一种界面修饰钠负极的方法及包含其的硫化物全固态电池技术

本发明专利技术公开了一种界面修饰钠负极的方法及包含其的硫化物全固态电池，涉及钠离子电池技术领域。其制备方法包括：(1)惰性气氛下，将钠块从矿物油中取出，用纸巾擦拭干净；(2)惰性气氛下，用一把锋利的刀将钠块裁成薄片，再用裁片棒冲切得钠负极；(3)将钠负极浸入一卤代烷一段时间后，在真空下干燥得卤化钠修饰界面的钠负极NaX/Na(X＝CI、Br、I)。惰性氛围下，将NaX/Na与硫化物电解质装配得硫化物全固态电池。这种卤化钠修饰钠负极的界面工程可以有效调节钠沉积，抑制钠枝晶的生长；改善硫化物固态电解质和Na负极之间的界面；提高全电池的循环稳定性。环稳定性。环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种界面修饰钠负极的方法及包含其的硫化物全固态电池


[0001]本专利技术属于钠离子电池
，具体涉及一种界面修饰钠负极的方法以及一种包含其的硫化物全固态电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有能量密度高、充放电寿命长、自放电小、无记忆效应小等优点，被认为是最有前途的化学电源。但是，锂资源的匮乏及昂贵的生产成本限制了锂离子电池的发展。钠元素由于地壳中储量丰富，价格低廉，因此钠离子电池收到了研究者的广泛关注。目前传统的钠离子电池多采用液态有机电解质，容易出现漏液、电极腐蚀等问题，在过高温度下，甚至存在燃烧爆炸的危险。为了解决钠离子电池安全性能低的问题，全固态钠电池受到了大家的重视。
[0003]全固态钠电池用固态的钠离子电解质代替了电解液，而固态电解质强度高，性质稳定，可以在高温下工作，还能有效防止电池内部的短路。此外，发展全固态钠电池可以简化电池结构，降低制作成本。按照电解质材料组成分类，固体电解质包括无机固态电解质和有机聚合物固体电解质。无机固体电解质材料又可以分为晶态和非晶态(玻璃态)固体电解质。玻璃态固体电解质主要包括氧化物固体电解质和硫化物固体电解质。相比于氧化物固体电解质而言，硫化物固体电解质具有较高的离子电导率，同时，也具有较好的力学性能，组成多样，样品种类多。
[0004]尽管硫化物固态电解质很有前途，但由于负极与硫化物固态电解质之间存在严重的界面问题，阻碍了硫化物固态电解质的发展。固态电解质与电极之间界面相容性差，尤其是与金属负极之间的界面相容性，已被认为是作为一个硫化物固态电解质在实际应用中的瓶颈。在循环过程中，嵌钠/脱嵌过程中与金属负极的物理接触不良，导致钠分布不均匀，最终导致电池短路和硫化物固态电解质过早失效。因此，界面修饰是实现高性能硫化物固态电解质的一个重要方面。

