溶剂和六氟磷酸钠作为钠盐的前提下，通过对电解液的配方改进，针对性地克服PET基材的终止胶带在碳酸酯和/或羧酸酯有机溶剂和六氟磷酸钠作用下容易发生分解的问题，进而促使PET基材的终止胶带能够更加稳定地发挥粘接作用，使得这种力学性能和电学性能良好、成本更合理的终止胶带具有更广泛地适用性。除此之外，上述改进还能够使电池兼顾良好的首次库伦效率、低温循环性能和倍率性能等电化学性能。

第一个方面，本申请实施例提供一种电池来改善终止胶带中PET基材不够稳定的问题。

结合图1所示，图1是申请实施例电池中电芯的结构示意图。本申请实施例的电池包括电芯1、终止胶带2和非水电解液。

其中，电芯1包括正极极片、负极极片和隔膜，可以将隔膜设置在正极极片与负极极片之间，通过卷绕工艺或者叠片工艺来制得电芯1。以卷绕工艺制得的电芯1为例，卷绕的末端可以理解为电芯1的终止部位，在该终止部位需要粘接终止胶带2，以牢牢固定正极极片、隔膜和负极极片的组装，并起到一定绝缘作用。另外，该电池优选为钠离子电池。

其中，电池的终止胶带2包括基材和设于基材上的粘接层，例如将耐电解液的聚丙烯酸粘接层涂覆在基材上得到终止胶带2。本申请实施例的终止胶带2的基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯基材，即PET基材。

由于粘接有终止胶带的电芯浸润在电解液中，因此终止胶带也不可避免地浸泡在电解液中。如前文所述，申请人发现采用PET基材的终止胶带在采用碳酸酯和/或羧酸酯作为有机溶剂、六氟磷酸钠作为钠盐的非水电解液中浸泡后性质不稳定，会造成电池自放电现象，导致电池寿命缩短以及存在安全隐患的问题，因此本申请实施例对电池的非水电解液进行了改进，使PET基材的终止胶带在采用碳酸酯和/或羧酸酯作为有机溶剂、六氟磷酸钠作为钠盐的非水电解液中浸泡也仍具有较高的稳定性，并在此基础上兼具良好的首次库伦效率、更优异的低温循环性能和倍率性能。

本申请实施例中非水电解液用于浸润粘接有终止胶带的电芯，该非水电解液包括：

钠盐，所述钠盐包括六氟磷酸钠，所述钠盐的浓度为0.5mol/L～1.2mol/L；

有机溶剂，所述有机溶剂包括第一有机溶剂和第二有机溶剂，所述第一有机溶剂包括碳酸酯和/或羧酸酯，所述第二有机溶剂包括醚类溶剂，所述第一有机溶剂在所述非水电解液中的质量百分比为45wt％～70wt％，所述第二有机溶剂在所述非水电解液中的质量百分比为15wt％～40wt％；

添加剂，所述添加剂包括第一添加剂，所述第一添加剂包括二氟磷酸钠，所述第一添加剂在所述非水电解液中的质量百分比为0.4wt％～1.2wt％。

上述非水电解液中，添加有特定质量百分比的二氟磷酸钠作为第一添加剂，并且有机溶剂除了碳酸酯和/或羧酸酯，还包括特定质量百分比的醚类溶剂，通过这些用量的醚类溶剂与二氟磷酸钠的协同配合，能够提高PET基材的终止胶带在上述非水电解液中的稳定性，进而提高电池使用寿命，降低电池使用过程中的安全隐患。在此基础上，还能兼具良好的首次库伦效率、更优的低温循环性能和倍率性能。

一方面，第一添加剂二氟磷酸钠能够抑制钠盐六氟磷酸钠的水解，以抑制PET基材发生分解。而六氟磷酸钠的水解之所以会对PET基材造成影响，是因为六氟磷酸钠的水解产物五氟化磷是一种强路易斯酸，具有很高的反应活性，能够催化烯烃类聚合，生成含氟聚合物，导致电解液变色并加剧PET的分解。因此，本申请实施例通过第一添加剂二氟磷酸钠抑制六氟磷酸钠的水解，能够抑制五氟化磷的产生，进而有效抑制了PET基材的分解。

