[发明专利]全固态钠离子电芯结构、制备方法及电池

权利要求书

1.一种全固态钠离子电池电芯结构，其特征在于，包括依次叠层设置的负极层、固态电解质层及正极层；所述负极层包括无机多孔材料及所述无机多孔材料上吸附的熔融金属钠；其中，正极层、固态电解质层是通过等静压烧结方式一体化成型，负极层是将氧化铜与氧化石墨烯泡沫通过还原性烧结获得金属铜与还原氧化石墨烯复合泡沫集流体材料，进一步先后吸附熔融金属钠与聚环氧乙烷形成；

所述无机多孔材料为金属铜与还原氧化石墨烯复合泡沫；

所述金属铜与还原氧化石墨烯复合泡沫是按照以下步骤制得：

将氧化铜与氧化石墨烯泡沫混合均匀后，压制成膜；然后将其置于还原性气氛中在300～800℃烧结0.5～10h，所述氧化铜与氧化石墨烯泡沫复合物在还原性气氛烧结过程中会还原为金属铜与还原氧化石墨烯复合泡沫集流体材料，即得所述的金属铜与还原氧化石墨烯复合泡沫；其中，所述氧化铜泡沫的质量含量比例为20～80％；膜厚为20～100μm。

2.根据权利要求1所述的全固态钠离子电池电芯结构，其特征在于，

所述固态电解质层材质为β-Al₂O₃固态电解质；

所述正极层材质为钠超离子导体结构化合物或碳包覆的钠超离子导体结构化合物，所述钠超离子导体结构化合物中掺杂有氟和/或氧原子。

3.根据权利要求2所述的全固态钠离子电池电芯结构，其特征在于，所述钠超离子导体结构化合物的化学式为Na_xM₂O_y(PO₄)₃F_3-y，其中M为V，Ti，Zr或Mn；x取值为1～4，y取值为0～3。

4.根据权利要求1所述的全固态钠离子电池电芯结构，其特征在于，所述负极层是按照以下步骤制备：将金属铜与还原氧化石墨烯复合泡沫置于熔融金属钠中进行吸附，吸附时间为1-60min至饱和状态，吸附结束后，再将金属铜与还原氧化石墨烯复合泡沫浸泡于70-100℃的聚氧化乙烯熔液中，充分浸渍后取出自然冷却，获得金属铜与还原氧化石墨烯形成的复合泡沫吸附金属钠和聚氧化乙烯的负极层。

5.根据权利要求1所述的全固态钠离子电池电芯结构，其特征在于，所述负极层的孔隙率为10～90％。

6.一种权利要求1～5任一项所述的全固态钠离子电池电芯结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

制备负极层；

在惰性或者还原性气氛下，将正极材料与固态电解质叠层设置后，于0.1-100MPa，500-900℃等静压烧结0.5-20h，获得烧结为一体的正极@电解质膜层；

将所述负极层压向获得的正极@电解质膜层中的电解质膜层上，即得所述全固态钠离子电芯结构。

7.根据权利要求6所述的全固态钠离子电池电芯结构制备方法，其特征在于，所述正极材料是将钒源、磷源、钠源、还原剂、碳源按照一定的元素摩尔比均匀混合，并于200-500r/min球磨6-10h后，压制而成的膜，膜厚为30～200μm。

8.一种权利要求1～7任一项所述的电芯结构在制备可承压的全固态钠离子电池中的应用。

9.一种可承压的全固态钠离子电池，其特征在于，包括权利要求1～5任一项所述的电芯结构，所述电芯结构设置于电池壳体内。