WO2024138559A1 - 电解质组合物、二次电池、电池模块、电池包及用电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种电解质组合物、二次电池、电池模块、电池包及用电装置。所述电解质组合物为非牛顿流体电解质组合物。其能够通过在一定的外力作用下发生力学触变提高电池的抗冲击性能和安全性。
Description
本申请涉及二次电池技术领域，尤其涉及一种电解质组合物、二次电池、电池模块、电池包及用电装置。
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。随着二次电池应用的普及，对其性能和安全性等也提出了更高的要求。
目前，液态电解质和全固态电解质是电池常用的两种电解质，但是，液态电解质在循环过程中容易在负极生成枝晶，导致电池短路，引发安全问题，全固态电解质难以与极片形成优异的界面接触，均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质组合物，该电解质组合物能够通过在一定的外力作用下发生力学触变提高电池的抗冲击性能和安全性。
本申请的第一方面，提供了一种电解质组合物，所述电解质组合物为非牛顿流体电解质组合物。
非牛顿流体电解质组合物在一定的外力作用下能够发生力学触变，即从可流动状态向固态转变，从而有效提高电池的抗短路安全性和抗冲击性能。再者，相比于其他准固态电解质和液态电解质，非牛顿流体电解质组合物在较低的堆叠压力下，即可实现最小的电解质欧姆电阻和界面电阻，改善了电池的组装工艺。
在25℃通过Dveslvtjo旋转粘度测试仪62#或64#转子以12转/分 钟的速度旋转搅拌所述电解质组合物10秒钟后，所述电解质组合物的粘度为1000mPa·s～50000mPa·s。
非牛顿流体电解质组合物具有高的粘度，相比于具有类似组成的液态电解质的电池，其能够通过高粘度有效地抑制电池的产气，进而提高电池的循环性能。
在任意实施方式中，在25℃通过Dveslvtjo旋转粘度测试仪62#或64#转子以12转/分钟的速度旋转搅拌所述电解质组合物10分钟后，所述电解质组合物的粘度相比于其在相同条件下测试10秒钟后的粘度增长超过100mPa·s。
非牛顿流体电解质组合物不满足牛顿粘度定律，即剪切应力与剪切应变速率成非线性关系。本申请中的非牛顿流体电解质组合物是一种剪切增稠液体，其粘度随着剪切速率的增大或者剪切时间的增长粘度会有所提高。
在任意实施方式中，所述非牛顿流体电解质组合物在力学触变后的损耗因子相较于力学触变前的损耗因子下降率超过10％。
非牛顿流体电解质具有力学触变性能，在针刺或者挤压等外力冲击作用下，非牛顿流体电解质组合物从可流动态向固态转变，相态的转变引起了其损耗因子的下降，非牛顿流体电解质组合物的损耗因子的下降率超过10％，即储能模量显著增加，从而有效改善电池在针刺等意外发生时的安全性和抗冲击性。
在任意实施方式中，所述非牛顿流体电解质组合物包含有机溶剂和离子液体中的一种、电解质盐、以及悬浮颗粒。
包含电解质盐、离子液体和悬浮颗粒的非牛顿流体电解质组合物或者包含电解质盐、有机溶剂和悬浮颗粒的非牛顿流体电解质组合物具有优异的安全性和抗冲击性能。同时，该非牛顿流体电解质组合物在较低的堆叠压力下，即可实现最小的电解质欧姆电阻和界面电阻，其电池的组装工艺更为简单。
在任意实施方式中，所述非牛顿流体电解质组合物还包括聚合物。
非牛顿流体电解质组合物中引入聚环氧乙烷，有利于提高电池 的循环性能、以及降低电池的膨胀率，减少产气率，提高电池的安全性。
在任意实施方式中，所述电解质盐包含钠盐，所述钠盐包含氯化钠、溴化钠、硝酸钠、高氯酸钠、六氟磷酸钠、乙酸钠、三氟乙酸钠、三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，可选地包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种。
上述钠盐有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、提高电池的循环性能、以及降低电池的产气率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，提高电池的安全性，改善电池的组装工艺。控制钠盐可选地包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，有利于进一步提高电池的循环性能。
在任意实施方式中，所述有机溶剂包含醚类有机溶剂、酯类有机溶剂、含硫有机溶剂的一种或多种，包含乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、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、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、二甲基亚砜中的一种或多种，可选地包含乙二醇二甲醚。
上述有机溶剂有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、以及降低电池达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，改善电池的组装工艺。控制有机溶剂可选地包含乙二醇二甲醚，有利于进一步提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能，更大程度上提高电池的循环性能，大幅降低电池的产气率，提高电池的安全性。
在任意实施方式中，所述离子液体包含氯化1-丁基-3-甲基咪唑、1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸、N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、5-氮鎓螺[4,4]壬烷六氟磷酸、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺、四丁基六氟磷酸膦中的一种或多种，可选地包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺 酰基)酰胺中的一种或多种。
上述离子液体有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、以及降低电池达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，改善电池的组装工艺。控制离子液体可选地包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺中的一种或多种，有利于进一步提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能，更大程度上提高电池的循环性能，大幅降低电池的产气率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，提高电池的安全性，改善电池的组装工艺。
在任意实施方式中，所述聚合物包含聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺，可选地包含聚环氧乙烷、聚乙二醇中的一种或多种。
上述聚合物有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、以及降低电池的产气率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，提高电池的安全性，改善电池的组装工艺。控制聚合物可选地包含聚环氧乙烷、聚乙二醇中的一种或多种，有利于进一步提高电池的循环性能，大幅降低电池达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，改善电池的组装工艺。
在任意实施方式中，所述悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化铝、氧化钠、氧化锂、氟化钠、氟化锂、聚氨基甲酸酯中的一种或多种，可选地包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂一种或多种。
上述悬浮颗粒有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、以及降低电池达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，改善电池的组装工艺。控制悬浮颗粒可选地包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂一种或多种，有利于进一步提高电池的循环性能，大幅降低电池的产气率，提高电池的安全性。
在任意实施方式中，所述电解质盐包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，所述有机溶剂包含乙二醇二甲醚，所述离子液体包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺中的一 种或多种，所述聚合物包含聚环氧乙烷、聚乙二醇中的一种或多种，所述悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂一种或多种。
上述电解质盐、有机溶剂、离子液体、聚合物和悬浮颗粒的选择有利于提高电池的循环性能。
在任意实施方式中，所述电解质盐包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，所述有机溶剂包含乙二醇二甲醚，所述悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂一种或多种。
上述包含电解质盐、有机溶剂和悬浮颗粒的非牛顿流体电解质组合物，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、提高电池的循环性能、以及降低电池的产气率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，提高电池的安全性，改善电池的组装工艺。
