[发明专利]NASICON结构钠离子固体电解质/卤化钠复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种钠超离子导体NASICON结构钠离子固体电解质/卤化钠复合材料，其特征在于，所述复合材料的通式为:xNaX/Na₃Zr₂Si₂PO₁₂；

其中，0＜x≤1；X为F、Cl、Br、I中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的NASICON结构钠离子固体电解质/卤化钠复合材料，其特征在于，所述NASICON结构钠离子导体Na₃Zr₂Si₂PO₁₂与卤化钠NaX的复合而成，其中卤化钠可为氟化钠NaF、氯化钠NaCl、溴化钠NaBr或碘化钠NaI中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的NASICON结构钠离子固体电解质/卤化钠复合材料，其特征在于，所述复合材料的离子电导率为0.6×10^-3～1.0×10^-2S/cm。

4.一种上述权利要求1-3任一所述的NASICON结构钠离子固体电解质/卤化钠复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法为固相反应法，所述方法包括：

将所需钠的化学计量80wt％～115wt％的Na₂CO₃与化学计量的ZrO₂、SiO₂、NH₄H₂PO₄以及NaX混合形成前驱体；X为F、Cl、Br、I中的一种或几种；

采用球磨的方法将所述前驱体均匀混合得到前驱体粉末；

将所述前驱体粉末在750℃～1000℃下热处理2～24小时；

将热处理后的前驱体粉末研磨、压片，并在1050～1200℃下烧结2～24小时，即得到所述复合材料。

5.一种上述权利要求1-3任一所述的NASICON结构钠离子固体电解质/卤化钠复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法为溶胶-凝胶法，所述方法包括：

将正硅酸乙酯与H₂O、乙醇以1:8:18的摩尔比混溶，加入柠檬酸,在55～65℃下搅拌水解0.5～3小时，然后依次加入所需钠的化学计量80wt％～115wt％的硝酸钠或醋酸钠、化学计量的硝酸氧锆以及化学计量比的NaX，最后滴加NH₄H₂PO₄或(NH₄)₂HPO₄的水溶液，得到溶胶，升温至70～90℃搅拌使水分挥发，得到凝胶前驱体；其中，所述X为F、Cl、Br、I中的一种或几种；

将所述凝胶前驱体在150～200℃下烘干3～5小时，得到干凝胶；

将所述干凝胶在500～600℃下热处理3～6小时，然后在750～950℃下预烧结2～24小时；

将预烧结后的前驱体干凝胶研磨，再在1050～1200℃下烧结2～24小时，得到所述复合材料。

6.一种钠基固态电池固体电解质，其特征在于，所述钠基固态电池固体电解质包括上述权利要求1-3任一所述的NASICON结构钠离子固体电解质/卤化钠复合材料。

7.一种钠基固态电池，其特征在于，所述钠基固态电池包括上述权利要求6所述的钠基固态电池固体电解质。