【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固态电池电解质，具体而言，涉及一种多孔二维纳米片复合钠离子电池固态电解质材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、自上世纪九十年代索尼公司率先推出锂离子电池以来，锂离子电池逐渐成为了现今主要的便携式能源存储器件。然而随着对能源需求的进一步增加，锂资源已经成为稀缺资源，使得锂离子电池成本以几何倍数增长。钠离子电池因其具有与锂离子电池相似的工作原理、相同的价态、丰富的储量和较低的产业化成本等优点，获得广泛的研究和关注。钠元素在自然界的分布极为广泛，可以有效地解决锂资源短缺问题。因此钠离子电池被认为是最有希望取代锂离子电池占领储能市场的新兴二次离子电池。
2、然而，传统液态钠离子电池在使用过程中存在电解液渗漏，易燃等安全问题，并且电池稳定性会随着钠枝晶的不可控生长呈现出明显的衰减。固态钠离子电池(ssbs)采用固体电解质(ses)取代传统有机电解液，从根本上解决了电解液挥发和渗漏带来的燃烧和爆炸等安全问题。同时，ses优越的机械性能和热/化学稳定性能改善电池寿命和稳定性和实现高能量正极与金属钠负极在ssbs中匹配使用；ssbs兼顾了高能量密度与高安全性，对开发下一代高能量密度电池和解决能源危机具有重大意义。然而，ses作为ssbs的核心材料，目前仍面临着室温离子电导率低这一致命问题。因此，亟需研发一种具有高效na+迁移率的钠离子电池固态电解质。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种多孔二维纳米片复合钠离子电池固态电解质材料，该材料中使用的多孔二维tixfe1-xo
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种多孔二维纳米片复合钠离子电池固态电解质材料，包含如组分：聚氧化乙烯、双氟磺酰亚胺钠、多孔二维tixfe1-xo2纳米片，多孔二维tixfe1-xo2纳米片中x的取值范围在0.4-0.9。
3、在优选或可选地实施方式中，多孔二维tixfe1-xo2纳米片的直径在2um-5um，多孔二维tixfe1-xo2纳米片上的孔隙的孔径在1nm-8nm。
4、在优选或可选地实施方式中，聚氧化乙烯、双氟磺酰亚胺钠、多孔二维tixfe1-xo2纳米片的摩尔比为(35-45)：(1-3)：(1-3)。
5、本专利技术还提供一种多孔二维纳米片复合钠离子电池固态电解质材料的制备方法，用于制备上述固态电解质材料，制备步骤如下：
6、s100：将碳酸钾、碳酸锂、二氧化钛和氧化铁混合，然后加热、沉淀、分散，得到二维tixfe1-xo2纳米片；
7、s200：将二维tixfe1-xo2纳米片滴加到氢碘酸溶液中，然后离心、沉淀，得到多孔二维tixfe1-xo2纳米片；
8、s300：将聚氧化乙烯、双氟磺酰亚胺钠和多孔二维tixfe1-xo2纳米片混合后加入到无水乙腈中，然后搅拌、注模、静置、干燥，得到固态电解质材料。
9、本案中，通过制备二维tixfe1-xo2纳米片，在二维纳米片上刻蚀出孔径分布可控的孔洞结构，然后将聚氧化乙烯(peo)、双氟磺酰亚胺钠(nafsi)和多孔二维tixfe1-xo2纳米片混合，采用溶液浇筑法制备成固态电解质薄膜，得到成品。
10、在优选或可选地实施方式中，s100具体包括如下步骤：
11、s110：将碳酸钾、碳酸锂、二氧化钛和氧化铁混合并研磨20min-40min，得到混合原料；
12、s120：将混合原料置于880℃-920℃的温度环境下加热除碳0.5h-1.5h，然后冷却至室温并研磨20min-40min，再加热至1000℃-1200℃并保温20h-24h，冷却，得到混合粉体；
13、s130：将混合粉体与盐酸混合，然后震荡处理10h-15h，取沉淀并用纯水清洗，干燥，得到沉淀粉体；
14、s140：将沉淀粉体加入到四丁基氢氧化铵中，然后震荡处理5天-7天，得到二维tixfe1-xo2纳米片。
15、在优选或可选地实施方式中，s130具体包括：
16、s131：将混合粉体与盐酸混合，得到混合粉体浓度为1mg/ml-3mg/ml的溶液，然后震荡处理10h-15h，静置并移除上清液，得到沉淀料；
17、s132：将沉淀料与盐酸混合，得到沉淀料浓度为1mg/ml-3mg/ml的溶液，然后震荡处理10h-15h，静置并移除上清液，得到二次沉淀料；
18、s133：重复上述s132的步骤1次-5次，取最后一次的沉淀料用纯水清洗直至ph为中性，然后在空气中干燥，得到沉淀粉体。
19、在优选或可选地实施方式中，s200具体包括如下步骤：
20、s210：将二维tixfe1-xo2纳米片与水混合，并将氢碘酸与水混合，然后边搅拌氢碘酸溶液边向其中滴加二维tixfe1-xo2纳米片溶液，得到第一混合溶液；
21、s220：将第一混合溶液以99500rpm-10500rpm转速离心8min-12min，然后取沉淀部分用乙醇清洗，得到第二混合溶液；
22、s230：重复上述s220的步骤1次-3次，取最后一次的混合溶液向其中加入纯水，然后冰冻，再真空干燥1天-2天，得到多孔二维tixfe1-xo2纳米片。