在任意实施方式中，所述电解质盐包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，所述有机溶剂包含乙二醇二甲醚，所述聚合物包含聚环氧乙烷、聚乙二醇中的一种或多种，所述悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂一种或多种。
上述包含电解质盐、有机溶剂、聚合物和悬浮颗粒的非牛顿流体电解质组合物，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、提高电池的循环性能、以及降低电池的产气率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，提高电池的安全性，改善电池的组装工艺。
在任意实施方式中，所述电解质盐包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，所述离子液体包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺中的一种或多种，所述悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂一种或多种。
上述包含电解质盐、离子液体和悬浮颗粒的非牛顿流体电解质组合物，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性 能、以及降低电池达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，改善电池的组装工艺。
在任意实施方式中，所述电解质盐包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，所述离子液体包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺中的一种或多种，所述聚合物包含聚环氧乙烷、聚乙二醇中的一种或多种，所述悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂一种或多种。
上述包含电解质盐、离子液体、聚合物和悬浮颗粒的非牛顿流体电解质组合物，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、以及降低电池达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，改善电池的组装工艺。
在任意实施方式中，基于所述非牛顿流体电解质组合物的总质量计，所述电解质盐的质量含量为5％～20％，所述有机溶剂的质量含量为20％～60％，所述离子液体的质量含量为20％～60％，所述聚合物的质量含量为0％～40％，所述悬浮颗粒的质量含量大于0，且小于等于20％。
控制电解质盐、有机溶剂、离子液体、聚合物和悬浮颗粒在合适的质量含量，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、提高电池的循环性能、以及降低电池的产气率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，提高电池的安全性，改善电池的组装工艺。在增强界面稳定性的同时保证金属离子的扩散。
在任意实施方式中，所述非牛顿流体电解质组合物的挤压强度为35kN～200kN。
非牛顿流体电解质组合物具有合适的挤压强度，有利于提升其抗冲击性能。
本申请的第二方面提供一种二次电池，包括正极极片和任意实施方式中所述的非牛顿流体电解质组合物。
该二次电池具有优良的循环性能。
在任意实施方式中，所述二次电池包括锂电池、钠电池中的至少一种。
在任意实施方式中，所述二次电池为无负极钠电池。该无负极钠电池具有高能量密度。
在任意实施方式中，所述正极极片包括正极活性材料，所述正极活性材料包括过渡金属层状氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝化合物中的至少一种，包括NaNi
1/3Fe
1/3Mn
1/3O
2、Na(Cu
1/9Ni
2/9Fe
1/3Mn
1/3)O
2、Na
2/3Ni
1/6Mn
2/3Cu
1/9Mg
1/18O
2、Na
4Fe
3(PO
4)
2P
2O
7、NaFePO
4、Na
3V
2(PO
4)
3、Na
1.9CoFe(CN)
6、Na
2NiFe(CN)
6、NaMnFe(CN)
6中的一种或多种。
上述正极活性材料均可使电池具有优异的循环性能和安全性。
在任意实施方式中，所述正极活性材料的表面具有包覆层，所述包覆层包括碳材料、ZrO
2、TiO
2、聚苯胺、聚吡咯、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)、氧化铝、氧化锌、氧化钛、氧化锆、氧化镁、氧化硅、氧化镧、氟化钠、氟化锂和氟化铝中的一种或多种，所述碳材料包括无定形碳、石墨、石墨烯中的一种或多种。
正极活性材料表面具有包覆层，更有利于提高循环性能，大幅降低电池的产气率，提高电池的安全性。
本申请的第三方面提供一种电池模块，包括本申请第二方面的二次电池。
本申请的第四方面提供一种电池包，包括本申请第二方面的二次电池或本申请第三方面的电池模块。
本申请的第五方面提供一种用电装置，包括本申请第二方面的二次电池、本申请第三方面的电池模块、本申请第四方面的电池包中的至少一种。
图1是本申请一实施方式的二次电池的示意图；
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；5二次电池；51壳体；52电极组件；53盖板。
以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的电解质组合物、二次电池、电池模块、电池包和电学装置的实施方式。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)。
目前，液态电解质和全固态电解质存在诸多问题，而准固态电解质由于既具有液态组分，又具有一定的几何形状和强度，兼具液态电解质和全固态电解质两者的优势，引起了研究者的关注。其中，其力学性能是维持电解质在充/放电循环过程中保持结构稳定性的关键因素。因此，需要开发一种电解质，既具有优异的力学性能，又具有准固态电解质的优势，以满足新一代电化学体系的应用需要。
[电解质组合物]
基于此，本申请提出了一种电解质组合物，所述电解质组合物为非牛顿流体电解质组合物。
在本文中，非牛顿流体是指流变性能不满足牛顿粘度实验定律 的流体，即该流体的剪应力与剪切速率之间不是线性关系。
非牛顿流体电解质组合物在一定的外力作用下能够发生力学触变，即从可流动状态向固态转变，从而有效提高电池的抗短路安全性和抗冲击性能。再者，相比于其他具有较高粘度的电解质，非牛顿流体电解质组合物在较低的堆叠压力下，即可实现最小的电解质欧姆电阻和界面电阻，改善了电池的组装工艺。
在一些实施方式中，在25℃通过Dveslvtjo旋转粘度测试仪62#或64#转子以12转/分钟的速度旋转搅拌所述电解质组合物10秒钟后，所述电解质组合物的粘度为1000mPa·s～50000mPa·s。
在一些实施方式中，在25℃通过Dveslvtjo旋转粘度测试仪62#或64#转子以12转/分钟的速度旋转搅拌所述电解质组合物10秒钟后，电解质组合物的粘度的上限或者下限可任选为1000mPa·s，2000mPa·s，3000mPa·s，4000mPa·s，5000mPa·s，6000mPa·s，7000mPa·s，8000mPa·s，9000mPa·s，10000mPa·s，12000mPa·s，14000mPa·s，16000mPa·s，18000mPa·s，20000mPa·s，25000mPa·s，30000mPa·s，35000mPa·s，40000mPa·s，45000mPa·s或50000mPa·s。
在本文中，非牛顿流体电解质组合物的粘度采用BROOKFIELD公司的Dveslvtjo旋转粘度仪进行测试。测试条件为温度25℃，时间为10秒钟，测定不低于2000mPa·s粘度采用64#转子，测定小于2000mPa·s粘度采用62#转子，转子转速为12转/分钟。平行测定三次，取平均值。非牛顿流体电解质组合物相比于具有类似组成的液态电解质的电池，其能够通过高粘度有效地抑制电池的产气，进而提高电池的循环性能。
在一些实施方式中，在25℃通过Dveslvtjo旋转粘度测试仪62#或64#转子以12转/分钟的速度旋转搅拌所述电解质组合物10分钟后，所述电解质组合物的粘度相比于其在相同条件下测试10秒钟后的粘度增长超过100mPa·s。
在一些实施方式中，在25℃通过Dveslvtjo旋转粘度测试仪62#或64#转子以12转/分钟的速度旋转搅拌所述电解质组合物10分钟 后，所述电解质组合物的粘度相比于其在相同条件下测试10秒钟后的粘度的增长值可选为100mPa·s，300mPa·s，500mPa·s，700mPa·s，900mPa·s，1000mPa·s，1200mPa·s，1400mPa·s，1600mPa·s，1800mPa·s，2000mPa·s，2200mPa·s，2400mPa·s，2600mPa·s，2800mPa·s或3000mPa·s。
非牛顿流体电解质组合物不满足牛顿粘度定律，即剪切应力与剪切应变速率成非线性关系。在本文中，非牛顿流体电解质组合物是一种剪切增稠液体，随着剪切速率的增大或者剪切时间的增长其粘度会有所提高。
在一些实施方式中，所述非牛顿流体电解质组合物在力学触变后的损耗因子相较于力学触变前的损耗因子下降率超过10％。
在本文中，力学触变是指通过对电解质组合物施加一定的外力实现其从可流动状态向固态的转变。
在一些实施方式中，通过针刺实现电解质组合物的力学触变。作为示例，使用高铁拉力机和针刺夹具进行基于电解质组合物的电池的针刺，在穿刺测试仪上使用直径1mm的刺针，速度6mm/min进行穿刺，穿刺深度为2mm。在一些实施方式中，通过挤压实现电解质组合物的力学触变。作为示例，将半径75mm的半圆柱体挤压板垂直于电池极片方向挤压电池，挤压速度为60mm/min。
在本文中，术语“损耗因子”是指损耗模量与储能模量的比值。
在本文中，非牛顿流体电解质组合物的损耗因子可以选用本领域已知的方法进行测试。例如裁取样品为圆片状，直径为20mm，厚度为1mm；测试仪器为哈克流变仪，测试温度为25℃；应变扫描范围为0.1％～1000％，固定频率为1Hz，分别得到储能模量(G′)和损失模量(G″)，而损耗因子(tanδ)的计算公式为tanδ＝G″/G′。