技术实现思路

[0005]鉴于以上问题，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种界面修饰钠负极的方法以及一种包含其的硫化物全固态电池,本专利技术提供的卤化钠修饰钠负极界面的方法可以有效调节钠沉积，抑制钠枝晶的生长；改善硫化物固态电解质和Na负极之间的界面；提高全电池的循环稳定性。
[0006]本专利技术提供了一种界面修饰钠负极的方法，包括以下步骤：
[0007](1)惰性气氛下，将钠块从矿物油中取出，用纸巾擦拭干净；
[0008](2)惰性气氛下，用一把锋利的刀将钠块裁成薄片，再用裁片棒冲切得钠负极；
[0009](3)将钠负极浸入一卤代烷一段时间后，在真空下干燥得卤化钠修饰界面的钠负极NaX/Na(X＝CI、Br、I)。
[0010]进一步的，步骤(2)中所述的钠负极厚度为0.5mm～1.5mm。
[0011]进一步的，步骤(2)中所述的裁片棒直径为8～11mm。
[0012]进一步的，步骤(3)中所述的一卤代烷构型如下：
[0013][0014]其中，X＝Cl、Br、I,n＝3～12。
[0015]进一步的，步骤(3)中所述的浸入时间为1～10min。
[0016]进一步的，步骤(3)中真空干燥时间为5～20min。
[0017]进一步的，步骤(3)中卤化钠薄膜厚度为0.5～2μm。
[0018]本专利技术还提供了一种硫化物全固态电池，该硫化物全固态电池包含本专利技术上述制备方法得到的卤化钠修饰的钠负极。
[0019]本专利技术提供的硫化物全固态电池制备方法包括以下步骤：首先制备正极，将正极材料、导电炭黑以及硫化物固态电解质按照一定的比例混合，并将其研磨混合均匀。电池组装步骤是将固态电解质粉末放置在压片模具中，压制成固态电解质片，之后将正极片放在固态电解质的一侧，并加压力压制，最后在固态电解质的另一侧附上附上步骤(3)得到的NaX/Na电极，压制成三明治结构的全固态电池。
[0020]优选地，本专利技术一种硫化物全固态电池的电解质部分选自基于Na3PS4和Na3SbS4的三元硫化物及基于Na
11
Sn2PS
12
和Na
11
Sn2SbS
12
的四元硫化物中的至少一种；
[0021]优选地，本专利技术一种硫化物全固态电池的的正极材料为选自磷酸钒钠、磷酸钛钠、硫酸铁纳、钠离子氟磷酸盐、钠锰氧化物和钠钒氟磷酸盐中的至少一种。
[0022]有益效果：
[0023]本专利技术通过一种界面修饰钠负极的制备工艺简单方便，生产出可以有效调节钠沉积，抑制钠枝晶的生长的钠负极NaX/Na，经过改性的钠负极能够改善硫化物固态电解质和Na负极之间的界面，提高全电池的循环稳定性。
附图说明
[0024]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0025]图1为本专利技术实施例1中以NaCl/Na作为负极和对比例1中以纯Na作为负极的硫化物全固态电池循环性能对比图。
具体实施方式
[0026]需要说明的是，在不冲突地情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0027]根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种界面修饰钠负极的方法、包含其的硫化物全固态电池，根据本专利技术的实施例，包括：
[0028](1)惰性气氛下，将钠块从矿物油中取出，用纸巾擦拭干净；
[0029](2)惰性气氛下，用一把锋利的刀将钠块裁成薄片，再用裁片棒冲切得钠负极；
[0030](3)将钠负极浸入一卤代烷一段时间后，在真空下干燥得卤化钠修饰界面的钠负
极NaX/Na(X＝CI、Br、I)。
[0031]根据本专利技术的具体实施例，首先，步骤(2)中所述的钠负极厚度为0.5mm～1.5mm。具体可以为0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm。
[0032]根据本专利技术的具体实施例，优选地，所述的钠负极厚度为0.8mm～1.1mm。具体可以为0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm。由此制得的改性Na负极厚度适中，含其的全固态硫化物电解质能量密度高。
[0033]根据本专利技术的具体实施例，步骤(2)中所述的裁片棒直径为8～11mm。具体可以为8mm、9mm、10mm、11mm。
[0034]根据本专利技术的具体实施例，步骤(3)中所述的一卤代烷构型如下：
[0035][0036]其中，X＝Cl、Br、I；n＝3～12。
[0037]根据本专利技术的具体实施例，步骤(3)中所述的浸入时间为1～10min。具体可以为1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min、10min。
[0038]根据本专利技术的具体实施例，优选地，步骤(3)中所述的浸入时间为3～5min。具体可以为3min、4min、5min。由此制备得到的NaX界本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种界面修饰钠负极的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)惰性气氛下，将钠块从矿物油中取出，用纸巾擦拭干净；(2)惰性气氛下，用一把锋利的刀将钠块裁成薄片，再用裁片棒冲切得钠负极；(3)将钠负极浸入一卤代烷一段时间后，在真空下干燥得卤化钠修饰界面的钠负极NaX/Na(X＝CI、Br、I)。2.根据根据权利要求1所述的一种界面修饰钠负极的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的钠负极厚度为0.5mm～1.5mm。3.根据根据权利要求1所述的一种界面修饰钠负极的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的裁片棒直径为8～11mm。4.根据根据权利要求1所述的一种界面修饰钠负极的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的一卤代烷构型如下：其中，X＝Cl、Br、I，n＝3～12。5.根据根据权利要求1所述的一种界面修饰钠负极的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的浸入时间为1～10min。6.根据根据权利要求1所述的一种界面修饰钠负极的方法，其特征在于，步骤(3)中真空干燥时间为5～20min。7.根据根据权利要求1所述的一种界面修饰钠负极的方法，其特征在于，步骤(3)中卤化钠薄膜厚度为0.5～2μm。8.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张希，朱金辉，陈振营，
申请(专利权)人：上海屹锂新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：