一种钠快离子导体及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106532023A(43)申请公布日2017.03.22(21)申请号201611094641.3(22)申请日2016.12.02(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人张隆张德超(74)专利代理机构秦皇岛一诚知识产权事务所(普通合伙)13116代理人续京沙(51)Int.Cl.H01M4/38(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种钠快离子导体及其制备方法(57)摘要一种钠快离子导体，它的化学成分为单质的Na、Sb、S，其摩尔比为Na:Sb:S＝6.99～7.01:3:10.99～11.01；上述钠快离子导体的制备方法主要是将上述原料放入到坩埚中，将坩埚放入一端封闭的石英管中，抽真空至0.1Pa，烧封石英管，放入马弗炉中，以0.3℃/分钟的升温速率加热到550～900℃，保温8～20小时后冷却至室温，将块体从石英管中取出，在手套箱中用研钵手动研磨成粉末，或用球磨机对其进行研磨成粉末，制得Na7Sb3S11钠快离子导体。本发明制备工艺简单、可重复性高，制得的Na7Sb3S11钠快离子导体具有极高的离子电导率，其室温电导率数值超过4.56×10-3S/cm。CN106532023ACN106532023A权利要求书1/1页1.一种钠快离子导体，其特征在于：它化学成分为单质的Na、Sb、S，其摩尔比为Na:Sb:S＝6.99～7.01:3:10.99～11.01。2.权利要求1所述的钠快离子导体的制备方法，其特征在于：(1)原料为商业化的单质纯度>99％的Na、纯度为99.999％的Sb、纯度为的99.999％的S；(2)在惰性气体保护的手套箱内将上述原料放入到坩埚中；将坩埚放入一端封闭的石英管中，抽真空至0.1Pa，烧封石英管；再将烧封后的封闭石英管放入马弗炉中，以0.3℃/分钟的升温速率加热到550～900℃，保温8～20小时后冷却至室温；(3)将冷却后块体从石英管中取出，在手套箱中用研钵手动研磨成粉末；或在99.999％高纯氩气保护下利用球磨机对其进行研磨成粉末，球磨转速为100-220r/min，球磨时间为4-10小时，制得Na7Sb3S11钠快离子导体。3.根据权利要求2所述的钠快离子导体的制备方法，其特征在于：所述冷却环境为炉内冷却、水冷或油冷。4.根据权利要求2所述的钠快离子导体的制备方法，其特征在于：所述坩埚为氧化铝坩埚、玻碳坩埚或氮化硼坩埚。2CN106532023A说明书1/3页一种钠快离子导体及其制备方法技术领域[0001]本发明属于新材料领域，特别涉及一种钠快离子导体及其制备方法。背景技术[0002]电池作为化学储能中最具有推广前景的技术之一，近年来得到广泛的关注。离子电池具有重量轻、比能高、无记忆性等优点，在手机、笔记本电脑、电动自行车等小型储能领域得到广泛应用；但随着市场对锂离子电池需求的急剧扩张，有限的锂资源面临枯竭的问题。相比于锂，钠具有价格低(钠的价格是锂的十分之一)、资源丰富的优点(储量第四)；且钠在二次电池中的工作机理与锂类似，因此钠全固态电池作为一种二次电池，非常适用于分散式储能系统、智能电网以及电动汽车。目前商业用液态电解质存在在着易泄露、易腐蚀、安全性差与可靠性低等问题。使用无机固体电解质发展钠全固态电池不仅能很好的解决上述两大问题，而且能提高热稳定性，且固态存在的形式使得电池可以在单元内进行串联从而获得大电压单体电池。(Angew.Chem.2016,128(33):9786-9790)。但是，现有的无机钠固体电解质的室温离子电导率普遍偏低，开发新型的高性能钠固体电解质对大型储能电池的推广应用至关重要。发明内容[0003]本发明的目的在于提出一种制备简单、可重复性高、具有较高离子电导率的钠快离子导体及其制备方法。[0004]本发明的钠快离子导体的化学成分为单质的Na、Sb、S，其摩尔比为Na:Sb:S＝6.99～7.01:3:10.99～11.01。[0005]上述钠快离子导体的制备方法：[0006](1)原料选择：原料为商业化的单质Na(>99％)，Sb(99.999％)，S(99.999％)；[0007](2)在惰性气体保护的手套箱内将上述原料放入到坩埚中；将坩埚放入一端封闭的石英管中，抽真空至0.1Pa，烧封石英管；再将烧封后的封闭石英管放入马弗炉中，以0.3℃/分钟的升温速率加热到550～900℃，保温8～20小时后冷却至室温，冷却环境为炉内冷却、水冷或油冷；所述坩埚为氧化铝坩埚、玻碳坩埚或氮化硼坩埚。[0008](3)将冷却后块体从石英管中取出，在手套箱中用研钵手动研磨成粉末；或在高纯氩气(99.999％)保护下利