本发明涉及钠离子电池，尤其涉及一种宽温域钠离子电池电解液及其制备方法与应用。
背景技术：
1、虽然锂离子电池工艺较为成熟，在新能源领域占据重要的市场地位，但由于锂资源的稀缺性、高成本、安全性问题以及电池容量和循环寿命的限制，限制了其进一步扩大应用市场。相比之下，钠作为地壳中丰富的元素，资源更加充足，且成本较低，因此钠离子电池被认为是一种有潜力的替代能源储存工艺，具有巨大的市场潜力和应用前景，有望为能源转型和可持续发展做出贡献。
2、近年来，科研人员对钠离子电池的研究兴趣逐渐增加。钠离子电池通过在电池的正负极之间嵌入和释放钠离子来实现能量存储和释放，其研究背景涉及到材料学、电化学以及储能技术等多个领域。钠离子电池的应用领域包括可再生能源储存、电动汽车和移动设备等。目前，研究人员致力于寻找合适的正负极材料，以提高钠离子电池的能量密度、循环寿命和安全性；同时，探索新型电解质、电极结构和储能系统的设计，以进一步改善钠离子电池的性能。在上述研究中，电解液的设计构思至关重要，它不仅影响电池的离子传导性，还直接关系到电池的安全性和工作温度范围。由于na+的去溶剂化能通常低于li+，从而降低了其参与电化学反应的活化势垒，而且钠盐的热稳定性通常优于锂盐，因此钠离子电池具有在宽温度范围内工作的潜力。然而近年来，尽管钠离子电池在电极材料取得了进展，但在电解液的探索方面仍难以满足大规模储能需求。传统的电解液通常只能在较窄的温度范围内(-20℃～50℃)有效工作，限制了钠离子电池在极端环境条件下的应用。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种宽温域钠离子电池电解液及其制备方法与应用，解决现有钠离子电池电解液无法兼顾宽温域应用性能与较长循环寿命和高倍率使用性能的问题。
2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
3、本发明提供了一种宽温域钠离子电池电解液，包含以下原料：钠盐电解质、不同链长二甲醚溶剂、成膜添加剂与醚类稀释剂；
4、其中，所述不同链长二甲醚溶剂、所述成膜添加剂与所述醚类稀释剂的体积比为40～60：10～20：10～20；
5、所述不同链长二甲醚溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚与四乙二醇二甲醚的混合物；
6、所述乙二醇二甲醚、所述二乙二醇二甲醚、所述三乙二醇二甲醚与所述四乙二醇二甲醚的体积比为15～60：15～60：15～60：15～60。
7、优选的，在所述一种宽温域钠离子电池电解液中，所述钠盐电解质包括六氟磷酸钠、双三氟甲磺酰亚胺钠、双氟磺酰亚胺钠、高氯酸钠、二氟草酸硼酸钠与四氟硼酸钠中的一种或多种。
8、优选的，在所述一种宽温域钠离子电池电解液中，所述钠盐电解质在所述宽温域钠离子电池电解液中的浓度为0.5～2mol/l。
9、优选的，在所述一种宽温域钠离子电池电解液中，所述成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯或碳酸亚乙烯酯。
10、优选的，在所述一种宽温域钠离子电池电解液中，所述成膜添加剂在所述宽温域钠离子电池电解液中的体积占比为12～20％。
11、优选的，在所述一种宽温域钠离子电池电解液中，所述醚类稀释剂为1,3-二氧五环或1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚。
12、本发明还提供了一种所述宽温域钠离子电池电解液的制备方法，包括以下步骤：
13、将钠盐电解质、不同链长二甲醚溶剂、成膜添加剂与醚类稀释剂混合，得到宽温域钠离子电池电解液。
14、本发明还提供了一种所述宽温域钠离子电池电解液在钠离子电池中的应用，所述宽温域钠离子电池电解液的应用温度为-40～60℃。
15、优选的，在所述应用中，所述钠离子电池包括正极、负极、宽温域钠离子电池电解液与隔膜。
16、优选的，在所述应用中，所述正极包括正极集流体与正极膜片；所述正极膜片包括正极活性材料、导电剂与粘结剂；所述正极活性材料包括磷酸钒钠、磷酸铁钠、镍铁锰酸钠与氟磷酸钒钠中的一种或多种。