另一方面，醚类溶剂与非水电解液中的Na⁺结合后，LUMO能级显著降低，醚类溶剂能够优先于酯类溶剂(碳酸酯和/或羧酸酯)在正负极片参与成膜反应，进而因醚类溶剂优先参与成膜形成致密的SEI膜，故能够有效抑制因碳酸酯和/或羧酸酯反应导致的PET基材分解。此外，由于第一添加剂二氟磷酸钠具有比有机溶剂和钠盐六氟磷酸钠更低的氧化还原电位，能够参与形成更加稳定的SEI膜，因此二氟磷酸钠与醚类溶剂的共同作用可有效抑制碳酸酯和/或羧酸酯的分解与成膜反应，进而抑制PET基材的分解。

而碳酸酯和/或羧酸酯之所以会对PET基材造成影响，是因为碳酸酯和/或羧酸酯在痕量水作用下分解产生醇类，并在负极极片处还原生成醇钠物质，从而利用醇类和醇钠物质参与负极极片的成膜反应。然而正因醇类和醇钠物质的产生，导致终止胶带中的PET基材会在醇类和醇钠物质的作用下解聚为一些含有苯环的酯类物质。例如以碳酸酯为碳酸二甲酯为例，其水解产生甲醇和二氧化碳，并在负极极片处还原生成甲醇钠和一氧化碳。甲醇和甲醇钠会促使PET解聚为对苯二甲酸二甲酯。新生成的对苯二甲酸二甲酯能够在正负极片之间扩散穿梭，并通过氧化还原反应传输电子，导致钠离子在没有外部电流存在的情况下从负极转移到正极，缩短了电池使用寿命，并带来严重的安全隐患。

可见本申请实施例通过醚类溶剂与二氟磷酸钠的共同作用，能够抑制了碳酸酯和/或羧酸酯的分解和参与成膜，进而抑制醇类和醇钠物质的产生，从而有效抑制PET在醇类和醇钠物质作用下的分解。再加上二氟磷酸钠对六氟磷酸钠水解的抑制作用，进一步提高终止胶带的PET基材的稳定性。

在此基础上，本申请通过引入适量的醚类溶剂和第一添加剂二氟磷酸钠，形成薄而致密的固态电解质界面层，利于降低电荷转移阻抗，减少对非水电解液中其他添加剂的消耗；不仅如此，由于二氟磷酸钠抑制了六氟磷酸钠的水解，同时提供的阴离子与有机溶剂分子结合，使得更多钠盐中的钠离子能够从第一溶剂化壳层中脱离，增强了非水电解液的去溶剂化作用，使电池表现出更高的首次库伦效率、更优异的低温循环性能和倍率性能。尤其是，随着醚类溶剂用量的增加，能够有效提高电池的低温循环性能。

其中，第一有机溶剂在非水电解液中的质量百分比为45wt％～70wt％包括该数值范围内的任一点值。示例性地，第一有机溶剂在非水电解液中的质量百分比为45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％或70wt％。第二有机溶剂在非水电解液中的质量百分比为15wt％～40wt％包括该数值范围内的任一点值。示例性地，第二有机溶剂在非水电解液中的质量百分比为15wt％、18wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％或40wt％。第一添加剂在非水电解液中的质量百分比为0.4wt％～1.2wt％包括该数值范围内的任一点值。示例性地，第一添加剂在非水电解液中的质量百分比为0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1.0wt％、1.1wt％或1.2wt％。

优选地，第一添加剂在非水电解液中的质量百分比为0.4wt％～0.8wt％。二氟磷酸钠的用量进一步控制在上述范围内，一方面是该用量范围内的二氟磷酸钠在非水电解液体系中具有更好的溶解效果，另一方面是该用量范围内的二氟磷酸钠与醚类溶剂共同作用来抑制PET基材发生反应的效果更好，利于进一步提高终止胶带中PET基材的稳定性。此外，进一步控制第一添加剂在非水电解液中的质量百分比为0.6wt％～0.8wt％时，还能够优化电池的首次库伦效率、低温循环稳定性和倍率性能等电化学性能，尤其是能显著提高电池的倍率性能。

优选地，第二有机溶剂在非水电解液中的质量百分比为15wt％～20wt％。醚类溶剂的用量进一步控制在上述范围内，能够更好地抑制终止胶带中PET基材发生反应，利于进一步提高终止胶带中PET基材的稳定性。

