[发明专利]一种固态钠离子电池电解质的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钠离子领域，尤其涉及一种固态钠离子电池电解质的制备方法。

背景技术

近年来，随着电子设备、电动工具、小功率电动汽车等迅猛发展，研究高能效、资源丰富及环境友好的储能材料成为大势所趋。为满足规模庞大的市场需求，仅依靠能量密度、充放电倍率等性能衡量电池材料是远远不够的。电池的制造成本与能耗是否对环境造成污染以及资源的回收利用率也将成为评价电池材料的重要指标。

钠是地球上储量较丰富的元素之一，与锂的化学性能类似，不过钠离子电池相比锂离子电池有诸多优势，如成本低，安全性好，随着研究的深入，钠离子电池将越来越具有成本效益，并有望在未来取代锂离子电池而被广泛应用。同为元素周期表第I主族的钠离子和锂离子的性质有许多相似之处，且钠离子电池与锂离子电池相比，原材料成本比锂离子电池低，半电池电位比锂离子电池高，适合采用分解电压更低的电解液，因而安全性能更佳；且原料资源丰富，成本低廉，分布广泛；钠离子电池有相对稳定的电化学性能，使用更加安全。

固态钠离子电池利用无处不在的钠的来源，是一种很有前途的低成本、高安全性的替代今天锂离子电池的候选电池，特别在大型能源存储应用方面。然而，固态钠离子电池发展的一个关键挑战是钠离子固体电解质在室温不具有高的离子电导率。

发明内容

本发明针对固态钠离子电池在现有技术中存在的问题，拟提供一种固态钠离子电池电解质的制备方法。

本发明提供了制备用作固态钠离子电池的固态电解质Na_3-xSbS_4-xF_x的方法，制备步骤如下：

硫化钠溶于去1L离子水中，之后置于恒温水浴锅内加热到加热到80-90℃，放入锑酸钠、和NH4F，硫化钠、锑酸钠和NH4F的质量比为3.5-1.5：1：0.5-2.5，缓慢搅拌3-4小时后，自然冷却到室温，过滤。烘干箱中70-80℃干燥，之后至于炉管中，通入氩气为保护气氛，加热至300-400℃反应，保温1-2小时，之后自然冷却至室温。形成Na_3-xSbS_4-xF_x块状固体，其中x＝0.5-2.5。

所形成的Na_3-xSbS_4-xF_x块状固体由层叠的纳米片组成，纳米片为20-30nm宽、5-10nm厚，纳米片间大量的空隙。该微观结构使得本发明制得的Na_3-xSbS_4-xF_x纳米材料作为固体电解质，具有大的比表面积，有利于提供有效的离子通道；且Na_3-xSbS_4-xF_x中掺杂了大量的F离子，为导电离子提供了有效的通道。将其应用于钠离子电池中，将会增强电池的倍率性能和循环稳定性。且本发明制得的为无机固体电解质，无机固体电解质可望避免有机电解质的安全隐患，是电解质发展的一个重要方向。

附图说明

图1为实施例1制得Na_3-xSbS_4-xF_x纳米材料的扫描电镜扫描图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

硫化钠溶于去1L离子水中，之后置于恒温水浴锅内加热到加热到80℃，放入锑酸钠、和NH4F，硫化钠、锑酸钠和NH4F的质量比为3.5：1：0.5，缓慢搅拌4小时后，自然冷却到室温，过滤。烘干箱中80℃干燥，之后至于炉管中，加热至300℃反应，通入氩气为保护气氛，保温2小时，之后自然冷却至室温。形成Na_2.5SbS_3.5F_0.5块状固体，其中x＝0.5。

实施例2

硫化钠溶于去1L离子水中，之后置于恒温水浴锅内加热到加热到90℃，放入锑酸钠、和NH4F，硫化钠、锑酸钠和NH4F的质量比为1.5：1：2.5，缓慢搅拌3小时后，自然冷却到室温，过滤。烘干箱中80℃干燥，之后至于炉管中，加热至400℃反应，通入氩气为保护气氛，保温1小时，之后自然冷却至室温。形成Na_0.5SbS_1.5F_0.5块状固体，其中x＝2.5。

实施例3