在本文中，术语“下降率”＝(力学触变前的损耗因子-力学触变后的损耗因子)/力学触变前的损耗因子。
在一些实施方式中，所述非牛顿流体电解质组合物在力学触变后的损耗因子相较于力学触变前的损耗因子的下降率可选为10％、 15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、60％、65％、70％或75％。
在针刺或者挤压等外力作用下，非牛顿流体电解质组合物从可流动态向固态转变，相态的转变引起了其损耗因子的下降，非牛顿流体电解质组合物的损耗因子的下降率超过10％，即储能模量显著增加，从而有效改善电池在针刺等意外发生时的安全性和抗冲击性。
在一些实施方式中，非牛顿流体电解质组合物包含有机溶剂和离子液体中的至少一种、电解质盐、以及悬浮颗粒。
在本文中，术语“有机溶剂”是指包含碳原子的有机化合物，该有机化合物具有介电性，可溶解电解质盐。
在本文中，术语“离子液体”是指由离子组成的液体，该离子液体不具有介电性，可解离电解质盐。
在本文中，术语“电解质盐”是指金属离子与酸根离子结合的化合物，且电解质盐在溶于水溶液中或在熔融状态下自身能够导电。
在本文中，术语“悬浮颗粒”是指均匀分散在非牛顿电解质组合物体系中的粒子，悬浮颗粒包括但不限于有机颗粒和无机颗粒中的一种或多种。
在一些实施例中，非牛顿流体电解质组合物包含有机溶剂、电解质盐和悬浮颗粒。
在一些实施例中，非牛顿流体电解质组合物包含离子液体、电解质盐和悬浮颗粒。
包含电解质盐、离子液体和悬浮颗粒的非牛顿流体电解质组合物或者包含电解质盐、有机溶剂和悬浮颗粒的非牛顿流体电解质组合物具有优异的安全性和抗冲击性能。同时，该非牛顿流体电解质组合物在较低的堆叠压力下，即可实现最小的电解质欧姆电阻和界面电阻，其电池的组装工艺更为简单。
在一些实施方式中，非牛顿流体电解质组合物还包括聚合物。
在一些实施例中，非牛顿流体电解质组合物包含有机溶剂、电解质盐、聚合物和悬浮颗粒。
在一些实施例中，非牛顿流体电解质组合物包含离子液体、电 解质盐、聚合物和悬浮颗粒。
非牛顿流体电解质组合物中引入聚环氧乙烷，有利于提高电池的循环性能、以及降低电池的膨胀率，减少产气率，提高电池的安全性。
在一些实施方式中，电解质盐包含钠盐，钠盐包含氯化钠、溴化钠、硝酸钠、高氯酸钠、六氟磷酸钠、乙酸钠、三氟乙酸钠、三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，可选地包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种。
在一些实施方式中，钠盐包含氯化钠。在一些实施方式中，钠盐包含溴化钠。在一些实施方式中，钠盐包含六氟磷酸钠。在一些实施方式中，钠盐包含四氟硼酸钠。在一些实施方式中，钠盐包含三氟甲基磺酸钠。在一些实施方式中，钠盐包含双(氟磺酰)亚胺钠。在一些实施方式中，钠盐包含双(氟磺酰)亚胺钠和双(三氟甲基磺酰)亚胺钠。在一些实施方式中，钠盐包含四氟硼酸钠和双(氟磺酰)亚胺钠。
上述钠盐有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、提高电池的循环性能、以及降低电池的产气率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，提高电池的安全性，改善电池的组装工艺。控制钠盐可选地包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，有利于进一步提高电池的循环性能。
在一些实施方式中，有机溶剂包含醚类有机溶剂、酯类有机溶剂、含硫有机溶剂的一种或多种，包含乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、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、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、二甲基亚砜中的一种或多种，可选地包含乙二醇二甲醚。
在一些实施方式中，有机溶剂包含乙二醇二甲醚。在一些实施方式中，有机溶剂包含二乙二醇二甲醚。在一些实施方式中，有机 溶剂包含三乙二醇二甲醚。在一些实施方式中，有机溶剂包含四乙二醇二甲醚。在一些实施方式中，溶剂包含碳酸乙烯酯。在一些实施方式中，有机溶剂包含乙二醇二甲醚和碳酸乙烯酯。在一些实施方式中，有机溶剂包含乙二醇二甲醚和二乙二醇二甲醚。
上述有机溶剂有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、以及降低电池达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，改善电池的组装工艺。控制有机溶剂可选地包含乙二醇二甲醚，有利于进一步提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能，更大程度上提高电池的循环性能，大幅降低电池的产气率，提高电池的安全性。
在一些实施方式中，离子液体包含氯化1-丁基-3-甲基咪唑、1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸、N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、5-氮鎓螺[4,4]壬烷六氟磷酸、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺、四丁基六氟磷酸膦中的一种或多种，可选地包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺中的一种或多种。
在一些实施方式中，离子液体包含氯化1-丁基-3-甲基咪唑。在一些实施方式中，离子液体包含1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸。在一些实施方式中，离子液体包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺。在一些实施方式中，离子液体包含三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺。在一些实施方式中，离子液体包含四丁基六氟磷酸膦。在一些实施方式中，离子液体包含氯化1-丁基-3-甲基咪唑和四丁基六氟磷酸膦。在一些实施方式中，离子液体包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺和三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺。
上述离子液体有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、以及降低电池达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，改善电池的组装工艺。控制离子液体可选地包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺中的一种或多种，有利于进一步提高非牛顿流体电解质 组合物的安全性和抗冲击性能，更大程度上提高电池的循环性能，大幅降低电池的产气率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，提高电池的安全性，改善电池的组装工艺。
在一些实施方式中，聚合物包含聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺，可选地包含聚环氧乙烷、聚乙二醇中的一种或多种。
在一些实施方式中，聚合物包含聚环氧乙烷。在一些实施方式中，聚合物包含聚乙二醇。在一些实施方式中，聚合物包含聚乙烯吡咯烷酮。在一些实施方式中，聚合物包含聚甲基丙烯酸甲酯。在一些实施方式中，聚合物包含聚偏二氟乙烯。在一些实施方式中，聚合物包含聚偏二氟乙烯和聚环氧乙烷。在一些实施方式中，聚合物包含聚乙二醇和聚环氧乙烷。
上述聚合物有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、以及降低电池的产气率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，提高电池的安全性，改善电池的组装工艺。控制聚合物可选地包含聚环氧乙烷、聚乙二醇中的一种或多种，有利于进一步提高电池的循环性能，大幅降低电池达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，改善电池的组装工艺。
在一些实施方式中，悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化铝、氧化钠、氧化锂、氟化钠、氟化锂、聚氨基甲酸酯中的一种或多种，可选地包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂一种或多种。
在一些实施方式中，悬浮颗粒包含气相二氧化硅。在一些实施方式中，悬浮颗粒包含氧化铝。在一些实施方式中，悬浮颗粒包含氧化钠。在一些实施方式中，悬浮颗粒包含氟化钠。在一些实施方式中，悬浮颗粒包含聚氨基甲酸酯。悬浮颗粒包含气相二氧化硅和氧化钠。悬浮颗粒包含气相二氧化硅和氟化锂。悬浮颗粒包含气氧化钠和氟化锂。悬浮颗粒包含气相二氧化硅和聚氨基甲酸酯。
上述悬浮颗粒有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、以及降低电池达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，改善电池的组装工艺。控制悬浮颗粒可选地包含气相 二氧化硅、氧化钠、氧化锂一种或多种，有利于进一步提高电池的循环性能，大幅降低电池的产气率，提高电池的安全性。
在一些实施方式中，电解质盐包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，有机溶剂包含乙二醇二甲醚，离子液体包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺中的一种或多种，聚合物包含聚环氧乙烷、聚乙二醇中的一种或多种，悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂一种或多种。