可选地，醚类溶剂包括四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚或二乙二醇二乙醚中的一种或多种。这些醚类溶剂在二氟磷酸钠的协同作用下，能够很好地优先于碳酸酯和/或羧酸酯参与负极的成膜反应，形成更加致密的SEI膜，以达到抑制碳酸酯和/或羧酸酯参与成膜反应、产生醇类和醇钠物质的目的。

优选地，醚类溶剂为四氢呋喃。由于四氢呋喃具有更强的去溶剂化作用，能够优先在第一溶剂化壳层处与钠离子结合，作为形成SEI膜的主要成分，从而更有效地抑制碳酸酯和/或羧酸酯溶剂的进一步反应。

可以理解的是，溶剂化壳层是指电池中的溶剂分子在极片表面形成的溶剂分子吸附层。其中，极片表面紧邻的那一层溶剂分子为第一溶剂化壳层，在第一溶剂化壳层之外还具有第二溶剂化壳层。在溶剂化壳层中，非水电解液中的钠离子与溶剂分子结合后脱离溶剂会存在一定难度，而本申请实施例优选采用四氢呋喃作为醚类溶剂时，其较强的去溶剂化作用则有利于钠离子从溶剂中释放。这样，由于四氢呋喃能够优先在第一溶剂化壳层处接触到钠离子，故能够在负极极片表面优先参与形成SEI膜的反应，以达到更好地抑制碳酸酯和/或羧酸酯水解的目的，并通过对碳酸酯和/或羧酸酯水解的有效抑制，达到抑制PET基材发生反应、提高PET基材稳定性的最终目的。

可选地，第一有机溶剂包括碳酸酯时，碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯中的一种或多种。

可选地，第一有机溶剂包括羧酸酯时，羧酸酯包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸丙酯或丙酸甲酯中的一种或多种。

上述这些酯类有机溶剂因具有良好的溶解性和稳定性，能够与非水电解液的其他组分有效相容，且组分之间不易发生反应，因此具有较广泛的适用性，可适用于多种电池中。虽然上述这些酯类有机溶剂在痕量水作用下的分解产物会导致PET基材的解聚，但由于本申请实施例在非水电解液中加入了醚类溶剂作为第二有机溶剂，同时采用特定用量的二氟磷酸钠作为第一添加剂，因而能够弥补上述这些酯类有机溶剂的不足之处，使这些酯类有机溶剂的应用限制更少。

需要说明的是，痕量水是指电解液或者电池中含有极少的水分，这些水分可能是原材料中的水分残留或者在制备过程中的水分吸附引起的。虽然非水电解液的制备过程中会通过各种手段去除水分含量，但实际无法去除全部水分，因此即便是对于非水电解液来说，痕量水的存在也是合理的、不可避免的。

进一步地，在本申请实施例的非水电解液中，添加剂还包括第二添加剂，第二添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯或亚硫酸乙烯酯中的一种或多种，第二添加剂在非水电解液中的质量百分比为0.01wt％～10wt％。示例性地，第二添加剂在非水电解液中的质量百分比为0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、5wt％、8wt％、9wt％或10wt％。上述第二添加剂作为成膜添加剂，能够辅助第一添加剂，促进更好的成膜效果。

优选地，所述第二添加剂包括氟代碳酸乙烯酯。

在第一添加剂二氟磷酸钠促使醚类溶剂优先于碳酸酯和/或羧酸酯参与极片成膜反应的情况下，氟代碳酸乙烯酯也能够优先于碳酸酯和/或羧酸酯参与成膜反应，故能够更进一步抑制因碳酸酯和/或羧酸酯分解而对终止胶带中PET基材的影响。

另外，本申请实施例的电芯外部可以通过硬壳包装，例如硬塑料壳、铝壳或钢壳；也可以是软包，例如聚丙烯塑料外包装。优选地，电池为软包电池。软包电池整体较为柔软，PET基材的终止胶带具有更匹配于软包电池的韧性和贴合性，使终止胶带能够紧密地贴合在电芯的终止部位，提供有效的绝缘和保护。也因此，使得本申请实施例对非水电解液的改进，能够更好地满足PET基材的终止胶带在软包电池中的使用。

