[发明专利]一种原位生长制备全固态钠离子电池的方法

摘要

本发明提供了一种原位生长制备全固态钠离子电池的方法及其关键材料的制备方法。用于该固态电池的固体电解质具有三维双层结构，其中双层为致密层和多孔层，良好的界面接触，实现离子从多孔层到致密层的快速转移。正极材料在多孔层中原位生长，能够实现充分填充，从而实现连续的电子传递。本发明完全避免了使用有机电解液，降低电极/固体电解质固固相界面阻抗，正极材料的充分填充增大了与固体电解质的接触面积，实现离子和电子的快速转移，从而提高固态电池的倍率性能，为全固态电池的发展提供了新思路。

主权项

一种原位生长制备全固态钠离子电池的方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：(1)固体电解质粉体的制备：将钠源、锆源、硅源、以及磷酸盐按照化学计量比混合，研磨均匀后得到前驱体粉末，将所得前驱体粉末置于刚玉瓷舟内于600～900℃下预烧8～14小时，取出研磨均匀置于刚玉瓷舟内于1000～1200℃下再次烧结12～36小时，即得所述固体电解质粉体。(2)三维双层固体电解质的制备：将以上得到的固体电解质粉末球磨过筛，并与造孔剂球磨混合均匀。先将一定量的固体电解质粉末铺在模具中压平，在将一定量的固体电解质与造孔剂的混合粉末铺于上方，冷压成型。然后于1～5℃/min的升温速度在400～800℃烧结3～6小时形成三维双层固体电解质。(3)正极材料原位生长的制备：将制备正极材料的钠盐、钒盐及磷酸盐加入DMF中，50～80℃搅拌2～4小时，制成正极材料前驱体溶液，将上述烧结成的三维双层固体电解质置于前驱体溶液中，于160～200℃下保温12～20小时，取出烘干，然后于600～800℃，惰性气氛下煅烧4～10小时，使得正极材料在微孔中充分生长。