在一些实施方式中，电解质盐包含三氟甲基磺酸钠，有机溶剂包含乙二醇二甲醚，聚合物包含聚环氧乙烷，悬浮颗粒包含气相二氧化硅。在一些实施方式中，电解质盐包含双(氟磺酰)亚胺钠、离子液体包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺，聚合物包含聚环氧乙烷，悬浮颗粒包含气相二氧化硅。
上述电解质盐、有机溶剂、离子液体、聚合物和悬浮颗粒的选择有利于提高电池的循环性能。
在一些实施方式中，电解质盐包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，有机溶剂包含乙二醇二甲醚，悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂一种或多种。
在一些实施方式中，电解质盐包含三氟甲基磺酸钠，有机溶剂包含乙二醇二甲醚，悬浮颗粒包含气相二氧化硅。在一些实施方式中，电解质盐包含双(氟磺酰)亚胺钠，有机溶剂包含乙二醇二甲醚，悬浮颗粒包含氧化锂。在一些实施方式中，电解质盐包含双(三氟甲基磺酰)亚胺钠，有机溶剂包含乙二醇二甲醚，悬浮颗粒包含气相二氧化硅。
上述包含电解质盐、有机溶剂和悬浮颗粒的非牛顿流体电解质组合物，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、提高电池的循环性能、以及降低电池的产气率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，提高电池的安全性，改善电池的组装工艺。
在一些实施方式中，电解质盐包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，有机溶剂包含乙二醇二甲醚，聚合物包含聚环氧乙烷、聚乙二醇中的一种或多种，悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂一种或多种。
在一些实施方式中，电解质盐包含三氟甲基磺酸钠，有机溶剂包含乙二醇二甲醚，聚合物包含聚环氧乙烷，悬浮颗粒包含气相二氧化硅。在一些实施方式中，电解质盐包含双(氟磺酰)亚胺钠，有机溶剂包含乙二醇二甲醚，聚合物包含聚乙二醇，悬浮颗粒包含氧化锂。在一些实施方式中，电解质盐包含双(三氟甲基磺酰)亚胺钠，有机溶剂包含乙二醇二甲醚，聚合物包含聚环氧乙烷和聚乙二醇，悬浮颗粒包含氧化钠。
上述包含电解质盐、有机溶剂、聚合物和悬浮颗粒的非牛顿流体电解质组合物，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、提高电池的循环性能、以及降低电池的产气率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，提高电池的安全性，改善电池的组装工艺。
在一些实施方式中，电解质盐包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，离子液体包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺中的一种或多种，悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂一种或多种。
在一些实施方式中，电解质盐包含三氟甲基磺酸钠，离子液体包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺，悬浮颗粒包含气相二氧化硅。在一些实施方式中，电解质盐包含双(氟磺酰)亚胺钠，离子液体包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺，悬浮颗粒包含氧化钠。在一些实施方式中，电解质盐包含双(三氟甲基磺酰)亚胺钠，离子液体包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺和三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺，悬浮颗粒包含氧化锂。
上述包含电解质盐、离子液体和悬浮颗粒的非牛顿流体电解质组合物，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性 能、以及降低电池达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，改善电池的组装工艺。
在一些实施方式中，电解质盐包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，离子液体包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺中的一种或多种，聚合物包含聚环氧乙烷、聚乙二醇中的一种或多种，悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂一种或多种。
在一些实施方式中，电解质盐包含三氟甲基磺酸钠，离子液体包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺，聚合物包含聚环氧乙烷，悬浮颗粒包含气相二氧化硅。在一些实施方式中，电解质盐包含双(氟磺酰)亚胺钠，离子液体包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺，聚合物包含聚环氧乙烷和聚乙二醇，悬浮颗粒包含氧化锂。在一些实施方式中，电解质盐包含双(三氟甲基磺酰)亚胺钠，离子液体包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺和三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺，聚合物包含聚乙二醇，悬浮颗粒包含气相二氧化硅和氧化锂。
上述包含电解质盐、离子液体、聚合物和悬浮颗粒的非牛顿流体电解质组合物，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、以及降低电池达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，改善电池的组装工艺。
在一些实施方式中，基于非牛顿流体电解质组合物的总质量计，电解质盐的质量含量为5％～20％，有机溶剂的质量含量为20％～60％，离子液体的质量含量为20％～60％，聚合物的质量含量为0％～40％，悬浮颗粒的质量含量大于0，且小于等于20％。
在一些实施方式中，基于非牛顿流体电解质组合物的总质量计，电解质盐的质量含量可选为5％、6％、8％、10％、12％、14％、15％、16％、18％或20％，有机溶剂的质量含量可选为20％、22％、25％、30％、35％、38％、40％、45％、47％、50％、53％、55％、60％、62％或65％，离子液体的质量含量可选为20％、22％、25％、30％、35％、 38％、40％、45％、47％、50％、53％、55％、60％、62％或65％，聚合物的质量含量可选为0％、5％、6％、8％、10％、12％、14％、15％、16％、18％、20％、22％、25％、28％、30％、35％、38％或40％，悬浮颗粒的质量含量可选为1％、2％、4％、5％、6％、8％、10％、12％、14％、15％、16％、18％或20％。
控制电解质盐、有机溶剂、离子液体、聚合物和悬浮颗粒在合适的质量含量，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的安全性和抗冲击性能、提高电池的循环性能、以及降低电池的产气率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，提高电池的安全性，改善电池的组装工艺。在增强界面稳定性的同时保证金属离子的扩散。
在一些实施方式中，非牛顿流体电解质组合物的挤压强度为35kN～200kN。
在本文中，开路电压到零时的挤压强度主要用于表征电池短路情况下，非牛顿流体电解质组合物所承受的压力，能够反映非牛顿流体电解质组合物的抗冲击性能，其可以通过任意公知方法进行测试。作为示例，例如将半径75mm的半圆柱体挤压板垂直于电池极片方向，挤压速度为60mm/min，观察电池开路电压和挤压板施加压力的变化，记录开路电压为零时挤压板施加的压力。
非牛顿流体电解质组合物具有合适的挤压强度，有利于提升其抗冲击性能，提高电池的安全可靠性。
[正极极片]
正极极片包括正极集流体及形成于正极集流体的至少部分表面上的正极活性材料层，正极活性材料层包括正极活性材料，正极活性材料可以包括层状过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物和普鲁士蓝类化合物中的至少一种。
层状过渡金属氧化物中的过渡金属可以是Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Cu、Ti、Zn、V、Zr及Ce中的至少一种。可选的，层状过渡金属氧化物例如为NaxMO
2，其中M为Ti、V、Mn、Co、Ni、Fe、Cr及Cu中的一种或几种，0＜x≤1。
聚阴离子型化合物可以是具有金属离子、过渡金属离子及四面体型(YO
4)
n-阴离子单元的一类化合物。金属离子可选为钠离子、锂离子、钾离子、锌离子的一种；过渡金属可选为Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Cu、Ti、Zn、V、Zr及Ce中的至少一种；Y可选为P、S及Si中的至少一种；n表示(YO
4)
n-的价态。
普鲁士蓝类化合物可以是具有钠离子、过渡金属离子及氰根离子(CN-)的一类化合物。过渡金属可以是Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Cu、Ti、Zn、V、Zr及Ce中的至少一种。普鲁士蓝类化合物例如为Na
aMe
bMe’
c(CN)
6，其中Me及Me’各自独立地为Ni、Cu、Fe、Mn、Co及Zn中的至少一种，0＜a≤2，0＜b＜1，0＜c＜1。
在一些实施例中，正极极片包括正极活性材料，正极活性材料包括层状过渡金属氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝化合物中的至少一种，包括NaNi
1/3Fe
1/3Mn
1/3O
2、Na(Cu
1/9Ni
2/9Fe