另外，终止胶带在电芯的终止部位的粘贴方式可以有多种。以软包电池为例，在一种可选的实施方式中，可以沿电芯的高度方向，在电芯的终止部位粘贴一条完整的终止胶带，由此将终止部位固定住。在另一种可选的实施方式中，参阅回图1，可以在电芯1的终止部位粘贴多段终止胶带2，例如分别在终止部位的中间区域、顶部区域、底部区域分别粘贴终止胶带2，且终止胶带2的粘贴方向垂直于电芯1的高度方向。通过这种粘贴方式可以使电芯1的终止部位的粘贴更为牢靠。

优选地，在电芯的终止部位的中间区域粘结有终止胶带。对于需要被牢固粘贴的终止部位来说，终止部位的中间区域是最重要、也是最需要牢固粘贴的位置，只有中间区域被终止胶带牢固粘贴住，才能保证电芯的稳定可靠。虽然申请人在研究过程中发现，比起粘接于电芯的终止部位的顶部区域和底部区域的终止胶带，粘接在终止部位的中间区域的终止胶带在非水电解液中浸泡后的反应程度更严重(例如变色更为明显)，但由于本申请实施例在非水电解液中加入了醚类溶剂作为第二有机溶剂，同时采用特定用量的二氟磷酸钠作为第一添加剂，因而能够保证终止部位中间区域的采用PET基材的终止胶带的性能稳定性，进而确保对终止部位中间区域的粘接可靠性。

第二个方面，本申请实施例提供一种储能装置，该储能装置包括如第一个方面所述的电池。

以电化学储能为例，本申请实施例提供一种储能装置，储能装置内设有一组化学电池，主要是利用电池内的化学元素做储能介质，充放电过程伴随储能介质的化学反应或者变化，简单说就是把风能和太阳能产生的电能存在化学电池中，在外部电能的使用达到高峰时再将存储的电量释放出来使用，或者转移给电量紧缺的地方再使用。

目前的储能(即能量存储)应用场景较为广泛，包括发电侧储能、电网侧储能以及用电侧储能等方面，对应的储能装置的种类包括有：

(1)应用在风电、光伏电站侧的大型储能电站，其可以协助可再生能源发电满足并网要求，同时提高可再生能源利用率；储能电站作为电源侧中优质的有功/无功调节电源，实现电能在时间和空间上的负荷匹配，增强可再生能源消纳能力，减少瞬时功率变化，减少对电网的冲击，改善新能源发电消纳问题并在电网系统备用、缓解高峰负荷供电压力和调峰调频方面意义重大；

(2)应用在电网侧的储能集装箱，功能主要为调峰、调频、缓解电网阻塞调峰方面，可实现对用电负荷的削峰填谷，即在用电负荷低谷时对储能电池充电，在用电负荷高峰时段将存储的电量释放，从而实现电力生产和消纳之间的平衡；

(3)应用于用电侧的小型储能柜，功能主要为电力自发自用、峰谷价差套利、容量费用管理以及提高供电可靠性。根据应用场景的不同，用电侧储能可以分为工商业储能柜、户用储能装置、储能充电桩等，其一般与分布式光伏配套使用。工商业用户可利用储能进行谷峰价差套利和容量费用管理。在实施峰谷电价的电力市场中，通过低电价时给储能系统充电，高电价时储能系统放电，实现峰谷电价差套利，降低用电成本。此外，适用两部制电价的工业企业，可以利用储能系统在用电低谷时储能，在高峰负荷时放电，从而降低尖峰功率及申报的最大需求量，达到降低容量电费的目的。户用光伏配储可以提高电力自发自用水平。因高昂电价以及较差的供电稳定性，从而拉动户用光伏装机需求。考虑到光伏在白天发电，而用户一般在夜间负荷较高，通过配置储能可以更好地利用光伏电力，提高自发自用水平，同时降低用电成本。另外，通信基站、数据中心等领域需要配置储能，用于备用电源。

请参见图2，图2是本申请一实施例的户用储能系统100的结构示意图，本申请提供一种户用储能系统100，该户用储能系统100包括电能转换装置20(光伏板)、第一用户负载30(路灯)、第二用户负载40(例如空调等家用电器)等以及储能装置10，储能装置10为小型储能箱，可通过壁挂方式安装于室外墙壁。具体的，光伏板可以在电价低谷时期将太阳能转换为电能，储能装置10用于储存该电能并在电价高峰时供给路灯和家用电器进行使用，或者在电网断电/停电时进行供电。

