[發(fā)明專利]鈉反鈣鈦礦固體電解質(zhì)組合物

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480082116.2
• 申請日: 2014-08-22
• 公開（公告）號: CN106797052B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙雨生;王詠剛;鄒如強
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)華達高等教育系統(tǒng)董事會代表拉斯維加斯內(nèi)華達大學(xué)
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01G9/025
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11219
• 代理人: 楊青;穆德駿

本文中提供的富Na電解質(zhì)組合物可用于各種裝置，例如鈉離子電池、電容器和其它電化學(xué)裝置中。本文中提供的富Na電解質(zhì)組合物可具有化學(xué)式Na₃OX、Na₃SX、Na_(3?δ)M_δ/2OX和Na_(3?δ)M_δ/2SX，其中0<δ<0.8，其中X是選自氟離子、氯離子、溴離子、碘離子、H^?、CN^?、BF₄^?、BH₄^?、ClO₄^?、CH₃^?、NO₂^?、NH₂^?及其混合物中的單價陰離子，其中M是選自鎂、鈣、鋇、鍶及其混合物中的二價金屬。本文中提供的富Na電解質(zhì)組合物可具有化學(xué)式Na_(3?δ)M_δ/3OX和/或Na_(3?δ)M_δ/3SX；其中0<δ<0.5，其中M是三價陽離子M⁺³，其中X選自氟離子、氯離子、溴離子、碘離子、H^?、CN^?、BF₄^?、BH₄^?、ClO₄^?、CH₃^?、NO₂^?、NH₂^?及其混合物。還提供了用于電池、電容器和其它電化學(xué)應(yīng)用的NaRAP組合物的合成和加工方法。

關(guān)于聯(lián)邦權(quán)利的聲明

本發(fā)明是內(nèi)華達拉斯維加斯大學(xué)(UNLV)和北京大學(xué)(PKU)之間學(xué)術(shù)合作的結(jié)果。UNLV和PKU教授和博士后的共同努力是成功的關(guān)鍵。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及采用富Na反鈣鈦礦(anti-perovskite)組合物的固體電解質(zhì)組合物和裝置例如鈉電池和電容器。本發(fā)明還涉及用于鈉電池和電容器應(yīng)用的富Na反鈣鈦礦組合物的合成方法和加工方法。

背景技術(shù)

具有無機固態(tài)電解質(zhì)的電池具有許多優(yōu)點，例如安全性和循環(huán)效率提高。所有固態(tài)鈉離子電池被認為有希望用于下一代車輛和大規(guī)模儲能。現(xiàn)有的用于鈉電池的固體電解質(zhì)是NASICON型陶瓷和硫化物。然而，它們遭受若干缺點例如差的機械加工性、高成本和易燃性。

發(fā)明內(nèi)容

本文中提供的固體電解質(zhì)組合物可包括鈉電解質(zhì)組合物，例如富Na反鈣鈦礦(NaRAP)材料。NaRAP材料具有有利的結(jié)構(gòu)柔性，這可允許各種化學(xué)操作技術(shù)。NaRAP材料可具有提高的鈉傳輸速率，這可提高離子傳導(dǎo)性。在一些情況下，本文中提供的固體電解質(zhì)組合物可提高離子傳導(dǎo)性到超離子水平。本文中提供的固體電解質(zhì)組合物可用于可再充電電池以生產(chǎn)更經(jīng)濟的可再充電電池。本文中提供的固體電解質(zhì)組合物可利用任何合適的合成方法制成并利用任何合適的加工方法加工成合適的構(gòu)型。本文中提供的某些合成方法和加工方法可獲得具有精確控制的組成的在集成裝置中具有優(yōu)化的性能的高純度相。本文中提供的某些合成方法和加工方法可以是經(jīng)濟有效的。

本文中提供的固體電解質(zhì)組合物可包含至少10原子％的鈉。在一些情況下，本文中提供的NaRAP材料具有至少20原子％的鈉。在一些情況下，本文中提供的NaRAP材料具有至少30原子％的鈉。在一些情況下，本文中提供的NaRAP材料具有至少40原子％的鈉。在一些情況下，本文中提供的NaRAP材料具有40原子％和60原子％之間的鈉。在一些情況下，本文中提供的NaRAP材料具有50原子％和60原子％之間的鈉。