1/3Mn
1/3)O
2、Na
2/3Ni
1/6Mn
2/3Cu
1/9Mg
1/18O
2、Na
4Fe
3(PO
4)
2P
2O
7、NaFePO
4、Na
3V
2(PO
4)
3、Na
1.9CoFe(CN)
6、Na
2NiFe(CN)
6、NaMnFe(CN)
6中的一种或多种。
上述正极活性材料均可使电池具有优异的循环性能和安全性。
在一些实施例中，正极活性材料的表面具有包覆层，包覆层包括碳材料、ZrO
2、TiO
2、聚苯胺、聚吡咯、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)、氧化铝、氧化锌、氧化钛、氧化锆、氧化镁、氧化硅、氧化镧、氟化钠、氟化锂和氟化铝中的一种或多种，碳材料包括无定形碳、石墨、石墨烯中的一种或多种。
在本文中，术语“无定形碳”是指石墨化晶化程度很低，近似非晶形态的碳材料，该碳材料没有特定形状和周期性结构的规律。作为示例，无定形碳包括但不限于炭黑、木炭或焦炭。
在本文中，术语“石墨”是指碳的一种同素异形体，包括天然石墨和人造石墨。
在本文中，术语“石墨烯”是指一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的碳材料。作为示例，石墨烯包括但不限于单层石墨烯或多层石墨烯。
在本文中，术语“单层石墨烯”是由碳原子以六角形蜂巢结构周期性紧密排列构成的单层片状结构。作为示例，单层石墨烯的厚度仅为0.3nm～0.4nm。
在本文中，术语“多层石墨烯”是2～10层单层石墨烯堆叠制备而成，其总厚度低于100nm。
正极活性材料表面具有包覆层，更有利于提高循环性能，大幅降低电池的产气率，提高电池的安全性。
正极活性材料层还可以包括导电剂，以改善正极的导电性能。导电剂可选为Super P、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨、石墨烯及碳纳米纤维中的一种或几种。
正极活性材料层还可以包括粘结剂，以将正极活性材料和可选的导电剂牢固地粘结在正极集流体上。粘结剂可选为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯醇(PVA)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)中的至少一种。
正极集流体可以采用导电碳片、金属箔材、涂炭金属箔材、多孔金属板或复合集流体。导电碳片的导电碳材质可选为Super P、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨、石墨烯及碳纳米纤维中的一种或几种，金属箔材、涂炭金属箔材和多孔金属板的金属材质各自独立地选自铜、铝、镍及不锈钢中的至少一种，复合集流体可以为金属箔材与高分子基膜复合形成的复合集流体。
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]
负极极片可以仅包括负极集流体，不包含负极活性材料。负极极片也可以在负极集流体上预沉积金属相。
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，可以采用铝箔或铜箔。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。
在一些实施方式中，负极极片包括负极集流体以及设置在所述负极集流体至少一个表面的底涂层，所述底涂层包括碳纳米管、石墨、石墨烯、银复合碳纳米颗粒、锡复合碳纳米颗粒中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述底涂层的面密度为2-50g/m
2。
在一些实施方式中，所述底涂层的厚度为1-100μm。
[隔离膜]
在一些实施方式中，二次电池中还包括隔离膜。本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，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聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、芳纶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺，聚酰胺、聚酯和天然纤维中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，没有特别限制。
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，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质。
在一些实施方式中，二次电池的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。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。
[二次电池]
二次电池，包括正极极片和一些实施方式中的非牛顿流体电解质组合物。
本申请对二次电池的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。例如，图2是作为一个示例的方形结构的二次电池5。
在一些实施方式中，二次电池还包括负极极片和隔离膜。
在一些实施方式中，二次电池包括锂电池、钠电池中的至少一种。
在一些实施方式中，二次电池包括钾电池、镁电池、锌电池中的至少一种。
在一些实施方式中，二次电池为无负极钠电池。
无负极钠电池中不预沉积负极活性材料，仅包含负极集流体。首次充电时，钠离子在阴极侧得到电子以金属钠在集流体表面沉积形成钠金属相，放电时，金属钠能够转变为钠离子回到正极，实现循环充放。相比于钠离子二次电池和钠金属电池，无负极钠电池由于不受负极材料的限制，可以获得更高的能量密度。无负极钠电池中没有足够的钠金属作为负极材料，向电池中提供足够的钠元素。因此，非牛顿流体电解质组合物在无负极钠电池中的应用能够更有效地提高二次电池在常温/高温下的循环性能和安全性能。
在一些实施方式中，所述无负极钠电池的CB值小于等于0.1。
CB值为二次电池中负极极片的单位面积容量除以正极极片的单位面积容量。由于无负极电池中，不包含负极活性材料，因此负极极片的单位面积容量较小，二次电池的CB值小于等于0.1。
在一些实施方式中，参照图3，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能够盖设于开口，以封闭容纳腔。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封装于容纳腔内。非牛顿流体电解质组合物浸润于电极组件52中。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。
[电池模块]
在一些实施方式中，二次电池可以组装成电池模块，电池模块所含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4是作为一个示例的电池模块4。参照图4，在电池模块4中，多个二次电池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，多个二次电池5容纳于该容纳空间。
[电池包]
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5和图6是作为一个示例的电池包1。参照图5和图6，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。
[用电装置]
本申请的一个实施方式中，提供一种用电装置，包括任意实施方式的二次电池、任意实施方式的电池模块或任意实施方式的电池包中的至少一种。
所述用电装置包括本申请提供的二次电池、电池模块、或电池包中的至少一种。二次电池、电池模块、或电池包可以用作用电装置的电源，也可以用作用电装置的能量存储单元。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。
作为用电装置，可以根据其使用需求来选择二次电池、电池模块或电池包。
图7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)非牛顿流体电解质组合物的制备
在干燥氩气气氛中，将聚环氧乙烷(PEO，重均分子量为600000)、气相二氧化硅、双(氟磺酰)亚胺钠(NaFSI)与N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺离子液体按照质量比为5:2:3:10混合，搅拌均匀以使NaFSI完全溶解，得到非牛顿流体电解质组合物。
2)正极极片的制备
将Na
4Fe
3(PO
4)
2P
2O
7(NFPP)材料、导电剂炭黑、聚偏氟乙烯粘结剂按重量比为8:1:1与N-甲基吡咯烷酮(NMP)搅拌混合均匀，得到正极浆料；之后将正极浆料均匀涂覆于正极集流体铝箔表面上，经过烘干、冷压、分切，得到正极极片。
3)负极极片的制备
将碳纳米管和羟甲基纤维素(CMC)按照质量比为1:0.4加入到去 离子水中混合，搅拌成均匀的浆料，使浆料涂覆在负极集流体铜箔上，烘干、裁剪得到无负极结构的负极极片，其中底涂层的面密度为10g/m
2，其中底涂层的厚度为5μm。
4)隔离膜
以聚丙烯膜作为隔离膜。
5)电池的制备
将非牛顿流体电解质组合物流延到隔离膜两侧，然后将正极极片、涂敷有非牛顿流体电解质组合物的隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正、负极片之间起到隔离的作用，然后卷绕得到裸电芯，给裸电芯焊接极耳，并将裸电芯装入铝壳中，并在80℃下烘烤除水，得到不带电的电池。不带电的电池再依次经过静置、热冷压、化成、整形、容量测试等工序，获得实施例1的无负极钠电池产品。
实施例2～4
实施例2～4的电池与实施例1的电池制备方法相似，但是调整了钠盐的种类，具体参数如表1所示。
实施例5～6
实施例5～6的电池与实施例1的电池制备方法相似，但是调整了离子液体的种类，具体参数如表1所示。
实施例7～8
实施例7～8的电池与实施例1的电池制备方法相似，但是调整了聚合物的种类，具体参数如表1所示。
实施例9
实施例9的电池与实施例1的电池制备方法相似，但是调整了非牛顿流体电解质组合物的制备方法，具备制备方法如下：