请参见图3，图3为本申请一实施例的储能系统100的结构示意图，且本申请图6实施例以发/配电侧共享储能场景为例进行说明，本申请储能装置10并不限定于其发/配电侧储能场景。

本申请提供了一种储能系统100，储能系统100包括：高压电缆50、第一电能转换装置60、第二电能转换装置70及本申请提供的储能装置10。发电情况下，第一电能转换装置60及第二电能转换装置70用于将其它形式的能源转换为电能，与高压线缆连接并供给配网用电侧使用，当用电负荷较低，第一电能转换装置60、第二电能转换装置70发电过剩时，将多发的电量储存至储能装置10，减少弃风、弃光率，改善新能源发电消纳问题；在用电负荷高位时，电网下达指令，将储能装置10储存的电量协同高压电缆50采用并网模式传输电能供给用电侧使用，为电网运行提供调峰、调频、备用等多种服务，充分发挥电网调峰的作用，促进电网削峰填谷，缓解电网供电压力。

可选地，第一电能转换装置60及第二电能转换装置70可将太阳能、光能、风能、热能、潮汐能、生物质能及机械能等中的至少一种转换为电能。

储能装置10的数量可以为多个，多个储能装置10相互串联或并联，多个储能装置10采用隔离板(图未示)进行支撑及电连接。本实施例中，“多个”是指两个及两个以上。储能装置10外部还可以设有储能箱，用于收容储能装置10。

可选地，储能装置10可包括但不限于单体电池、电池模组、电池包、电池系统等。本申请实施例提供的储能装置10的实际应用形态可以为但不限于为所列举产品，还可以是其他应用形态，本申请实施例不对储能装置10的应用形态做严格限制。本申请实施例仅以储能装置10为多芯电池为例进行说明。当该储能装置10为单体电池时，储能装置10可以为圆柱电池、方形电池等中的至少一种。

下面将结合具体的实施例以及实验数据对本申请的方案做进一步介绍。

实施例1

本实施例提供一种电池，具体制备如下。

<终止胶带制备>

将耐非水电解液的聚丙烯酸粘接层涂覆在PET基材上，得到终止胶带，终止胶带的尺寸规格：厚度0.05mm×宽度5.00mm。

<非水电解液制备>

在含水量小于10ppm的环境下，将钠盐六氟磷酸钠、第一添加剂二氟磷酸钠、第二添加剂氟代碳酸乙烯酯溶解于有机溶剂中配置成非水电解液。其中，有机溶剂包括第一有机溶剂和第二有机溶剂，第一有机溶剂包括碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯，第二有机溶剂为四氢呋喃。

在该非水电解液中，钠盐六氟磷酸钠的浓度为1.0mol/L(占非水电解液的质量百分比约为14％)，第一添加剂二氟磷酸钠占非水电解液的质量百分比为0.6wt％，第二添加剂氟代碳酸乙烯酯占非水电解液的质量百分比为2.0wt％，碳酸乙烯酯在非水电解液中的质量百分比约为25.02wt％，碳酸二乙酯在非水电解液中的质量百分比约为41.70wt％，四氢呋喃在非水电解液中的质量百分比约为16.68wt％。

<正极极片制备>

将磷酸铁锂、乙炔黑、聚偏氟乙烯按重量比97:1:2的比例溶于N-甲基吡咯烷酮溶液中，形成正极浆料。采用铝箔作为正极集流体，将正极浆料涂覆于正极集流体上，经过干燥、冷压、模切之后得到正极极片。

<负极极片制备>

将石墨、乙炔黑、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠依照重量比例95:2:2:1的比例溶于去离子水中，搅拌得到负极浆料。采用铜箔作为负极集流体，将负极浆料涂覆于负极集流体上，经过干燥、冷压、模切后得到负极极片。

<隔膜制备>

以厚度为16μm的聚乙烯多孔聚合薄膜作为隔膜。

<电池组装>

将上述制备得到的正极极片、电池隔膜、负极极片依顺序堆叠，使隔膜处于正极极片与负极极片中间起到隔离作用，卷绕得到裸电芯，在电芯的终止部位(即电芯的收尾端)用上述终止胶带分别粘贴住终止部位的中间区域、顶部区域和底部区域，然后将电芯装入聚丙烯塑料外包装，并注入电解液，经真空封装、静置、化成、整形等工序，得到软包电池。

