[发明专利]一种等离子体改性钠超离子导体型固态电解质的方法

说明书

本发明公开了一种等离子体改性钠超离子导体型固态电解质的方法，所述方法包括：对钠超离子导体型固态电解质颗粒进行等离子体改性处理，得到活化钠超离子导体型固态电解质颗粒；按照预订的比例称取聚合物与所述活化钠超离子导体型固态电解质颗粒，将所述聚合物与所述活化钠超离子导体型固态电解质颗粒溶于有机溶剂中得到混合溶液，然后将所述混合溶液浇注到预设模具中，再进行干燥以去除所述有机溶剂并成形为复合固态电解质膜，从所述预设模具中取出所述复合固态电解质膜并进行辊压，得到辊压处理后的复合固态电解质膜。本发明方法生产周期短、成本低、可大规模商业化，进一步实现固态电解质在商业化中的应用。

技术领域

本发明涉及新能源材料领域，特别涉及一种等离子体改性钠超离子导体型固态电解质的方法。

背景技术

在“双碳”国家战略目标驱动下，加快优化能源结构，构建以新能源为主体的新型电力系统已成为必然趋势。开发新型能源材料与储能器件对推动能源绿色转型、应对极端事件、保障能源安全、促进能源高质量发展、实现“双碳”目标具有重要意义。

固态钠离子电池被称为“面向21世纪的绿色能源”，相较于传统锂电池，固态钠离子电池具有原材料储量丰富、生产成本低、安全性能高、工作环境温度范围大、环境友好等优点。固态钠离子电池的规模化应用能够满足新型电力系统相应需求，成为能源领域“碳达峰，碳中和”的关键支撑之一。

近年来，由于钠金属负极具有较高的质量比容量以及低的电化学电势被视作下一代高能量密度固态钠离子电池的关键负极材料。但是，钠金属作为负极时，钠枝晶的生长会刺穿隔膜造成电池内部短路，造成热失控、易燃易爆等问题，固态电解质的使用有希望从根本上解决有机电解液带来的安全问题。

此外，固态电解质具有以下几大优点：1)高安全性，避免泄漏和可燃性问题的发生，降低电池包封装要求；2)可拓展的电化学窗口；3)高能量密度。因此，固态钠离子电池的开发不仅具有广泛的应用前景，足以引起储能器件与应用的革命性变化，且对国家能源安全战略也有非常重要的作用。根据使用固态电解质的种类，固态钠离子电池主要可以分为无机固态电解质电池和聚合物电池等。目前，开发性能优越的固态钠离子电池，仍然面临诸多科学与技术挑战。

复合固态电解质结合聚合物电解质与无机固态电解质，具有界面阻抗小、循环寿命长、无记忆功能、质轻柔韧和易加工等独特优点，是实现电池微型化和便携化的关键。然而，此类材料的室温离子电导率低、成膜力学性能差、孔隙率高、电化学窗口窄以及与电极间界面相容性差等问题限制了其在固态钠离子电池中的应用。增强无机固态电解质颗粒表面能，改善其与聚合物界面亲和性，获得质地均匀、低孔隙率、高离子电导率的复合固态电解质，是发展高性能全固态钠离子电池需要解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种等离子体改性钠超离子导体型固态电解质的方法，提高钠超离子导体型固态电解质颗粒表面能，增强其与聚合物间的界面亲和性，获得低孔隙率、安全可靠、成本低廉且界面阻抗小的复合固态电解质，进而优化使用上述复合固态电解质的固态钠离子电池循环寿命和电化学性能。

为实现上述发明目的，本发明一种实施例提供的等离子体改性钠超离子导体型固态电解质的方法包括以下步骤：

等离子体改性处理：对钠超离子导体型固态电解质颗粒进行等离子体改性处理，所得到的活化钠超离子导体型固态电解质颗粒；

复合固态电解质的制备：按照预订的比例称取聚合物与所述活化钠超离子导体型固态电解质颗粒，将所述聚合物与所述活化钠超离子导体型固态电解质颗粒溶于有机溶剂中到混合溶液，然后将所述混合溶液浇注到预设模具中，再进行真空干燥以去除所述有机溶剂并成形为复合固态电解质膜，从所述预设模具中取出所述复合固态电解质膜并进行辊压，得到辊压处理后的复合固态电解质膜。