钠离子电池电解液的主要成分

钠离子电池电解液的主要成分:钠离子电池电解液按其存在状态可分为液态和固态。与锂离子电池类似，钠离子电池使用的液体电解质也是通过钠盐溶解在有机溶剂中，钠盐一般可以是:NaPF6、Na-ClO4、NaAIClh、NaFeClh、NaSO、CF3、NaBF4、NaBClh、NaNO3、NaPOFA、NaSCN、NaCN、NaAsF6、NaCF3CO2、NaSbF6、NAC。有机溶剂有以下要求:介电常数高，熔点低(室温下为液体)，钠离子导电性强。为了满足上述要求，电解质溶剂一般为无水二元组分，其组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)、四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃(2-MTHF)等。在最终电解质中，Na+的摩尔浓度约为1摩尔/升..钠离子电池的液体电解质配置高(无水)，易漏液，不安全(如单质金属负极产生枝晶，导致电池内部短路，发生爆炸)。特别是当钠作为负极材料时，钠与液体电解质的反应使这种电池的开发变得困难。使用合金阳极是一种方案，但钠离子在合金中扩散困难，多次循环后体积变化明显。另一种解决方法是改进电解液，即在选择合适溶剂的同时加入添加剂。但人们也在寻找新的电解质材料，近年来发展迅速的聚合物电解质就是一个典型的例子。一般来说，所谓聚合物电解质就是将盐类物质以掺杂的形式混入聚合物中，制成导电的(主要是离子型)聚合物。用作钠离子电池固体聚合物电解质(SPE)的常见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。根据不同的聚合物构型，它们可以形成不同种类的聚合物电解质，如线型聚合物电解质、梳型聚合物电解质和交联网状聚合物电解质。碱金属盐是Nal、NaBH4、NaBF4、多磷酸钠等。一般都是带负电荷的大体积阴离子。未来开发新盐时，可以考虑:①具有较宽的电化学窗口；②与聚合物基体形成低熔点复合材料；③具有对称或柔顺的阴离子结构和增塑作用。这类聚合物复合材料的导电性可能是导电通道、隧道效应和场发射三种机制竞争的结果。在发现的PEO-硼氢化钠体系中，由于阴离子配对的阻碍，离子电导率降低。为了满足可充电电池的导电需要，SPE的离子电导率应在10-3S/cm以上。但SPE的离子电导率应在10-3S/cm以上，才能满足盐池电导率的需要。而盐掺杂后得到的固体聚合物电解质的离子电导率达不到这个水平。因此，今后该领域的研究工作应集中于开发离子电导率高、正负极材料稳定的固体聚合物电解质。Nasicon也是近十年发展起来的一种钠离子导体。它是由钠、铜、硅、磷、氧五种元素组成的复合电解质。美国专利报道了通过将Na3Zr2Si2PO12粉末与Teflon混合可以制备非常薄的固体电解质。常见的硫酸钠基固体电解质和Na3x+2y+zPxOyClz(0≤x，y，z≤1；x、y、z中只有一个为0)也是中高温下使用的快离子导体。为了在新型二次钠离子电池中使用，这种固体电解质在室温下应该具有高的离子电导率，并且易于制备。SiO2 _ 2骨架三维钠离子导体的研制成功接近这一目标，但尚未在钠离子电池中应用。