本申请提供多个数量的实施例1电池，以分别进行电池拆解、成分分析、充放电测试等不同性能测试。

实施例2～实施例4

除了在<非水电解液制备>中，按照表1调整第一添加剂、第一有机溶剂和第二有机溶剂的用量之外，其余与实施例1相同。

实施例5～实施例8

除了在<非水电解液制备>中，按照表1调整第二有机溶剂和第一有机溶剂的用量之外，其余与实施例1相同。

实施例9～实施例10

除了在<非水电解液制备>中，按照表1调整醚类溶剂的种类之外，其余与实施例1相同。

实施例11～实施例12

除了在<非水电解液制备>中，按照表1调整第一有机溶剂的种类之外，其余与实施例1相同。

实施例13～实施例16

除了在<非水电解液制备>中，按照表1调整第二添加剂的种类之外，其余与实施例1相同。

对比例1

除了<非水电解液制备>中，未使用二氟磷酸钠和四氢呋喃之外，其余与实施例1相同。本申请提供多个数量的对比例1电池，以分别进行电池拆解、成分分析、充放电测试等不同性能测试。

对比例2

除了<非水电解液制备>中，未使用二氟磷酸钠之外，其余与实施例1相同。本申请提供多个数量的对比例2电池，以分别进行电池拆解、成分分析、充放电测试等不同性能测试。

对比例3

除了<非水电解液制备>中，未使用四氢呋喃之外，其余与实施例1相同。

对比例4～对比例5

除了<非水电解液制备>中，按照表1调整二氟磷酸钠的质量百分比之外，其余与实施例1相同。

表1各实施例和对比例的非水电解液配方

表1中，“/”表示不存在相关参数。

性能测试

测试一：终止胶带稳定性测试

将实施例1的终止胶带分别在实施例1、对比例1、对比例2制备的非水电解液中浸泡20天，观察终止胶带的反应程度。

如图4和图5所示，分别是实施例1、对比例1、对比例2的终止胶带在非水电解液中浸泡第一天和第二十天的外观图。从图中可以看出随时间推移，对比例1和对比例2的终止胶带在非水电解液的浸泡下出现了明显的变色，而本申请实施例1的终止胶带在非水电解液的浸泡下仍具有良好的稳定性，未出现明显的变色。

将实施例1、对比例1和对比例2制备的电池在化成分容后进行拆解，观察终止胶带的反应程度。

如图6至图8所示，是分别将实施例1、对比例1和对比例2的电池拆解后的电芯外观图。从图中可以看出，实施例1电芯终止部位的终止胶带未发生明显变化，仍牢固粘住电芯的终止部位。对比例1电芯终止部位的终止胶带已明显由蓝色变为褐色、黑色，且位于电芯终止部位的端部区域的终止胶带已经脱落。对比例2电芯终止部位的终止胶带也在一定程度上出现变色现象，尤其是电芯终止部位的中间区域变色更为明显，表明终止胶带的PET基材也发生了一定程度的分解反应。由此通过对比可知，本申请实施例的电池能够有效提高终止胶带中PET基材的稳定性。

测试二：电解液成分分析测试

将化成分容后的电芯进行拆解，并通过气相色谱-质谱、离子色谱以及元素分析表征电解液组成。

表2：对比例1、对比例2和实施例1的非水电解液成分测试结果

成分	对比例1	对比例2	实施例1
				碳酸乙烯酯	检出	检出	检出
碳酸二乙酯	检出	检出	检出
				四氢呋喃	未检出	检出	检出
对苯二甲酸二甲酯	检出	检出	未检出
				乙二醇	检出	检出	未检出
氟离子/ppm	1158.01	1185.18	1195.67
				氯离子/ppm	4.85	7.72	6.13
二氟磷酸根/ppm	/	/	242.93
				六氟磷酸根/ppm	127586.33	128766.89	127336.1

