[发明专利]全氟钠聚合物电解质及其制备方法和应用和全固态钠离子电池及摩擦纳米发电机系统

说明书

本发明涉及钠离子电池领域，公开了全氟钠聚合物电解质及其制备方法和应用和全固态钠离子电池及摩擦纳米发电机系统，制备全氟钠聚合物电解质的方法包括：将全氟磺酸树脂与含有Na⁺的溶液进行离子交换。本发明提供的全固态钠离子电池中含有前述全氟钠聚合物电解质，并且，相对于使用液体电解质的电池，本发明的全固态钠离子电池具有优异的安全性和更高的能量密度。

技术领域

本发明涉及钠离子电池领域，具体涉及一种制备全氟钠聚合物电解质的方法以及由该方法制备得到的全氟钠聚合物电解质及其应用、一种全固态钠离子电池和一种摩擦纳米发电机系统。

背景技术

随着大量化石能源的消耗以及对环境造成的污染日趋严重化，非常需要开发新能源技术来代替传统化石能源。

近年来，机械能捕获的各种原理和原型器件也被陆续报道，包括静电和摩擦效应，电磁效应和压电效应。

特别地，王中林教授等研发了基于摩擦效应和静电感应耦合机理的摩擦纳米发电机(TENGs)。TENGs可以用于捕获各种机械能，例如，风能、雨滴能和空气流能。

但是，TENGs捕获的能量不能够提供稳定的电能输出，这是由于机械能的随机性和TENGs的脉冲交流电输出特性。因此，非常需要高效、稳定的储能器件来储存摩擦纳米发电机捕获的电能。

大规模的电能储存要求电池系统不仅具有足够高的储存容量，也要求该系统是成本有效和环境友好的。

近年来，与锂离子电池相比，由于钠丰富的自然资源和低的成本，作为电能储存应用，钠离子电池引起了人们广泛的关注。

但是，钠离子电池在安全性、寿命和功率密度方面仍然存在巨大的挑战，限制了传统钠离子电池(SIBs)的商业化。

因此，近年来全世界都在竞相开展全固态钠离子电池的研究。

发明内容

本发明的目的之一是解决全固态钠离子电池的液体电解质存在的易燃导致的安全性不高的问题，提供一种高安全性、且能够改善电池循环寿命和提高能量密度的固态的全氟钠聚合物电解质，以及含有该固态的全氟钠聚合物电解质的全固态钠离子电池。

本发明的目的之二是解决现有的摩擦纳米发电机捕获的能量不能够提供稳定的电能输出的问题，提供含有固态的全氟钠聚合物电解质的储能器件来储存摩擦纳米发电机捕获的电能，并实现高效且稳定的电能输出。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种制备全氟钠聚合物电解质的方法，包括：将全氟磺酸树脂与含有Na⁺的溶液进行离子交换。

第二方面，本发明提供由前述第一方面所述的方法制备得到的全氟钠聚合物电解质。

第三方面，本发明提供前述第二方面所述的全氟钠聚合物电解质作为全固态钠离子电池的电解质的应用。

第四方面，本发明提供一种全固态钠离子电池，包括：