[發(fā)明專(zhuān)利]一種包覆型固態(tài)電解質(zhì)的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310017550.3
• 申請(qǐng)日: 2023-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115799620B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李延鳳;李立飛;鄒魁;朱程琦;趙輝;黃韜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇藍(lán)固新能源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M10/0562
• 分類(lèi)號(hào): H01M10/0562;H01M10/054
• 代理公司: 北京信遠(yuǎn)達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11304
• 代理人: 薛晨光

本發(fā)明提供一種包覆型固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：A）按照Nasubgt;3/subgt;Zrsubgt;2/subgt;Sisubgt;2/subgt;POsubgt;12/subgt;的化學(xué)計(jì)量比，將鈉源、鋯源、硅源、磷源和球磨介質(zhì)進(jìn)行球磨混合，得到前驅(qū)體漿料；B）將所述前驅(qū)體漿料烘干和預(yù)燒結(jié)，得到初成相的NZSP材料；C）將初成相的NZSP材料在溶劑中分散得到懸浮液，然后將包覆材料加入懸浮液中混合均勻，烘干得到初步產(chǎn)物；D）將所述初步產(chǎn)物進(jìn)行燒結(jié)，得到包覆型固態(tài)電解質(zhì)。本發(fā)明通過(guò)將鈉磷化物及鈉磷稀土化合物包覆于NZSP材料表面，能夠減少ZrOsubgt;2/subgt;雜相的產(chǎn)生，得到純相的NZSP材料。另外，由于稀土元素顯著提升了材料的離子電導(dǎo)率，從而得到具有優(yōu)異離子電導(dǎo)率的純相NZSP材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈉離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種包覆型固態(tài)電解質(zhì)的制備方法。

背景技術(shù)

隨著儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展，高效且可靠的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)得到了廣泛關(guān)注。其中鋰離子電池因較高的能量密度和良好的循環(huán)穩(wěn)定性被應(yīng)用于動(dòng)力電池和儲(chǔ)能領(lǐng)域，但我國(guó)鋰資源缺乏，造成相對(duì)成本不斷提升。鈉離子電池因其工作原理與鋰離子電池相似，高的能量密度和資源儲(chǔ)備豐富被認(rèn)為是儲(chǔ)能領(lǐng)域較有前景的一類(lèi)電池體系。

目前鈉離子電池在發(fā)展過(guò)程中多采用有機(jī)電解液體系，這類(lèi)體系的鈉離子電池同樣面臨電解液易燃、穩(wěn)定性差、易于電極發(fā)生副反應(yīng)、易生長(zhǎng)鈉枝晶造成電池短路等問(wèn)題。針對(duì)鈉離子電池所面臨的問(wèn)題，研究人員提出利用固態(tài)電解質(zhì)代替有機(jī)電解液可以有效解決電解液易燃泄露等問(wèn)題，能夠大幅提升電池的安全性。

在目前所報(bào)道的鈉離子固態(tài)電解質(zhì)中以Na-beta-Al₂O₃電解質(zhì)、NASICON電解質(zhì)、硫化物電解質(zhì)和聚合物電解質(zhì)為主，其中NASICON電解質(zhì)因優(yōu)異的離子電導(dǎo)率、較寬的電化學(xué)窗口和良好的穩(wěn)定性而被廣泛關(guān)注。

NASICON電解質(zhì)的Na₃Zr₂Si₂PO₁₂材料（后續(xù)說(shuō)明書(shū)中以“NZSP”簡(jiǎn)寫(xiě)代替）目前常用的制備方法為固相燒結(jié)法和溶膠凝膠法。固相燒結(jié)法工藝簡(jiǎn)單、具有量產(chǎn)的前景，利用傳統(tǒng)固相法制備由于燒結(jié)溫度高，保溫時(shí)間長(zhǎng)容易造成NZSP材料分解，進(jìn)而產(chǎn)生ZrO₂雜相。另外，利用固相法制備的NZSP材料由于材料本身以及產(chǎn)生的ZrO₂雜相導(dǎo)致材料離子電導(dǎo)率偏低，限制了其應(yīng)用范圍。

在離子摻雜改性的研究中僅能通過(guò)離子取代拓寬離子傳輸通道起到增強(qiáng)離子電導(dǎo)率的作用，但對(duì)ZrO₂雜相的產(chǎn)生并未起到很好抑制作用，所得到的材料仍具有大量ZrO₂雜相。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種包覆型固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，本發(fā)明中的制備方法得到純相NZSP材料且能夠使材料的離子電導(dǎo)率得到增強(qiáng)。

本發(fā)明提供一種包覆型固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：

A）按照Na₃Zr₂Si₂PO₁₂的化學(xué)計(jì)量比，將鈉源、鋯源、硅源、磷源和球磨介質(zhì)進(jìn)行球磨混合，得到前驅(qū)體漿料；

B）將所述前驅(qū)體漿料烘干和預(yù)燒結(jié)，得到初成相的NZSP材料；

C）將初成相的NZSP材料在溶劑中分散得到懸浮液，然后將包覆材料加入懸浮液中混合均勻，烘干得到初步產(chǎn)物；

所述包覆材料包括磷酸鈉、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉、次磷酸鈉和稀土包覆材料中的一種或幾種，所述稀土包覆材料包括磷酸釔鈉、磷酸鑭鈉、磷酸鈰鈉、磷酸鐠鈉和磷酸銪鈉中的一種或幾種；

D）將所述初步產(chǎn)物進(jìn)行燒結(jié)，得到包覆型固態(tài)電解質(zhì)。