通过表2的测试结果可以看出，在对比例1和对比例2中，电芯经过充放电后，在非水电解液中检测出了对苯甲酸二甲酯和乙二醇，表明碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯不仅发生了水解，而且其水解产物还与终止胶带中的PET基材发生了反应，生成了对苯甲酸二甲酯，这既会导致PET基材解聚，也会缩短电池的使用寿命，带来安全隐患。而在实施例1的测试结果中，仅检测出了二氟磷酸根，并未检出对苯二甲酸二甲酯和乙二醇，表明醚类溶剂和二氟磷酸钠的加入能够有效抑制PET的解聚，提高终止胶带的稳定性。

测试三：电池电化学性能测试

交流阻抗测试：分别对对比例1、对比例2、实施例1的电池进行施加一定振幅不同频率的正弦交流信号，测量阻抗随正弦波频率的变化，进而研究电极过程动力学及电极材料的界面现象。所有的电池阻抗测试均是在充电态进行的(即完成预测试工步后在充电态静置3h以上使电位稳定后测试)，交流电压振幅为5mV，频率范围为0.01Hz～100kHz。

如图9所示，是对比例1、对比例2和实施例1电芯的交流阻抗曲线图。通过该图可以看出，实施例1电芯的阻抗更低，表明在非水电解液中加入醚类溶剂确实有助于降低电芯的电荷转移阻抗，而进一步添加的二氟磷酸钠则能够促使电荷转移阻抗进一步降低。

充放电测试：用来研究电池的循环性能和倍率性能等电化学性能。电压测试范围为1.5～3.5V，电池均在1C倍率下循环三次，首次库伦效率是分容阶段第一次放电与化成阶段充电和分容阶段第一次充电之和的比值；循环性能测试工步为1C下进行循环；倍率测试为不同倍率下(0.5C、1C、2C、3C、4C)充放电一次。测试对象为实施例1至实施例16、对比例1至对比例5的电池。测试结果参见表3。

表3：实施例和对比例的充放电测试结果

	首次库伦效率/％	-10℃循环100周容量保持率/％	容量保持率/％
				实施例1	81.6	82.3	97.8
实施例2	81.2	82.1	97.5
				实施例3	81.7	82.5	97.9
实施例4	81.5	82.2	97.7
				实施例5	81.8	84.5	97.9
实施例6	82.0	86.7	98.0
				实施例7	82.3	88.2	97.9
实施例8	82.5	89.7	98.0
				实施例9	81.0	80.5	96.9
实施例10	81.1	79.8	96.7
				实施例11	81.7	60.7	97.0
实施例12	79.3	90.1	98.1
				实施例13	81.0	81.7	96.4
实施例14	81.1	80.6	95.2
				实施例15	81.0	80.7	96.3
实施例16	78.6	85.4	96.8
				对比例1	77.3	75.3	88.6
对比例2	78.5	78.3	88.9
				对比例3	79.1	78.0	90.5
对比例4	80.0	79.2	91.0
				对比例5	80.3	79.5	91.2

通过比较实施例1、对比例1至对比例3的测试结果可知，实施例1的首次库伦效率、低温循环稳定性和容量保持率均优于对比例1至对比例3，这表明比起在非水电解液中仅添加醚类溶剂、或仅添加二氟磷酸钠、或二者都不添加的方案，本申请实施例在非水电解液中同时加入醚类溶剂和二氟磷酸钠，能够提高终止胶带的PET基材稳定性的同时，保持较优的首次库伦效率水平、良好的低温条件循环性能和优异的倍率性能，尤其是在不同倍率下进行充放电测试后的容量衰减很少，倍率性能出色。

通过比较实施例1、对比例4和对比例5的测试结果可知，实施例1具有更优的首次库伦效率、低温循环稳定性和倍率性能，尤其是倍率性能的提升更为显著。这表明将二氟磷酸钠在非水电解液中的使用量控制在本申请实施例范围内时，有助于保持PET基材稳定性和其他电化学性能的同时，显著提高电池的倍率性能。而进一步比较实施例1至实施例4可知，随着非水电解液中第一添加剂二氟磷酸钠占比的增加，首次库伦效率、低温循环稳定性和倍率性能整体上呈现先升高、后下降的趋势，当二氟磷酸钠在非水电解液中的质量百分比为0.6wt％～0.8wt％范围内时，综合电性能更佳。

