[發(fā)明專利]一種等離子體改性鈉超離子導體型固態(tài)電解質的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110976883.X
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113690483A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 梁風;候敏杰;張濤;石祥剛;楊斌;向孫祖;戴永年
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學;上海儲淳實業(yè)有限公司
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562
• 代理公司: 深圳國新南方知識產權代理有限公司 44374
• 代理人: 周雷

本發(fā)明公開了一種等離子體改性鈉超離子導體型固態(tài)電解質的方法，所述方法包括：對鈉超離子導體型固態(tài)電解質顆粒進行等離子體改性處理，得到活化鈉超離子導體型固態(tài)電解質顆粒；按照預訂的比例稱取聚合物與所述活化鈉超離子導體型固態(tài)電解質顆粒，將所述聚合物與所述活化鈉超離子導體型固態(tài)電解質顆粒溶于有機溶劑中得到混合溶液，然后將所述混合溶液澆注到預設模具中，再進行干燥以去除所述有機溶劑并成形為復合固態(tài)電解質膜，從所述預設模具中取出所述復合固態(tài)電解質膜并進行輥壓，得到輥壓處理后的復合固態(tài)電解質膜。本發(fā)明方法生產周期短、成本低、可大規(guī)模商業(yè)化，進一步實現(xiàn)固態(tài)電解質在商業(yè)化中的應用。

技術領域

本發(fā)明涉及新能源材料領域，特別涉及一種等離子體改性鈉超離子導體型固態(tài)電解質的方法。

背景技術

在“雙碳”國家戰(zhàn)略目標驅動下，加快優(yōu)化能源結構，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)已成為必然趨勢。開發(fā)新型能源材料與儲能器件對推動能源綠色轉型、應對極端事件、保障能源安全、促進能源高質量發(fā)展、實現(xiàn)“雙碳”目標具有重要意義。

固態(tài)鈉離子電池被稱為“面向21世紀的綠色能源”，相較于傳統(tǒng)鋰電池，固態(tài)鈉離子電池具有原材料儲量豐富、生產成本低、安全性能高、工作環(huán)境溫度范圍大、環(huán)境友好等優(yōu)點。固態(tài)鈉離子電池的規(guī)模化應用能夠滿足新型電力系統(tǒng)相應需求，成為能源領域“碳達峰，碳中和”的關鍵支撐之一。

近年來，由于鈉金屬負極具有較高的質量比容量以及低的電化學電勢被視作下一代高能量密度固態(tài)鈉離子電池的關鍵負極材料。但是，鈉金屬作為負極時，鈉枝晶的生長會刺穿隔膜造成電池內部短路，造成熱失控、易燃易爆等問題，固態(tài)電解質的使用有希望從根本上解決有機電解液帶來的安全問題。

此外，固態(tài)電解質具有以下幾大優(yōu)點：1)高安全性，避免泄漏和可燃性問題的發(fā)生，降低電池包封裝要求；2)可拓展的電化學窗口；3)高能量密度。因此，固態(tài)鈉離子電池的開發(fā)不僅具有廣泛的應用前景，足以引起儲能器件與應用的革命性變化，且對國家能源安全戰(zhàn)略也有非常重要的作用。根據(jù)使用固態(tài)電解質的種類，固態(tài)鈉離子電池主要可以分為無機固態(tài)電解質電池和聚合物電池等。目前，開發(fā)性能優(yōu)越的固態(tài)鈉離子電池，仍然面臨諸多科學與技術挑戰(zhàn)。

復合固態(tài)電解質結合聚合物電解質與無機固態(tài)電解質，具有界面阻抗小、循環(huán)壽命長、無記憶功能、質輕柔韌和易加工等獨特優(yōu)點，是實現(xiàn)電池微型化和便攜化的關鍵。然而，此類材料的室溫離子電導率低、成膜力學性能差、孔隙率高、電化學窗口窄以及與電極間界面相容性差等問題限制了其在固態(tài)鈉離子電池中的應用。增強無機固態(tài)電解質顆粒表面能，改善其與聚合物界面親和性，獲得質地均勻、低孔隙率、高離子電導率的復合固態(tài)電解質，是發(fā)展高性能全固態(tài)鈉離子電池需要解決的關鍵問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種等離子體改性鈉超離子導體型固態(tài)電解質的方法，提高鈉超離子導體型固態(tài)電解質顆粒表面能，增強其與聚合物間的界面親和性，獲得低孔隙率、安全可靠、成本低廉且界面阻抗小的復合固態(tài)電解質，進而優(yōu)化使用上述復合固態(tài)電解質的固態(tài)鈉離子電池循環(huán)壽命和電化學性能。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種實施例提供的等離子體改性鈉超離子導體型固態(tài)電解質的方法包括以下步驟：

等離子體改性處理：對鈉超離子導體型固態(tài)電解質顆粒進行等離子體改性處理，所得到的活化鈉超離子導體型固態(tài)電解質顆粒；

復合固態(tài)電解質的制備：按照預訂的比例稱取聚合物與所述活化鈉超離子導體型固態(tài)電解質顆粒，將所述聚合物與所述活化鈉超離子導體型固態(tài)電解質顆粒溶于有機溶劑中到混合溶液，然后將所述混合溶液澆注到預設模具中，再進行真空干燥以去除所述有機溶劑并成形為復合固態(tài)電解質膜，從所述預設模具中取出所述復合固態(tài)電解質膜并進行輥壓，得到輥壓處理后的復合固態(tài)電解質膜。