[发明专利]一种固态电解质及其制备方法

说明书

本发明涉及一种固态电解质，所述固态电解质的化学通式为：A2M2‑xRxTeO6，其制备方法包括如下步骤：安装一定摩尔比称取钠盐、锌盐、碲氧化物，并放入到球磨罐中，得到混合物A；向盛装有混合物A的球磨罐中加入一定二氧化锆球，并球磨得到混合物B；对混合物B进行一定热处理，得到碲酸锌钠前驱体粉末；将碲酸锌钠前驱体粉末进行研磨，并将研磨后的产物放入到压力机上压制，得到碲酸锌钠前驱体陶瓷片；将碲酸锌钠前驱体陶瓷片放入瓷舟内进行一定热处理，得到碲酸锌钠固态电解质。本发明的有益效果是：离子电导率高，电子电导率低，低的活化能，宽的电压窗口及好的对钠和潮湿空气的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种固态电解质及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于其能量密度大，工作电压高，循环寿命长等优势目前广泛应用于各类储能示范工程中。但是随着大规模消费电子、电动汽车业发展对锂离子电池的依赖加剧，锂资源短缺成为了锂离子电池大规模应用发展的阻碍。因此，迫切需要发展新型储能电池体系。钠离子电池的出现有效缓解了因锂资源短缺导致锂离子电池发展受限的问题。钠在地壳中储量丰富、成本低、无毒，钠离子电池的半电池电势仅比锂离子电池高0.3V，同时钠和锂具有相似的电化学性质，所以发展大规模能应用的室温钠离子电池具有非常重要的战略意义。

电解质是电池的重要组成部分，影响电池的安全性能和电化学性能。所以改善电解质对电池的能量密度，循环寿命，安全性能有重要的影响。作为钠离子电池电解质需满足以下几个基本要求：高离子电导率，宽电化学窗口，电化学和热稳定性以及高机械强度。从目前已有的研究来看，钠离子电池电解质从相态上主要包含液态电解质、离子液体电解质、凝胶态电解质和固体电解质四大类。

传统的二次电池多采用液态有机电解质，容易出现漏液、电极腐蚀等问题，在过高温度下，甚至可能爆炸。尽管使用凝胶电解质和聚合物电解质能够在一定程度上缓解这些问题，但不能从根本上解决。而使用无机固态电解质，不仅可以排除电解液带来的漏液问题，而且不存在液态电解质的分解问题，使得全固态电池安全性能更高，循环寿命更长。而且相对于其他固态电解质，无机固态电解质的机械强度更大，而且对钠的稳定性更好，电压窗口更高。故无机全固态钠离子电池可以使用金属钠作为负极，这样电池的能量密度可以成倍增加。此外，发展全固态电池，还有利于电池的微型化、产品形状的多样化。发展全固态电池，除了要解决界面之间的接触问题外还需要寻找离子电导率高的固态电解质。

目前，钠离子无机固态电解质主要有钠的氧化物，硫化物和硒化物三类。氧化物主要有Na3Zr2S i2PO12和Na-β-Al2O3及各种组分的氧化物玻璃。它们在空气中稳定性较好，但是，它们的合成温度均非常高，并且有较严格的热处理工艺要求。硫化物和硒化物主要有Na3PS4，Na3SbS4，Na3PSe4和各种组分的硫化物及硒化物玻璃。它们的优点是电导率高，但是它们对空气不稳定，合成条件极为苛刻。故寻找一种电导率高，空气稳定性好并且能在工业上大规模生产的无机钠离子固态电解质是当务之急。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种固态电解质及其制备方法，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：