17、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
18、(1)本发明选用不同链长的二甲醚溶剂，辅以合理的配比，将混合醚作为主溶剂，能够兼顾短链醚的高离子电导率和长链醚的高界面稳定性，拓宽常规醚类电解液的应用温度范围。
19、(2)本发明选用低冰点稀释剂来调控不同链长二甲醚溶剂间的相互作用。以环状醚1,3-二氧五环为例，其熔点为-95℃，能够与不同链长二甲醚溶剂和成膜添加剂(例如二甲醚、氟代碳酸乙烯酯)互溶而不与na+结合，消耗溶剂的同时增加na+与阴离子(如pf6+)的作用，从而进一步削弱na+与溶剂的相互作用，促进na+的去溶剂化，最终提高电池的低温和快充性能。本发明选用成膜添加剂来提高电极的界面稳定性。以氟代碳酸乙烯酯为例，氟原子具有吸电子特性，使得na+-氟代碳酸乙烯酯相互作用较弱。但通过不同温度下的拉曼表征发现高低温下氟代碳酸乙烯酯对应的峰发生明显偏移，表明高低温下条件下更多的fec会进入na+溶剂化层，即氟代碳酸乙烯酯在高低温下会改变na+溶剂化结构。并且，成膜添加剂有利于形成表层富磷酸盐(naxpoyfz/naxpfy)，内部富naf的无机膜，还可增加固体电解质界面膜(sei膜)和电化学界面膜(cei膜)中的有机成分；形成的有机、无机复合sei膜和cei膜具有高韧性、高离子电导率。通过核磁、拉曼表征进一步验证了体系中醚类稀释剂和成膜添加剂与不同二甲醚溶剂之间的溶剂-溶剂相互作用削弱了na+和二甲醚溶剂之间的相互作用，实现了钠离子动力学的改善，促使阴离子进入溶剂化结构，参与构建稳定的界面。
20、(3)本发明制备的宽温域钠离子电池电解液能够在-40～60℃的宽温度范围内运行，具有低的冰点以及高的热稳定性，不仅在室温下实现了远优于商业电解液(如1mnapf6-dme和1m naclo4-ec/dmc+5％fec)的倍率性能和循环稳定性，最重要的是在高低温(-40℃、60℃)下设计的宽温域电解液同样表现出优异的电化学性能。
1.一种宽温域钠离子电池电解液，其特征在于，包含以下原料：钠盐电解质、不同链长二甲醚溶剂、成膜添加剂与醚类稀释剂；
2.根据权利要求1所述的一种宽温域钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠盐电解质包括六氟磷酸钠、双三氟甲磺酰亚胺钠、双氟磺酰亚胺钠、高氯酸钠、二氟草酸硼酸钠与四氟硼酸钠中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的一种宽温域钠离子电池电解液，其特征在于，所述钠盐电解质在所述宽温域钠离子电池电解液中的浓度为0.5～2mol/l。
4.根据权利要求2所述的一种宽温域钠离子电池电解液，其特征在于，所述成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯或碳酸亚乙烯酯。
5.根据权利要求4所述的一种宽温域钠离子电池电解液，其特征在于，所述成膜添加剂在所述宽温域钠离子电池电解液中的体积占比为12～20％。
6.根据权利要求2或4所述的一种宽温域钠离子电池电解液，其特征在于，所述醚类稀释剂为1,3-二氧五环或1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚。
7.权利要求1～6任一项所述的一种宽温域钠离子电池电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.权利要求1～6任一项所述的宽温域钠离子电池电解液或者权利要求7所述制备方法制得的宽温域钠离子电池电解液在钠离子电池中的应用，其特征在于，所述宽温域钠离子电池电解液的应用温度为-40～60℃。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述钠离子电池包括正极、负极、宽温域钠离子电池电解液与隔膜。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述正极包括正极集流体与正极膜片；所述正极膜片包括正极活性材料、导电剂与粘结剂；所述正极活性材料包括磷酸钒钠、磷酸铁钠、镍铁锰酸钠与氟磷酸钒钠中的一种或多种。
