一种钠离子复合固态电解质的制备方法

技术领域

本发明涉及一种钠离子复合固态电解质的制备方法，属于固态电解质技术领域。

背景技术

目前硫化物固态电解质具有优异的机械加工性能和媲美液态电解液的离子电导率，成为全固态电池的研究热点。

Na

专利申请CN113363570A中公开采用机械球磨法制备Li

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种钠离子复合固态电解质的制备方法，所述制备方法改善了常规固相法所制备的复合电解质分散不均、团聚等问题，又避免了液相法制备过程中使用大量有机溶剂，环保性差，且复合电解质离子电导率低等缺点。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种钠离子复合固态电解质的制备方法，所述的制备方法为：

S1、在惰性气体氛围下，室温下，将Na

S2、将步骤S1制备的混合物料进行压片处理，得到复合固态电解质。

进一步的，步骤S1中，所述复合剂为PTFE或PEO。

进一步的，复合剂的分子量为10

进一步的，步骤S1中，按照重量份数计，Na

进一步的，步骤S1中，所述气流粉碎机的上腔气流大小为0.2~0.8MPa，所述气流粉碎机的下腔气流大小为0~0.6MPa，气流粉碎机下腔气流要至少小于上腔气流0.2MPa。

进一步的，步骤S1得到的混合物料颗粒尺寸D50为4.3~5.8μm。

进一步的，步骤S2的压片处理压力为5~15Mpa。

本发明的有益效果是：

（1）本发明所述钠离子复合固态电解质的制备方法，通过气流粉碎，碾压成膜的方法，实现了无溶剂工艺对钠离子固态电解质的均匀复合，且复合固态电解质的电导率可达到0.71 mS/cm，实现了无溶剂法均匀复合固态电解质的制备。

（2）本发明所述钠离子复合固态电解质的制备方法，既改善了常规固相法所制备的复合电解质分散不均、团聚等问题，又避免了液相法制备过程中使用大量有机溶剂，环保性差，且复合固态电解质离子电导率低等缺点。

（3）本发明所述钠离子复合固态电解质的制备方法采用无溶剂分散工艺，采用气流粉碎，碾压成膜的方法，工艺简单、操作过程可控、能够进行大规模量产，具备巨大的应用前景。

（4）本发明所述钠离子复合固态电解质的制备方法，通过调节气流粉碎机上下腔压力，实现固态电解质的颗粒粒径的降低，有助于复合剂的均匀分散和粘附效果，且对固态电解质颗粒进行气流冲击破碎，可以有效降低粘结剂的使用量，提高复合电解质的离子电导率。

附图说明

图1为实施例1得到的复合固态电解质折叠弯曲情况图；

图2为对比例8得到的固态电解质折叠弯曲后断裂的情况图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式做详细说明。本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与本发明所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。所使用的术语只为描述具体实施方式，不为限制本发明。