在干燥氩气气氛中，将聚环氧乙烷(PEO，重均分子量为600000)、聚乙二醇(PEG，重均分子量为10000)、双(氟磺酰)亚胺钠(NaFSI)与N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺离子液体按照质量比为5:2:3:10混合，搅拌均匀以使NaFSI完全溶解，得到非牛顿流体电解质组合物。
实施例10～13
实施例10～13的电池与实施例1的电池制备方法相似，但是调整了悬浮颗粒的种类，具体参数如表1所示。
实施例14
实施例14的电池与实施例1的电池制备方法相似，但是调整了钠盐、离子液体、聚合物和悬浮颗粒的质量含量，具体参数如表1所示。
实施例15
实施例15的电池与实施例1的电池制备方法相似，但是调整了非牛顿流体电解质组合物的制备方法，具备制备方法如下：
在干燥氩气气氛中，将气相二氧化硅、双(氟磺酰)亚胺钠(NaFSI)与N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺离子液体按照质量比为1:1:3混合，搅拌均匀以使NaFSI完全溶解，而后冷却在室温下得到非牛顿流体电解质组合物。
实施例16～17
实施例16～17的电池与实施例15的电池制备方法相似，但是分别调整了离子液体、悬浮颗粒的种类，具体参数如表1所示。
实施例18
实施例18的电池与实施例1的电池制备方法相似，但是调整了非牛顿流体电解质组合物的制备方法，具备制备方法如下：
在干燥氩气气氛中，将聚环氧乙烷(PEO，重均分子量为600000)、气相二氧化硅、双(氟磺酰)亚胺钠(NaFSI)与有机溶剂乙二醇二甲醚(DME)按照质量比为5:2:3:10混合，搅拌均匀以使NaFSI完全溶解，得到非牛顿流体电解质组合物。
实施例19～20
实施例19～20的电池与实施例18的电池制备方法相似，但是调整了有机溶剂的种类，具体参数如表1所示。
实施例21
实施例21的电池与实施例18的电池制备方法相似，但是调整了钠盐、有机溶剂、聚合物和悬浮颗粒的质量含量，具体参数如表1 所示。
实施例22
实施例22的电池与实施例18的电池制备方法相似，但是调整了非牛顿流体电解质组合物的制备方法，具备制备方法如下：
在干燥氩气气氛中，将气相二氧化硅、双(氟磺酰)亚胺钠(NaFSI)与有机溶剂乙二醇二甲醚(DME)按照质量比为1:1:3混合，搅拌均匀以使NaFSI完全溶解，而后冷却在室温下得到非牛顿流体电解质组合物。
实施例23～24
实施例23～24的电池与实施例22的电池制备方法相似，但是调整了有机溶剂、悬浮颗粒的种类，具体参数如表1所示。
实施例25～26
实施例25～26的电池与实施例1的电池制备方法相似，但是调整了正极活性材料的种类，具体参数如表1所示，其中，实施例26中的ZrO
2包覆层的厚度为30nm。
实施例27～33
实施例27～33的电池与实施例1的电池制备方法相似，但是调整了钠盐、离子液体、聚合物和悬浮颗粒的质量含量，具体参数如表1所示。
对比例1
对比例1的电池与实施例1的电池制备方法相似，但是调整了电解质的制备方法，具备制备方法如下：
在干燥氩气气氛中，将聚环氧乙烷(PEO，重均分子量为600000)、双(氟磺酰)亚胺钠(NaFSI)与有机溶剂乙二醇二甲醚(DME)按照质量比为7:3:10混合，搅拌均匀以使NaFSI完全溶解，而后冷却在室温下得到准固态电解质。
对比例2
对比例2的电池与对比例1的电池制备方法相似，但是调整了钠盐、有机溶剂和聚合物的质量含量，具体参数如表1所示。
对比例3～5
对比例3～5的电池与对比例1的电池制备方法相似，但是调整了钠盐的种类，具体参数如表1所示。
对比例6
实施例6的电池与对比例1的电池制备方法相似，但是调整了溶剂的种类，具体参数如表1所示。
对比例7～9
实施例7～9的电池与对比例1的电池制备方法相似，但是为液态电解质，且调整了正极材料的种类，具体如表1所示，其中，对比例9中的ZrO
2的包覆层厚度为30nm。
二、性能测试
1、非牛顿流体电解质组合物性能测试
1)粘度测试
采用Dveslvtjo旋转粘度测试仪(BROOKFIELD)对非牛顿流体电解质组合物旋转测试10秒钟和10分钟后，分别记录其粘度值，其中，测试条件：25℃，转速12转/分钟，测定不低于2000mPa·s粘度采用64#转子，测定小于2000mPa·s粘度采用62#转子。平行测定三次，取平均值。
2)损耗因子测试
测试仪器为哈克流变仪；非牛顿流体电解质组合物样品裁剪为圆片状，直径为20mm，厚度为1mm；测试温度为25℃；应变扫描范围为0.1％～1000％，固定频率为1Hz，分别得到储能模量(G′)和损失模量(G″)，而损耗因子(tanδ)的计算公式为tanδ＝G″/G′
3)针刺强度测试
制备和组装基于非牛顿流体电解质组合的单层叠片或者软包电池，固定于测试夹具下，使用高铁拉力机和针刺夹具，在穿刺测试仪上使用直径1mm的刺针，速度6mm/min进行穿刺，当深度达到2mm时停止并静置电池观察开路电压的变化，记录当开路电压下降为2mV时所需的时间。
4)挤压强度测试
将半径75mm的半圆柱体挤压板垂直于电池极片方向，挤压速度为60mm/min，观察电池开路电压和挤压板施加压力的变化，记录开路电压为零时挤压板施加的压力。
2、电池性能测试
1)库伦效率测试
库伦测试过程如下：在25℃下，将制备的电池，以0.1C恒流充电至3.7V(焦磷酸铁钠正极)或者4.0V(层状氧化物正极)，再以3.7V恒定电压充电至电流降到0.01C，得到首次充电容量(Cc1)，再以0.1C的恒定电流放电至2.5V，得到首次放电容量(Cd1)，进行n次的充电和放电循环，记录容量衰减到80％的圈数n，并按照下式计算电池平均库伦效率：
每一圈的库伦效率＝该圈的放电容量(Cd1)/该圈的充电容量(Cc1)×100％，
取第二圈到第n权的库伦效率的平均值作为电池平均库伦效率。
对比例以及其他实施例的测试过程同上。
2)容量保持率到80％的循环圈数测试
容量保持率到80％的循环圈数测试过程如下：在25℃下，将制备的电池，以1C恒流充电至3.7V(焦磷酸铁钠正极)或者4.0V(层状氧化物正极)，再以3.7V恒定电压充电至电流降到0.1C，再以1C放电至2.5V，所得容量记为初始容量(C0)。对上述同一个电池重复以上步骤，并同时记录循环第n次后电池的放电容量(Cn)，则每次循环后电池容量保持率Pn＝Cn/C0×100％，当Pn降至80％时记录电池的循环圈数。对比例以及其他实施例的测试过程同上。
3)循环产气性能测试
循环产气性能测试过程如下：在25℃下，进行第一次充电和放电，在1C的充电电流下进行恒流和恒压充电，直到上限电压为约3.7V(焦磷酸铁钠正极)或者4.0V(层状氧化物正极)，然后在1C的放电电流下进行恒流放电，直到最终电压为约2.5V，记录此时电池的厚度D1而后进行n次的充电和放电循环，记录容量衰减到80％的圈数n与第n次循环后的厚度Dn，则产气性能：容量保持率到80％ 的膨胀率＝(Dn-D1)/D1×100％。对比例以及其他实施例的测试过程同上。
4)堆叠压力测试
堆叠压力测试过程如下：通过电池夹具在电池表面施加一定压力F，该压力可以通过调节冲压机施加给电池夹具压力的大小和调节电池夹具的螺丝来控制，并通过电池内置压力传感器输出具体的值。采用电化学工作站中的交流阻抗测试可得代表电解质欧姆电阻与界面电阻之和的阻抗R，以压力为横坐标，阻抗为纵坐标，得到阻抗-压力曲线图并记录阻抗R值最小时的F值。
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，并测量各项性能参数，结果见下表1-表3。
表1
表2
表3
根据上述结果可知，实施例1～33的非牛顿流体电解质组合物在剪切力的作用下，非牛顿流体电解质组合物的粘度所剪切时间变化而变化，其中，非牛顿流体电解质组合物中的钠盐选自氯化钠、六氟磷酸钠、三氟甲基磺酸钠或双(氟磺酰)亚胺钠，非牛顿流体电解质组合物中的离子液体选自N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺或1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸，非牛顿流体电解质组合物中的有机溶剂选自乙二醇二甲醚、碳酸乙烯酯或二甲基亚砜，非牛顿流体电解质组合物中的聚合物选自聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种，非牛顿流体电解质组合物中的悬浮颗粒选自气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂、聚氨基甲酸酯或氟化钠。
从实施例1～33与对比例1～6的对比可见，相比于传统电解质，非牛顿流体电解质组合物不满足牛顿粘度定律，在力学触变后，该非牛顿流体电解质组合的损耗因子下降率超过10％(损耗因子的下降率＝(力学触变前的损耗因子-力学触变后的损耗因子)/力学触变前的损耗因子×100％)，有利于提高开路电压到零时的挤压强度、以及降低达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，显著的提高了电池的抗冲击性能、以及改善了电池的组装工艺。
从实施例14与实施例15，实施例21与实施例22的对比可见，非牛顿流体电解质组合物中引入聚环氧乙烷，有利于提高电池的容量保持率到80％时的循环圈数、以及降低容量保持率到80％时的膨胀率。
从实施例1、18与对比例1，实施例14～15、21～22与对比例2，实施例2与对比例3、实施例3与对比例4、实施例4与对比例5，实施例19与对比例6的对比可见，非牛顿流体电解质组合物中的钠盐选自氯化钠、六氟磷酸钠、三氟甲基磺酸钠或双(氟磺酰)亚胺钠，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的针刺后开路电压降到2mV的时间和开路电压到零时的挤压强度、以及提高电池容量保持率到80％时的循环圈数、降低电池容量保持率到80％时的膨胀率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力。从实施例1、 3与实施例2、4的对比可见，控制钠盐选自三氟甲基磺酸钠或双(氟磺酰)亚胺钠，有利于增加非牛顿流体电解质组合物在力学触变后的损耗因子的下降率，进一步提高电池的平均库伦效率，大幅增加容量保持率到80％时的循环圈数。