通过比较实施例1、实施例5至实施例8的测试结果可知，醚类溶剂用量的增加，主要促进了低温条件下循环性能的提升，表明适量的醚类溶剂不仅能够与二氟磷酸钠协同配合来提高PET基材的终止胶带的稳定性，更能够进一步提高电池的低温循环稳定性。但同时综合考虑电芯常温和高温循环性能，本申请醚类溶剂的优选用量控制在15wt％～20wt％。

通过比较实施例1、实施例9和实施例10的测试结果可知，采用一些不同种类的醚类溶剂作为第二有机溶剂时，四氢呋喃这一醚类溶剂对于综合性地提高电池电化学性能更优。通过比较实施例1、实施例11和实施例12的测试结果可知，采用一些不同种类的酯类溶剂搭配作为第一有机溶剂时，对低温循环性能影响较大，尤其是碳酸乙烯酯质量分数的提高显著降低了低温性能。其中，实施例12采用羧酸酯类有机溶剂，虽然其介电常数较低，对钠盐的溶解能力以及导电能力不如碳酸酯类有机溶剂，而使得首次库伦效率略低于80％，但羧酸酯类有机溶剂与醚类溶剂配合作用具有良好的动力学性能，因而使得电池的低温循环性能得到大幅提高。通过比较实施例1、实施例13至实施例15的测试结果可知，第二添加剂采用氟代碳酸乙烯酯效果更佳。而进一步分析实施例16的测试结果可以发现，当不采用第二添加剂时，虽然倍率性能仍能得到一定程度的保持，但首次库伦效率和低温循环性能均有所下降。可见在使用二氟磷酸钠作为第一添加剂的同时加入第二添加剂，能够在提高PET基材终止胶带稳定性的基础上，进一步促进电池综合电性能的提高。

综上可知，本申请实施例通过在以碳酸酯和/或羧酸酯为第一有机溶剂、六氟磷酸钠为钠盐的非水电解液中，加入醚类溶剂作为第二有机溶剂以及二氟磷酸钠作为第一添加剂，不仅有利于提高采用PET基材的终止胶带的稳定性，还能促进电池的低温循环性能、倍率性能等电化学性能的综合性提高。

以上对本申请实施例公开的电池及储能装置进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想：同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，所述电池为钠离子电池，所述电池包括：

电芯；

终止胶带，所述终止胶带粘接在所述电芯的终止部位，所述终止胶带包括基材和设于所述基材上的粘接层，所述基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯基材；

非水电解液，所述非水电解液用于浸润粘接有所述终止胶带的所述电芯，所述非水电解液包括：

钠盐，所述钠盐包括六氟磷酸钠，所述钠盐的浓度为0.5 mol/L~1.2 mol/L；

有机溶剂，所述有机溶剂包括第一有机溶剂和第二有机溶剂，所述第一有机溶剂包括碳酸酯和/或羧酸酯，所述第二有机溶剂包括醚类溶剂，所述第一有机溶剂在所述非水电解液中的质量百分比为45 wt%~70 wt%，所述第二有机溶剂在所述非水电解液中的质量百分比为15wt%~40 wt%；

添加剂，所述添加剂包括第一添加剂，所述第一添加剂包括二氟磷酸钠，所述第一添加剂在所述非水电解液中的质量百分比为0.4 wt%~1.2 wt%。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一添加剂在所述非水电解液中的质量百分比为0.4 wt%~0.8 wt%。

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第二有机溶剂在所述非水电解液中的质量百分比为15 wt%~20 wt%。

4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述醚类溶剂包括四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇甲乙醚或二乙二醇二乙醚中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述醚类溶剂为四氢呋喃。

6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一有机溶剂包括碳酸酯时，所述碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯中的一种或多种；

所述第一有机溶剂包括羧酸酯时，所述羧酸酯包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸丙酯或丙酸甲酯中的一种或多种。

7.根据权利要求1至6任一项所述的电池，其特征在于，在所述非水电解液中，所述添加剂还包括第二添加剂，所述第二添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯或亚硫酸乙烯酯中的一种或多种，所述第二添加剂在所述非水电解液中的质量百分比为0.01 wt%~10 wt%。

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述第二添加剂包括氟代碳酸乙烯酯。

9.根据权利要求1至6任一项所述的电池，其特征在于，所述电芯的终止部位的中间区域粘接有所述终止胶带。

10.一种储能装置，其特征在于，所述储能装置包括如权利要求1至9任一项所述的电池。