实施例1

S1：在氮气氛围下，Na

S2：将步骤S1制备的所述混合物料在5~15MPa压强下，进行压片处理，得到钠离子复合固态电解质，测试离子电导率。

实施例2

S1：在氮气氛围下，Na

S2：将步骤S1制备的所述混合物料在5~15MPa压强下，进行压片处理，得到钠离子复合固态电解质，测试离子电导率。

实施例3

S1：在氮气氛围下，Na

S2：将步骤S1制备的所述混合物料在5~15MPa压强下，进行压片处理，得到钠离子复合固态电解质，测试离子电导率。

实施例4

S1：在氮气氛围下，Na

S2：将步骤S1制备的所述混合物料在5~15MPa压强下，进行压片处理，得到钠离子复合固态电解质，测试离子电导率。

实施例5

S1：在氮气氛围下，Na

S2：将步骤S1制备的所述混合物料在5~15MPa压强下，进行压片处理，得到钠离子复合固态电解质，测试离子电导率。

实施例6

S1：在氮气氛围下，Na

S2：将步骤S1制备的所述混合物料在5~15MPa压强下，进行压片处理，得到钠离子复合固态电解质，测试离子电导率。

实施例7

S1：在氮气氛围下，Na

S2：将步骤S1制备的所述混合物料在5~15MPa压强下，进行压片处理，得到钠离子复合固态电解质，测试离子电导率。

实施例8

S1：在氮气氛围下，Na

S2：将步骤S1制备的所述混合物料在5~15MPa压强下，进行压片处理，得到钠离子复合固态电解质，测试离子电导率。

实施例9

S1：在氮气氛围下，Na

S2：将步骤S1制备的所述混合物料在5~15MPa压强下，进行压片处理，得到钠离子复合固态电解质，测试离子电导率。

实施例10

S1：在氮气氛围下，Na

S2：将步骤S1制备的所述混合物料在5~15MPa压强下，进行压片处理，得到钠离子复合固态电解质，测试离子电导率。

实施例11

S1：在氮气氛围下，Na

S2：将步骤S1制备的所述混合物料在5~15MPa压强下，进行压片处理，得到钠离子复合固态电解质，测试离子电导率。

对比例1

与实施例1的不同之处在于：采用机械球磨法进行制备，包括如下步骤：

将Na

对比例2

与实施例1的不同之处在于：采用机械球磨法进行制备，包括如下步骤：

将Na

对比例3

与实施例1的不同之处在于：采用机械球磨法进行制备，包括如下步骤：

将Na

对比例4

与实施例8的不同之处在于：采用机械球磨法进行制备，包括如下步骤：

将Na

对比例5

与实施例9的不同之处在于：采用机械球磨法进行制备，包括如下步骤：

将Na3PS4和PTFE按质量比99.4:0.6进行400转/分钟的球磨，球磨时间1h，得到D50为5.8μm混合物料，经碾压成膜后测试离子电导率。

对比例6

与实施例10的不同之处在于：采用机械球磨法进行制备，包括如下步骤：

将Na

对比例7

与实施例11的不同之处在于：采用机械球磨法进行制备，包括如下步骤：

将Na

对比例8

与实施例1的不同之处在于：没有加入PTFE，包括如下步骤：

S1：在氮气氛围下，对Na

S2：将步骤S1制备的所述混合物料在5~15MPa压强下，进行压片处理，得到钠离子复合固态电解质，测试离子电导率。

对比例9

与实施例1的不同之处在于：增大PTFE的加入量，包括如下步骤：

S1：在氮气氛围下，Na

S2：将步骤S1制备的所述混合物料在5~15MPa压强下，进行压片处理，得到钠离子复合固态电解质，测试离子电导率。

对比例10

与实施例1的不同之处在于：上腔压力和下腔压力相同，包括如下步骤：

S1：在氮气氛围下，Na

S2：将步骤S1制备的所述混合物料在5~15MPa压强下，进行压片处理，得到钠离子复合固态电解质，测试离子电导率。

对比例11

与实施例1的不同之处在于：Na

S1：在氮气氛围下，Na

S2：将步骤S1制备的所述混合物料在5~15MPa压强下，进行压片处理，得到钠离子复合固态电解质，测试离子电导率。

对比例12

与实施例1的不同之处在于：采用液相法进行制备，包括如下步骤：

将Na

实施例1-11和对比例1-12的相关测试数据如下表1：

表1 实施例1-11和对比例1-12的相关测试数据

根据表1数据，从实施例1-实施例11的数据可以看出，采用本发明所述方法得到的复合固态电解质具有较好的离子电导率，气流粉碎机中上腔和下腔之间存在对冲压力差，有利于复合电解质材料的粒径降低，粒径降低有利于更致密的复合电解质颗粒堆积，从而提高离子电导率。而且由于复合剂的均匀加入，使得到的复合固态电解质具有很好的韧性，即使弯曲折叠，也不会发生断裂，如图1所示。

从对比例1-对比例7的数据可以看出，如果采用普通的球磨分散技术，则得到的复合固态电解质导电性相对较低，因为普通的球磨分散技术容易导致材料的团聚，导致颗粒的粒径变大，进而影响复合电解质的分散效果，复合电解质的离子电导率降低。另外，对比例1-对比例7得到的复合固态电解质韧性相对较差，弯曲折叠时，有开裂的现象，因为粉末材料的团聚，导致复合剂与导电剂之间的混合均匀性相对较差，从而影响了复合固态电解质韧性。

对比例8中，未加入复合剂，离子导电率相对较高，但是韧性非常差，轻微弯曲折叠就会发生断裂，如图2所示，所以给后续应用会带来极大的不便利性。

对比例9中，增大了复合剂的加入量，做种得到的复合固态电解质的离子电导率较差，所以采用本发明所述复合剂的加入量更利于得到品质优异的复合固态电解质。

对比例10中，气流粉碎过程中上腔和下腔之间没有设置压力差，得到的复合固态电解质的离子电导率相对较差，对比例11中，气流粉碎过程中，Na

对比例12是采用常规的液相法制备复合固态电解质，制备过程中使用大量有机溶剂，环保性差，且复合电解质离子电导率稍低等缺点。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合穷举，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围，本发明的保护范围以所附权利要求为准。