[发明专利]不起火高能量密度钠离子/锂离子固态电池及生产方法

权利要求书

1.一种不起火高能量密度钠离子/锂离子固态电池，由负极片、正极片、隔离片、粉末添加剂以及辅件组成；负极片采用比金属锂克容量更高的硅材料，通过用MOFs复合，以MXene为电子和离子导电剂，再用钠元素或者锂元素预处理，然后干混、冷压、热敷加工制成；正极片由正极材料、固态电解质、导电剂、粘结剂通过干混、冷压、热敷加工制成；隔离片采用无机固态电解质和聚合物固态电解质通过溶剂混合或者熔融混合制成；粉末添加剂为两种以上固态粉末物质，直接加到电池芯和壳体之间的空隙中；辅件包括壳体、大极耳、集流体、胶纸；电池组装时先将负极片、隔离片、正极片依次叠好，用胶纸捆好，将极片上极耳焊接在一起，再焊接到大极耳上，然后装配外壳，然后加入粉末添加剂，然后烘烤、化成、封口、分容后制造出不起火高能量密度钠离子/锂离子固态电池。

2.根据权利要求1所述的不起火高能量密度钠离子/锂离子固态电池，其特征在于：所述硅和MOFs复合指的是硅化合物和MOFs结合的材料，MOFs为SIFSIX-1-Cu@SiO2、ZIF-8@SiO2或SiO2@MOF-199材料。

3.根据权利要求1所述的不起火高能量密度钠离子/锂离子固态电池，其特征在于：所述MXene材料为二维无机化合物，为TiNbC、TI3C2或V₂N材料。

4.根据权利要求1所述的不起火高能量密度钠离子/锂离子固态电池，其特征在于：所述正极材料为富锂锰、镍钴锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂、普鲁士兰、普鲁士白、磷酸钒钠、磷酸锰钠、铁铜锰酸钠类层状氧化物、铁铜锰酸钠类层状氧化物、锰酸钠、钴酸钠材料中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的不起火高能量密度钠离子/锂离子固态电池，其特征在于：所述正极片的固态电解质和隔离片中无机固态电解质为LLZO、LZSiPO、LPSCl、LLTO、LATP、LAGP、LPS、LGPS、LSiPSCl、LSnPSCl、Na₃SbS₄、Na₄SnS₄、Na₃Zr₂Si₂PO₁₂、Na₃PS₄材料中至少一种。

6.根据权利要求1所述的不起火高能量密度钠离子/锂离子固态电池，其特征在于：所述导电剂为导电碳黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯中至少一种；粘结剂为PTFE、SBR、PVDF、PAA、PAN材料中至少一种。

7.根据权利要求1所述的不起火高能量密度钠离子/锂离子固态电池，其特征在于：所述隔离片中的聚合物固态电解质为PEO、PAN、PVDF、PMMA、PPO中至少一种。

8.根据权利要求1所述的不起火高能量密度钠离子/锂离子固态电池，其特征在于：所述粉末添加剂为1、2-二甲基咪唑、二乙基四甲基咪唑、二苯基咪唑、LiTFSI、LiFSI、NaPF₆、NaClO4、NaTFSI、NaFSI、LiPF₆、LiClO4、LiBOB、NaCl、LiCl、NaNO₃、LiNO₃、Na₂SO₄、Li₂SO₄中至少两种。

9.根据权利要求1所述的不起火高能量密度钠离子/锂离子固态电池，其特征在于：所述隔离片中固态电解质混合的溶剂为NMP、乙腈、苯甲醚、DMF、THF、丙酮、DMAc、TEP、DMSO中至少一种。

10.一种如权利要求1-9中任一所述的不起火高能量密度钠离子/锂离子固态电池的生产方法，其特征在于：负极片制造工艺为先将MOFs分散在水和乙醇中，然后超声和搅拌处理，再加入含硅溶液中，搅拌，然后将沉淀物取出，洗涤干燥，然后将制得的硅MOFs复合材料和MXene干混，然后将混合物压入导电的料槽，上面覆盖渗透膜，渗透膜预先用溶剂浸泡，然后擦去一面溶剂，擦干的那面朝混合料，再后用夹具将渗透膜和料槽边缘卡紧，并压住混合料，压板上开孔，在渗透膜上加入含钠离子溶剂，然后插入石墨电极，接电源正极，料槽接电源负极，接通电源，对混合料进行预充锂或者钠，然后取出混合料，加硬碳或者石墨、粘结剂混合，然后用辊轧机将混合料压成片状，再将片热敷到集流体上就制造出负极片；其中浸泡渗透膜的溶液和加入料槽的含钠或者锂溶液是同一种物质，由EC、DMC、MEC、PC、乙醇、丙酮、吡啶溶剂加NaPF₆、NaClO₄、NaTFSI、NaFSI、LiPF₆、LiClO₄、LiTFSI、LiFSI、LiBOB、NaCl、LiCl、NaNO₃、LiNO₃、Na₂SO₄或Li₂SO₄组成；其中粘合剂是PTFE、SBR、PCPU、PVDF、PAA、PAN等材料中至少一种；其中含硅溶剂为正硅酸乙酯、三甲基硅基乙酸、3-三甲基硅基丙酸中至少一种。