一种硫酸盐反钙钛矿的制备方法及其产品和应用技术

本发明专利技术公开一种硫酸盐反钙钛矿的制备方法及其产品和应用，属于固体电解质材料技术领域。所述硫酸盐反钙钛矿的制备方法，包括以下步骤：1)按所需化学计量比称取NaF和Na2SO4，混合，研磨，得到混合物；2)将混合物继续进行机械球磨，压片，真空密封；3)将密封后的样品进行高温退火处理，冷却，即得硫酸盐反钙钛矿。本发明专利技术制备的硫酸盐反钙钛矿作为固体电解质，室温下离子电导率达：8.43

【技术实现步骤摘要】
一种硫酸盐反钙钛矿的制备方法及其产品和应用


[0001]本专利技术属于固体电解质材料
，具体涉及一种硫酸盐反钙钛矿的制备方法及其产品和应用。

技术介绍

[0002]在电动汽车、飞机和下一代便携式电子产品中，安全是大规模储能的关键要求。与目前可用的液体电解质电池相比，全固态电池因其安全性高、能量密度高、封装简单、工作温度范围广等优点被认为是下一代最有优势的电化学储能器件。固态钠离子电池与固态锂离子电池相比，拥有着资源丰富、成本低廉的额外优势。受分子式为Li3OX(X是卤素或卤素混合物)的富锂反钙钛矿的启发，研究人员还发现了一些结构相似的富钠反钙钛矿，例如Na3OBr、Na3OBH4，具有高离子电导率。然而，卤素或氢化物阴离子的化学不稳定性或强吸湿性会增加操作过程中不希望的结构分解或水合的可能性。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种硫酸盐反钙钛矿的制备方法及其产品和应用。
[0004]一种硫酸盐反钙钛矿的制备方法，包括以下步骤：
[0005]1)按所需化学计量比称取NaF和Na2SO4，混合，用玛瑙研钵充分研磨，得到混合物；
[0006]2)将混合物加入球磨罐中进行机械球磨，得到的样品继续研磨，压片，真空密封；
[0007]3)将密封后的样品进行高温退火处理，冷却，即得硫酸盐反钙钛矿。
[0008]进一步地，步骤1)中，所述NaF和Na2SO4的化学计量比为1：(1
‑
2.5)。
[0009]进一步地，步骤2)中，所述机械球磨的参数为：球磨转速600rpm，球磨时间10
‑
25h，球料比为(30
‑
45)：1，球磨体为氧化锆球。
[0010]进一步地，步骤2)中，压片后的样品质量为100
‑
300mg，磨具规格为ф5mm
‑
ф10mm。
[0011]进一步地，步骤3)中，所述高温退火处理具体是指：以5℃/min的升温速率将温度升至400
‑
500℃，退火时间为24
‑
72h。
[0012]进一步地，步骤1)、步骤2)的过程均在氩气气氛保护下操作。
[0013]本专利技术还提供一种利用上述制备方法制备得到的硫酸盐反钙钛矿(kogarkoite，化学式为Na3SO4F)。
[0014]本专利技术还提供一种硫酸盐反钙钛矿作为固体电解质的应用。
[0015]全固态电池的关键成分是固体电解质。虽然Na3SO4F在室温下的钠离子电导率为～10
‑8，但基于其反钙钛矿相灵活的结构，经过简单的异价掺杂改性后，其离子导率得到大幅提高。再加上本身作为天然矿物的成本低廉与化学稳定性，是潜在的钠离子固体电解质。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0017]本专利技术制备的硫酸盐反钙钛矿作为固体电解质，室温下离子电导率达：8.43
×
10
‑8S cm
‑1，采用机械球磨和退火相结合的制备方法可以有效消除晶界电阻，原料易得，操作简单，制备过程安全高效，能得到室温下稳定的硫酸盐反钙钛矿型固体电解质，具有广阔的应
用前景。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为实施例1退火前制备的Na3SO4F固体电解质粉末的XRD图；
[0020]图2为实施例1退火后制备的Na3SO4F固体电解质粉末的XRD图。
具体实施方式
[0021]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0022]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0023]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
[0024]在不背离本专利技术的范围或精神的情况下，可对本专利技术说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本专利技术的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
[0025]关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
[0026]一种硫酸盐反钙钛矿的制备方法，包括以下步骤：
[0027]1)按所需化学计量比称取NaF和Na2SO4，混合均匀，用玛瑙研钵充分研磨15min，得到混合物；
[0028]2)将混合物加入球磨罐中，将球磨罐放入高能球磨机中进行机械球磨，得到的样品继续在玛瑙研钵中研磨，压片，真空密封；
[0029]3)将密封后的样品放入马弗炉中进行高温退火处理，冷却，即得硫酸盐反钙钛矿。
[0030]在一些优选实施例中，步骤1)中，所述NaF和Na2SO4的化学计量比为1：(1
‑
2.5)。
[0031]在一些优选实施例中，步骤2)中，所述机械球磨的参数为：球磨转速600rpm，球磨时间10
‑
25h，更优选为10h、15h、20h、25h，更优选为25h；球料比为(30
‑
45)：1，优选为，30:1、32:1、34:1、35:1、36:1、40:1、45:1；球磨体为氧化锆球。
[0032]在一些优选实施例中，步骤2)中，压片后的样品质量为100
‑
300mg，磨具规格为ф
5mm
‑
ф10mm，优选为ф8mm(即直径为8mm)。
[0033]在一些优选实施例中，步骤3)中，所述高温退火处理具体是指：以5℃/min的升温速率将温度升至400
‑
500℃，优选为400℃、500℃；退火时间为24
‑
72h。优选为24h、36h、48h、72h。更优选为72h。
[0034]在一些优选实施例中，步骤1)、步骤2)的过程均在氩气气氛保护下操作。
[0035]本专利技术还提供一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫酸盐反钙钛矿的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)按所需化学计量比称取NaF和Na2SO4，混合，研磨，得到混合物；2)将混合物进行机械球磨，得到的样品继续研磨，压片，真空密封；3)将密封后的样品进行高温退火处理，冷却，即得硫酸盐反钙钛矿。2.根据权利要求1所述的硫酸盐反钙钛矿的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述NaF和Na2SO4的化学计量比为1：(1
‑
2.5)。3.根据权利要求1所述的硫酸盐反钙钛矿的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述机械球磨的参数为：球磨转速600rpm，球磨时间10
‑
25h，球料比为(30
‑
45)：1，球磨体为氧化锆球。4.根据权利要求1所述的硫酸盐反钙钛矿的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐亚，雷振东，湛晶，
申请(专利权)人：天祥安氢上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：