一种固态钠电池高载量电极及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种固态钠电池高载量电极及其制备方法和应用。所述固态钠电池高载量电极为负载活性物质的多孔/致密复合结构陶瓷，包括多孔/致密复合结构固体电解质和填充于多孔/致密复合结构固体电解质的孔隙中的电极活性物质；优选地，所述多孔/致密复合结构固体电解质是具有垂直多孔结构的固体电解质；更优选地，电极活性物质原位合成并填充于多孔致密复合结构固体电解质的孔隙中。所述固态钠电池高载量电极在增加电极与固体电解质的界面接触面积、减小界面阻抗的同时，提高电极活性物质载量，进而提高电池的实际比能量。

【技术实现步骤摘要】
一种固态钠电池高载量电极及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种固态钠电池高载量电极及其制备方法和应用，具体涉及一种在具有多孔/致密复合结构的固体电解质的多孔层中负载电极活性物质的方法。
技术介绍
固态钠电池具有热稳定性优异、无泄漏挥发、不易燃、减少火灾发生等优点。此外，钠离子固体电解质具有较高的电化学窗口，可以更好地与电极材料相匹配，循环性能好，寿命长，如应用在电动汽车领域可以长期服役，减少电池更换成本。然而，固态钠电池的电极和电解质的接触界面为固固接触，接触面积较小，从而形成较大的界面阻抗，并且电极物质载量较少，导致电池实际能量密度低，严重阻碍了其商业化应用。增加界面接触面积和提高电极物质载量是固态钠电池的重点研究内容之一。文献JournalofPowerSources247:975-980(Anall-solidstateNASICONsodiumbatteryoperatingat200℃)报道了一种将正极活性物质与固体电解质球磨混合共烧结的方法以减小界面阻抗。文献ACSCentSci3(1):52-57(Rechargeable本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.固态钠电池高载量电极，其特征在于，所述固态钠电池高载量电极为负载活性物质的多孔/致密复合结构陶瓷，包括多孔/致密复合结构固体电解质和填充于多孔/致密复合结构固体电解质的孔隙中的电极活性物质；优选地，所述多孔/致密复合结构固体电解质是具有垂直多孔结构的固体电解质；更优选地，电极活性物质原位合成并填充于多孔致密复合结构固体电解质的孔隙中。/n

【技术特征摘要】
1.固态钠电池高载量电极，其特征在于，所述固态钠电池高载量电极为负载活性物质的多孔/致密复合结构陶瓷，包括多孔/致密复合结构固体电解质和填充于多孔/致密复合结构固体电解质的孔隙中的电极活性物质；优选地，所述多孔/致密复合结构固体电解质是具有垂直多孔结构的固体电解质；更优选地，电极活性物质原位合成并填充于多孔致密复合结构固体电解质的孔隙中。


2.根据权利要求1所述的固态钠电池高载量电极，其特征在于，所述固体电解质为钠固体电解质，优选为beta-Al2O3、Na3Zr2Si2PO12、Na3SbS4和Na3PS4中的一种或几种的混合物。


3.根据权利要求1或2所述的固态钠电池高载量电极，其特征在于，所述多孔/致密复合结构固体电解质包括靠近正极侧的多孔层和靠近负极侧的致密层；其中，多孔层的厚度为0.5-5mm，孔的直径为5-20μm，孔隙率为30-60%；致密层的厚度为20-200μm，致密度为95%以上。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的固态钠电池高载量电极，其特征在于，所述电极活性物质为正极活性物质，优选为钠快离子导体结构的聚阴离子化合物，包括磷酸钒钠、磷酸铁钠和磷酸钛钠中的一种或几种。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的固态钠电池高载量电极，其特征在于，所述正极活性物质的单位面积负载量为1-20mg/cm2。
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【专利技术属性】
技术研发人员：温兆银，赖红健，吴相伟，王静宜，靳俊，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31