[发明专利]NASICON结构钠离子固体电解质、其制备方法及固态钠离子电池

权利要求书

1.一种NASICON结构钠离子固体电解质的制备方法，包括：

A)将Na源、P源、ZrO₂、SiO₂和金属氧化物混合，得到的混合物在烧结气氛中、700～1000℃下热处理6～24h后，得到前驱体；所述烧结气氛为氮气气氛、氩气气氛或氧气气氛；

B)将所述前驱体在烧结气氛中、1000～1400℃下热处理2～24h后，得到NASICON结构钠离子固体电解质；所述烧结气氛为氮气气氛、氩气气氛或氧气气氛；

所述NASICON结构钠离子固体电解质具有式(Ⅰ)所示的化学通式：

Na_1+2a+b-d+e+f[Zr_2-a-b-c-dA^Ⅱ_aA^Ⅲ_bA^Ⅳ_cA^Ⅴ_d]Si_e[P_3-e-fB^Ⅳ_f]O₁₂ (Ⅰ)；

其中，A^Ⅱ选自Cu、Mg、Mn和Zn中的一种或几种；A^Ⅲ选自Sc和/或Y；A^Ⅳ选自Hf和/或Sn；A^Ⅴ为Nb；

所述B^Ⅳ选自Ge；

所述a、b、c、d、e、f分别为对应元素所占的摩尔百分比，其中，0≤a≤0.15，b为0、0.1或0.3，0≤c≤0.1，d为0或0.1，2≤e≤2.2，0f≤0.1，且a、b、c、d不同时为0；

所述金属氧化物选自A^Ⅱ的氧化物、A^Ⅲ的氧化物、A^Ⅳ的氧化物、A^Ⅴ的氧化物和B^Ⅳ的氧化物中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Na源选自Na₂CO₃、NaHCO₃和NaOH中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述P源选自NH₄H₂PO₄、(NH₄)₂HPO₄、P₂O₅和H₃PO₄中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为MgO、Sc₂O₃、HfO₂和Y₂O₃的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Na源、P源、ZrO₂、SiO₂和金属氧化物的摩尔比为1～4.8：0～1.2：0～2：1～2.2：0～2。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述NASICON结构钠离子固体电解质的室温离子电导率为1.62×10^-3～8.0×10^-3S/cm。

7.权利要求1～6任意一项所述的制备方法制备的NASICON结构钠离子固体电解质。

8.一种固态钠离子电池，包括权利要求7所述的NASICON结构钠离子固体电解质。