从实施例1、5～6与对比例1，实施例14～16与对比例2的对比可见，非牛顿流体电解质组合物中的离子液体选自N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺或1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的针刺后开路电压降到2mV的时间和开路电压到零时的挤压强度、降低达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力，改善电池的组装工艺。从实施例1、5与实施例6，实施例15与实施例16的对比可见，控制离子液体选自N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺或三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺，有利于进一步提高非牛顿流体电解质组合物的针刺后开路电压降到2mV的时间和开路电压到零时的挤压强度，更大程度上提高电池的平均库伦效率和容量保持率到80％时的循环圈数、以及大幅降低电池容量保持率到80％时的膨胀率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力。
从实施例1、7～9与对比例1的对比可见，非牛顿流体电解质组合物中的聚合物选自聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的针刺后开路电压降到2mV的时间和开路电压到零时的挤压强度、以及降低电池容量保持率到80％时的膨胀率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力。从实施例1、7、9与实施例8的对比可见，控制聚合物选自聚环氧乙烷、聚乙二醇中的一种或两种，有利于进一步提高电池的平均库伦效率和容量保持率到80％时的循环圈数、以及大幅降低达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力。
从实施例1、10～13与对比例1，实施例14～15、17、21～22、24与对比例2的对比可见，非牛顿流体电解质组合物中的悬浮颗粒选自气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂、聚氨基甲酸酯或氟化钠，有 利于提高非牛顿流体电解质组合物的针刺后开路电压降到2mV的时间和开路电压到零时的挤压强度、以及降低达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力。从实施例1、10～11与实施例12～13的对比可见，控制悬浮颗粒选自气相二氧化硅、氧化钠或氧化锂，有利于进一步提高电池的平均库伦效率和容量保持率到80％时的循环圈数、以及大幅降低电池容量保持率到80％时的膨胀率。
从实施例18、20与对比例1，实施例21～22与对比例2，实施例19、23与对比例6的对比可见，非牛顿流体电解质组合物中的有机溶剂选自乙二醇二甲醚、碳酸乙烯酯或二甲基亚砜，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的针刺后开路电压降到2mV的时间和开路电压到零时的挤压强度、以及降低达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力。从实施例18与实施例19～20，实施例22与实施例23的对比可见，控制有机溶剂选自乙二醇二甲醚，有利于进一步提高非牛顿流体电解质组合物的针刺后开路电压降到2mV的时间和开路电压到零时的挤压强度，更大程度上提高电池的平均库伦效率和容量保持率到80％时的循环圈数、以及大幅降低电池容量保持率到80％时的膨胀率。
从实施例1、3与实施例2、4，实施例1、5与实施例6，实施例15与实施例16，实施例1、8～9与实施例7，实施例1、10～11与实施例12～13，实施例18与实施例19～20，实施例22与实施例23的对比可见，控制钠盐选自三氟甲基磺酸钠或双(氟磺酰)亚胺钠，离子液体选自N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺或三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺，聚合物选自聚环氧乙烷、聚乙二醇中的一种或两种，悬浮颗粒选自气相二氧化硅、氧化钠或氧化锂，有机溶剂选自乙二醇二甲醚，有利于进一步提高平均库伦效率，大幅增加容量保持率到80％时的循环圈数。
从实施例1、3、5、7、8～11与对比例1，实施例14与对比例2的对比可见，控制钠盐选自三氟甲基磺酸钠或双(氟磺酰)亚胺钠，离子液体选自N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺或三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺，聚合物选自聚环氧乙烷、聚乙二 醇中的一种或两种，悬浮颗粒选自气相二氧化硅、氧化钠或氧化锂，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的针刺后开路电压降到2mV的时间和开路电压到零时的挤压强度、以及降低达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力。
从实施例1、3与实施例2、4，实施例1、5与实施例6，实施例1、8～9与实施例7，实施例1、10～11与实施例12～13的对比可见，控制钠盐选自三氟甲基磺酸钠或双(氟磺酰)亚胺钠，离子液体选自N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺或三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺，聚合物选自聚环氧乙烷、聚乙二醇中的一种或两种，悬浮颗粒选自气相二氧化硅、氧化钠或氧化锂，有利于进一步提高平均库伦效率和容量保持率到80％时的循环圈数。
从实施例15～17与对比例1的对比可见，控制钠盐选自双(氟磺酰)亚胺钠，离子液体选自N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺或三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺，悬浮颗粒选自气相二氧化硅或氧化钠，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的针刺后开路电压降到2mV的时间和开路电压到零时的挤压强度、以及降低达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力。
从实施例18与对比例1，实施例21与对比例2的对比可见，控制钠盐选自双(氟磺酰)亚胺钠，有机溶剂选自乙二醇二甲醚，聚合物选自聚环氧乙烷，悬浮颗粒选自气相二氧化硅，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的针刺后开路电压降到2mV的时间和开路电压到零时的挤压强度、以及提高电池的平均库伦效率和容量保持率到80％时的循环圈数、降低电池容量保持率到80％时的膨胀率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力。
从实施例18与实施例19～20的对比可见，控制钠盐选自双(氟磺酰)亚胺钠，有机溶剂选自乙二醇二甲醚，聚合物选自聚环氧乙烷，悬浮颗粒选自气相二氧化硅，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的针刺后开路电压降到2mV的时间和开路电压到零时的挤压强度，更大程度上提高电池的平均库伦效率和容量保持率到80％时的循环圈数、以及大幅降低电池容量保持率到80％时的膨胀率。
从实施例22、24与对比例2的对比可见，控制钠盐选自双(氟磺酰)亚胺钠，有机溶剂选自乙二醇二甲醚，悬浮颗粒选自气相二氧化硅或氧化钠，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的针刺后开路电压降到2mV的时间和开路电压到零时的挤压强度、以及提高电池容量保持率到80％时的循环圈数、以及降低电池容量保持率到80％时的膨胀率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力。
从实施例22、24与实施例23的对比可见，控制钠盐选自双(氟磺酰)亚胺钠，有机溶剂选自乙二醇二甲醚，悬浮颗粒选自气相二氧化硅或氧化钠，有利于进一步提高非牛顿流体电解质组合物的开路电压到零时的挤压强度、更大程度上提高电池的平均库伦效率和容量保持率到80％时的循环圈数、以及大幅降低电池容量保持率到80％时的膨胀率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力。
从实施例1与实施例25～26的对比可见，相比于采用Na(Cu
1/9Ni
2/9Fe
1/3Mn
1/3)O
2或ZrO
2、TiO
2包覆的Na
2/3Ni
1/6Mn
2/3Cu
1/9Mg
1/18O
2作为正极活性材料，采用Na
4Fe
3(PO
4)
2P
2O
7作为正极活性材料，更有利于提高电池的平均库伦效率和容量保持率到80％时的循环圈数、以及大幅降低电池容量保持率到80％时的膨胀率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力。
从实施例25与实施例26的对比可见，相比于采用Na(Cu
1/9Ni
2/9Fe
1/3Mn
1/3)O
2作为正极活性材料，采用ZrO
2、TiO
2包覆的Na
2/3Ni
1/6Mn
2/3Cu
1/9Mg
1/18O
2作为正极活性材料，更有利于提高电池的平均库伦效率和容量保持率到80％时的循环圈数、以及大幅降低电池容量保持率到80％时的膨胀率。
从实施例14与实施例21，实施例15与实施例22的对比可见，相比于包含乙二醇二甲醚有机溶剂的非牛顿流体电解质，包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺离子液体的非牛顿流体电解质具有更为优良的性能，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的针 刺后开路电压降到2mV的时间和开路电压到零时的挤压强度、以及提高电池容量保持率到80％时的循环圈数、降低达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力。
