电解质材料、钠离子固体电解质及应用和钠离子固体电池制造技术

本发明专利技术涉及固体电池领域，具体涉及电解质材料及由其形成的钠离子固体电解质和钠离子固体电池。所述电解质材料的组成为Na

Electrolyte material, sodium ion solid electrolyte and its application and sodium ion solid battery

【技术实现步骤摘要】
电解质材料、钠离子固体电解质及应用和钠离子固体电池
本专利技术涉及固体电池领域，具体涉及电解质材料及由其形成的钠离子固体电解质和钠离子固体电池。
技术介绍
相对于已经成功商业化应用的锂离子电池，全固态钠电池，因其优异的安全特性、更高的能量密度和丰富的钠资源，引起了全世界的广泛关注。在全固态钠电池中，使用固态钠离子电解质取代易燃的有机液态电解质，大大提高了电池的安全性。固态电解质又具有高硬度特性，可以阻隔钠枝晶，避免刺穿电解质造成电池短路。因此在电池中应用高能量密度的金属Na作为负极材料成为可能。目前，阻碍全固态钠电池发展与应用的因素主要有两点：固体电解质的离子电导率低；固体电解质与金属Na负极界面电阻大。关于界面电阻大的问题，现有技术主要通过在界面处加入液态电解液、引入聚合物界面层、施加压力等方法以降低电解质与钠负极材料的界面电阻。尽管这些方法对改善界面电阻有一定的效果，但是仍不能实现全固态电池长期稳定的运行。除此之外，现有固体电解质常被制作成简单的平板式构型，组装成的全电池仍是三层结构，固体电解质不仅与金属Na负极的界面接触不紧密，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解质材料，所述电解质材料的组成为Na

【技术特征摘要】
1.一种电解质材料，所述电解质材料的组成为Na3+2xZr2-xCaxSi2PO12，其中x为0.05-0.3。


2.根据权利要求1所述的电解质材料，其中，所述电解质材料通过以下方法制备：
(1)将Na源、Zr源、Ca源、硅源、P源和柠檬酸以摩尔比为(3+2x):(2-x)：x：2：1：(6-10)混合于水醇混合液中，充分搅拌溶解，得到混合物I；
(2)将所述混合物I加热至50-90℃，直到完全蒸发除去水和醇，形成凝胶；
(3)将所述凝胶干燥、研磨，并在500-700℃下煅烧2-8h，再升温至900-1000℃煅烧8-16h；得到Na3+2xZr2-xCaxSi2PO12粉末。


3.根据权利要求2所述的电解质材料，其中，所述Na源选自醋酸钠、硝酸钠、碳酸钠和氢氧化钠中的至少一种；
所述Zr源选自硝酸氧锆水合物、三氯化锆、乙酰丙酮锆和乙酸锆的至少一种；
所述Ca源选自硝酸钙、乙酸钙、氢氧化钙和氯化钙中的至少一种；
所述Si源选自正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、硅酸和硅油中的至少一种；
所述P源选自磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和磷酸中的至少一种。


4.一种钠离子固体电解质，包括由电解质材料形成的至少两层结构，所述至少两层结构包括致密层和位于致密层至少一侧的多孔层，所述多孔层具有亲钠多孔表面；其中，所述电解质材料为权利要求1-3中任意一项所述的电解质材料。


5.根据权利要求4所述的钠离子固体电解质，其中，所述致密层厚度为1-1000μm，多孔层的厚度为1-1000μm，多孔层孔隙率为10-80％，平均孔径为2-50μm；
优选地，致密层厚度为10-300μm，多孔层厚度为10-300μm，多孔层孔隙率为40-60％，平均孔径为5-20...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙春文，卢瑶，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11