23、在优选或可选地实施方式中，s210中，将体积比为(32-40)：(70-75)的二维tixfe1-xo2纳米片与水混合得到二维tixfe1-xo2纳米片溶液，将体积比为(15-20)：(70-75)的氢碘酸与水混合得到氢碘酸溶液。
24、在优选或可选地实施方式中，s300具体包括如下步骤：
25、s310：将聚氧化乙烯、双氟磺酰亚胺钠和多孔二维tixfe1-xo2纳米片进行球磨混合4h-6h，然后加入到无水乙腈中并在45℃-55℃的温度条件下搅拌8h-12h，得到均匀溶液；
26、s320：将均匀溶液注入聚四氟乙烯材质的模具中，然后置于真空、惰性气体的环境中静置22h-25h，得到聚合物材料；
27、s330：将聚合物材料在50℃-60℃的环境中真空干燥22h-25h，得到固态电解质材料。
28、本专利技术还提供一种上述固态电解质材料的应用，固态电解质材料用于固态钠离子电池中。
29、综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
30、(1)本专利技术的固态电解质材料中添加有多孔二维tixfe1-xo2纳米片，该多孔二维tixfe1-xo2纳米片具有较高的离子迁移率，可以有效的增加固态电解质的钠离子迁移率，从而提升固态钠离子电池的离子电导率；本专利技术的多孔二维tixfe1-xo2纳米片结构，还可以使得钠离子通过孔洞结构在二维纳米片层间实现跨片层快速迁移，极大缩短了钠离子的迁移路径；同时，除了提高钠离子的迁移率外，多孔二维tixfe1-xo2纳米片还能在固态电解质中均匀分布，实现良好结构相容性；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多孔二维纳米片复合钠离子电池固态电解质材料，其特征在于，包含如下组分：聚氧化乙烯、双氟磺酰亚胺钠、多孔二维TixFe1-xO2纳米片，所述多孔二维TixFe1-xO2纳米片中x的取值范围在0.4-0.9。
2.根据权利要求1所述的固态电解质材料，其特征在于，所述多孔二维TixFe1-xO2纳米片的直径在2um-5um，所述多孔二维TixFe1-xO2纳米片上的孔隙的孔径在1nm-8nm。
3.根据权利要求1所述的固态电解质材料，其特征在于，所述聚氧化乙烯、所述双氟磺酰亚胺钠、所述多孔二维TixFe1-xO2纳米片的摩尔比为(35-45)：(1-3)：(1-3)。
4.一种多孔二维纳米片复合钠离子电池固态电解质材料的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-3任一项所述的固态电解质材料，制备步骤如下：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述S100具体包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述S130具体包括：
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述S20
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述S210中，将体积比为(32-40)：(70-75)的所述二维TixFe1-xO2纳米片与水混合得到所述二维TixFe1-xO2纳米片溶液，将体积比为(15-20)：(70-75)的氢碘酸与水混合得到所述氢碘酸溶液。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述S300具体包括如下步骤：
10.一种权利要求1-3任一项所述的固态电解质材料的应用，其特征在于，所述固态电解质材料用于固态钠离子电池中。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔二维纳米片复合钠离子电池固态电解质材料，其特征在于，包含如下组分：聚氧化乙烯、双氟磺酰亚胺钠、多孔二维tixfe1-xo2纳米片，所述多孔二维tixfe1-xo2纳米片中x的取值范围在0.4-0.9。
2.根据权利要求1所述的固态电解质材料，其特征在于，所述多孔二维tixfe1-xo2纳米片的直径在2um-5um，所述多孔二维tixfe1-xo2纳米片上的孔隙的孔径在1nm-8nm。
3.根据权利要求1所述的固态电解质材料，其特征在于，所述聚氧化乙烯、所述双氟磺酰亚胺钠、所述多孔二维tixfe1-xo2纳米片的摩尔比为(35-45)：(1-3)：(1-3)。
4.一种多孔二维纳米片复合钠离子电池固态电解质材料的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-3任一项所述的固态电解质材料，制备步骤如下：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠伟，王新，宗恺，杨奕，王加义，张晓雨，
申请(专利权)人：浙江万里学院，
类型：发明
国别省市：
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