全固態(tài)鈉離子電池的構(gòu)筑及性能研究.pdf

1、全固態(tài)電池是正負(fù)極材料、電解質(zhì)均為固態(tài)材料的新型二次電池。采用固體電解質(zhì)材料取代以往的有機(jī)液體電解液，能夠有效解決有機(jī)液體電解液揮發(fā)、泄露等安全問(wèn)題，增大了電池的安全性能。然而，全固態(tài)電池的電化學(xué)性能與傳統(tǒng)電池差異較大，影響其電化學(xué)性能的主要原因是正極材料的電化學(xué)性能（容量、循環(huán)性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等）、電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率以及電解質(zhì)與正極材料之間固-固接觸的界面電阻。因此，如何改善正極材料的電化學(xué)性能，提高固體電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率，減小固體電

2、解質(zhì)和電極層之間固-固界面電阻成為全固態(tài)電池的研究重點(diǎn)。
　　本文采用水熱法制備了由多層納米薄片組成的菊花狀結(jié)構(gòu)Na3V2(PO4)3/C正極材料，提高了正極材料的電化學(xué)性能。在0.05C測(cè)試下，首次放電容量達(dá)117.4mAh·g-1，接近理論容量。測(cè)試電流密度增加至10C，首次放電容量達(dá)101.3mAh·g-1，循環(huán)1000圈容量仍保持在87.5mAh·g-1。Na3V2(PO4)3優(yōu)異的電化學(xué)性能源于其優(yōu)異的結(jié)構(gòu)，納米薄片在尺

3、寸上縮短了鈉離子傳輸距離，提高了離子擴(kuò)散速率。花狀結(jié)構(gòu)可以更好的調(diào)節(jié)循環(huán)過(guò)程的體積變化，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
　　采用固相法制備了NASICON結(jié)構(gòu)的Na3Zr2Si2PO12固體電解質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，1150℃下，在原料中適當(dāng)加入過(guò)量的Na源和P源可以彌補(bǔ)高溫?zé)Y(jié)下Na和P組分的損失，有效地抑制了ZrO2雜質(zhì)相的生成，降低了晶界電阻，提高離子電導(dǎo)率。當(dāng)Na過(guò)量5％，P過(guò)量10％時(shí)，室溫下的離子電導(dǎo)率最高，達(dá)到1.94×10-4S·cm