从实施例1、27～34与对比例1的对比可见，基于非牛顿流体电解质组合物的总质量计，电解质盐的质量含量为5％～20％，离子液体的质量含量为20％～60％，聚合物的质量含量为0％～40％，悬浮颗粒的质量含量大于0，且小于等于20％，有利于提高非牛顿流体电解质组合物的针刺后开路电压降到2mV的时间和开路电压到零时的挤压强度、以及提高电池的平均库伦效率和容量保持率到80％时的循环圈数、降低电池容量保持率到80％时的膨胀率和达到电解质欧姆电阻和界面电阻最小时的堆叠压力。
从实施例18、25-26与对比例7-9的对比可见，非牛顿流体电解质组合物适用于多种不同的正极材料，相比于具有类似组成的液态电解质的电池，其能够通过高粘度有效抑制电池的产气，进而提高电池的循环性能，尤其能够有效提高正极层状氧化物在高电压下的循环性能。
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 (26)
- 一种电解质组合物，其特征在于，所述电解质组合物为非牛顿流体电解质组合物。
- 根据权利要求1所述的电解质组合物，其特征在于，在25℃通过Dveslvtjo旋转粘度测试仪62#或64#转子以12转/分钟的速度旋转搅拌所述电解质组合物10秒钟后，所述电解质组合物的粘度为1000mPa·s～50000mPa·s。
- 根据权利要求1所述的电解质组合物，其特征在于，在25℃通过Dveslvtjo旋转粘度测试仪62#或64#转子以12转/分钟的速度旋转搅拌所述电解质组合物10分钟后，所述电解质组合物的粘度相比于其在相同条件下测试10秒钟后的粘度增长超过100mPa·s。
- 根据权利要求1至3中任一项所述的电解质组合物，其特征在于，所述非牛顿流体电解质组合物在力学触变后的损耗因子相较于力学触变前的损耗因子下降率超过10％。
- 根据权利要求1至3中任一项所述的电解质组合物，其特征在于，所述非牛顿流体电解质组合物包含有机溶剂和离子液体中的一种、电解质盐、以及悬浮颗粒。
- 根据权利要求1至5中任一项所述的电解质组合物，其特征在于，所述非牛顿流体电解质组合物还包括聚合物。
- 根据权利要求5或6所述的电解质组合物，其特征在于，所述电解质盐包含钠盐，所述钠盐包含氯化钠、溴化钠、硝酸钠、高氯酸钠、六氟磷酸钠、乙酸钠、三氟乙酸钠、三氟甲基磺酸钠、双 (氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，可选地包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种。
- 根据权利要求5至7中任一项所述的电解质组合物，其特征在于，所述有机溶剂包含醚类有机溶剂、酯类有机溶剂、含硫有机溶剂的一种或多种，包含乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、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、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、二甲基亚砜中的一种或多种，可选地包含乙二醇二甲醚。
- 根据权利要求5至8中任一项所述的电解质组合物，其特征在于，所述离子液体包含氯化1-丁基-3-甲基咪唑、1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸、N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、5-氮鎓螺[4,4]壬烷六氟磷酸、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺、四丁基六氟磷酸膦中的一种或多种，可选地包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺中的一种或多种。
- 根据权利要求6至9中任一项所述的电解质组合物，其特征在于，所述聚合物包含聚环氧乙烷、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺，可选地包含聚环氧乙烷、聚乙二醇中的一种或多种。
- 根据权利要求5至10中任一项所述的电解质组合物，其特征在于，所述悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化铝、氧化钠、氧化锂、氟化钠、氟化锂、聚氨基甲酸酯中的一种或多种，可选地包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂中的一种或多种。
- 根据权利要求5至11中任一项所述的电解质组合物，其特征在于，所述电解质盐包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，所述有机溶剂包含乙二醇二甲醚，所述离子液体包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺中的一种或多种，所述聚合物包含聚环氧乙烷、聚乙二醇中的一种或多种，所述悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂中的一种或多种。
- 根据权利要求5至12中任一项所述的电解质组合物，其特征在于，所述电解质盐包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，所述有机溶剂包含乙二醇二甲醚，所述悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂中的一种或多种。
- 根据权利要求6至12中任一项所述的电解质组合物，其特征在于，所述电解质盐包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，所述有机溶剂包含乙二醇二甲醚，所述聚合物包含聚环氧乙烷、聚乙二醇中的一种或多种，所述悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂中的一种或多种。
- 根据权利要求5至12中任一项所述的电解质组合物，其特征在于，所述电解质盐包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，所述离子液体包含N-烷基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺中的一种或多种，所述悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂中的一种或多种。
- 根据权利要求6至12中任一项所述的电解质组合物，其特征在于，所述电解质盐包含三氟甲基磺酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种，所述离子液体包含N-烷 基-N-甲基哌啶双三氟甲烷磺酰亚胺、三己基(十四烷基)膦双(三氟甲磺酰基)酰胺中的一种或多种，所述聚合物包含聚环氧乙烷、聚乙二醇中的一种或多种，所述悬浮颗粒包含气相二氧化硅、氧化钠、氧化锂中的一种或多种。
- 根据权利要求6至16中任一项所述的电解质组合物，其特征在于，基于所述非牛顿流体电解质组合物的总质量计，所述电解质盐的质量含量为5％～20％，所述有机溶剂的质量含量为20％～60％，所述离子液体的质量含量为20％～60％，所述聚合物的质量含量为0％～40％，所述悬浮颗粒的质量含量大于0，且小于等于20％。
- 根据权利要求1至17中任一项所述的电解质组合物，其特征在于，所述非牛顿流体电解质组合物的挤压强度为35kN～200kN。
- 一种二次电池，其特征在于，包括正极极片和权利要求1至18任一项所述的电解质组合物。
- 根据权利要求19所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池为钠金属电池。
- 根据权利要求19或20所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池是无负极钠电池。
- 根据权利要求19至21中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述正极极片包括正极活性材料，所述正极活性材料包括过渡金属层状氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝化合物中的至少一种，包括NaNi 1/3Fe 1/3Mn 1/3O 2、Na(Cu 1/9Ni 2/9Fe 1/3Mn 1/3)O 2、Na 2/3Ni 1/6Mn 2/3Cu 1/9Mg 1/18O 2、Na 4Fe 3(PO 4) 2P 2O 7、NaFePO 4、Na 3V 2(PO 4) 3、Na 1.9CoFe(CN) 6、Na 2NiFe(CN) 6、NaMnFe(CN) 6中的一种或多种。
- 根据权利要求22所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性材料的表面具有包覆层，所述包覆层包括碳材料、ZrO 2、TiO 2、聚苯胺、聚吡咯、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)、氧化铝、氧化锌、氧化钛、氧化锆、氧化镁、氧化硅、氧化镧、氟化钠、氟化锂和氟化铝中的一种或多种，所述碳材料包括无定形碳、石墨、石墨烯中的一种或多种。
- 一种电池模块，其特征在于，包括权利要求19至23中任一项所述的二次电池。
- 一种电池包，其特征在于，包括权利要求19至23中任一项所述的二次电池或权利要求24所述的电池模块。
- 一种用电装置，其特征在于，包括权利要求19至23中任一项所述的二次电池、权利要求24所述的电池模块、权利要求25所述的电池包中的至少一种。
Publications (1)
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| WO2024138559A1 true WO2024138559A1 (zh) | 2024-07-04 |
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