鈉離子電池電解液的主要成分

鈉離子電池電解液的主要成分:鈉離子電池電解液按其存在狀態可分為液態和固態。與鋰離子電池類似，鈉離子電池使用的液體電解質也是通過鈉鹽溶解在有機溶劑中，鈉鹽壹般可以是:NaPF6、Na-ClO4、NaAIClh、NaFeClh、NaSO、CF3、NaBF4、NaBClh、NaNO3、NaPOFA、NaSCN、NaCN、NaAsF6、NaCF3CO2、NaSbF6、NAC。有機溶劑有以下要求:介電常數高，熔點低(室溫下為液體)，鈉離子導電性強。為了滿足上述要求，電解質溶劑壹般為無水二元組分，其組分可以是碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、1，2-二甲氧基乙烷(DME)、四氫呋喃(THF)、2-甲基四氫呋喃(2-MTHF)等。在最終電解質中，Na+的摩爾濃度約為1摩爾/升..鈉離子電池的液體電解質配置高(無水)，易漏液，不安全(如單質金屬負極產生枝晶，導致電池內部短路，發生爆炸)。特別是當鈉作為負極材料時，鈉與液體電解質的反應使這種電池的開發變得困難。使用合金陽極是壹種方案，但鈉離子在合金中擴散困難，多次循環後體積變化明顯。另壹種解決方法是改進電解液，即在選擇合適溶劑的同時加入添加劑。但人們也在尋找新的電解質材料，近年來發展迅速的聚合物電解質就是壹個典型的例子。壹般來說，所謂聚合物電解質就是將鹽類物質以摻雜的形式混入聚合物中，制成導電的(主要是離子型)聚合物。用作鈉離子電池固體聚合物電解質(SPE)的常見聚合物包括聚氧化乙烯、聚苯胺、聚吡咯、乙烯丙烯酸聚合物、聚四氟乙烯等。根據不同的聚合物構型，它們可以形成不同種類的聚合物電解質，如線型聚合物電解質、梳型聚合物電解質和交聯網狀聚合物電解質。堿金屬鹽是Nal、NaBH4、NaBF4、多磷酸鈉等。壹般都是帶負電荷的大體積陰離子。未來開發新鹽時，可以考慮:①具有較寬的電化學窗口；②與聚合物基體形成低熔點復合材料；③具有對稱或柔順的陰離子結構和增塑作用。這類聚合物復合材料的導電性可能是導電通道、隧道效應和場發射三種機制競爭的結果。在發現的PEO-硼氫化鈉體系中，由於陰離子配對的阻礙，離子電導率降低。為了滿足可充電電池的導電需要，SPE的離子電導率應在10-3S/cm以上。但SPE的離子電導率應在10-3S/cm以上，才能滿足鹽池電導率的需要。而鹽摻雜後得到的固體聚合物電解質的離子電導率達不到這個水平。因此，今後該領域的研究工作應集中於開發離子電導率高、正負極材料穩定的固體聚合物電解質。Nasicon也是近十年發展起來的壹種鈉離子導體。它是由鈉、銅、矽、磷、氧五種元素組成的復合電解質。美國專利報道了通過將Na3Zr2Si2PO12粉末與Teflon混合可以制備非常薄的固體電解質。常見的硫酸鈉基固體電解質和Na3x+2y+zPxOyClz(0≤x，y，z≤1；x、y、z中只有壹個為0)也是中高溫下使用的快離子導體。為了在新型二次鈉離子電池中使用，這種固體電解質在室溫下應該具有高的離子電導率，並且易於制備。SiO2 _ 2骨架三維鈉離子導體的研制成功接近這壹目標，但尚未在鈉離子電池中應用。