[发明专利]一种含镁离子的反钙钛矿型固态电解质及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含镁离子的反钙钛矿型固态电解质及其制备方法，属于固态电解质材料技术领域。所述含镁离子的反钙钛矿型固态电解质的制备方法，包括以下步骤：(1)按所需化学计量比称取MgFsubgt;2/subgt;、Nasubgt;2/subgt;SOsubgt;4/subgt;和NaF，混合，研磨，得到混合物；(2)将混合物机械球磨，之后研磨，压片，真空密封；(3)将密封后的混合物固相烧结，冷却，得到所述含镁离子的反钙钛矿型固态电解质。本发明公开的固态电解质通过将Mgsupgt;2+/supgt;引入到固态电解质中，使固态电解质的离子电导率达10supgt;‑5/supgt;～10supgt;‑6/supgt;数量级，采用机械球磨和固相烧结的制备方法，操作简单，制备过程安全高效。

技术领域

本发明属于固态电解质材料技术领域，具体涉及一种含镁离子的反钙钛矿型固态电解质及其制备方法。

背景技术

反钙钛矿型固态电解质的结构式为X₃AB(X＝Li⁺/Na⁺；A＝O^2-；B＝Cl-/Br^-/NO^2-等)，其晶体体系与钙钛矿型固态电解质相同，但具有倒置的阳离子-阴离子位点。反钙钛矿型固态电解质具有以下优势：(1)可调控结构特征，可以改变结构以获得更好的效果；(2)合成方法简便、成本低、对水分和氧气不敏感。但是反钙钛矿型固态电解质的能量密度较低，其离子电导率目前并不能达到商业有机液体电解液的水平，这一关键问题仍然需要解决。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种含镁离子的反钙钛矿型固态电解质及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明技术方案之一：一种含镁离子的反钙钛矿型固态电解质，所述含镁离子的反钙钛矿型固态电解质的化学式为Na_3-2xMg_xSO₄F，其中x取0至0.5之间的数值。

本发明技术方案之二：上述含镁离子的反钙钛矿型固态电解质的制备方法，包括以下步骤：

(1)按所需摩尔比例称取MgF₂、Na₂SO₄和NaF，混合，研磨，得到混合物；

(2)将混合物机械球磨，之后研磨，压片，真空密封；

(3)将密封后的混合物固相烧结，冷却，得到所述含镁离子的反钙钛矿型固态电解质。

进一步地，步骤(1)中，所述MgF₂、Na₂SO₄和NaF的摩尔比例为x∶1∶2(1-2x)，其中0＜x＜0.5。

进一步地，步骤(1)中，所述研磨的时间为10～20min，粒径在1mm以下。

进一步地，步骤(2)中，所述球磨的球磨体为氧化锆球，球料比为(30～36)∶1，更为优选的，球料比为30∶1；32∶1；34∶1；36∶1；球磨转速为200～800rpm，球磨时间为5～40h。

进一步地，步骤(2)中，所述研磨为研磨5～30min。

进一步地，步骤(2)中，所述压片称取的混合物的质量为100～400mg，模具规格为ф5mm～ф10mm。

进一步地，步骤(3)中，所述固相烧结是以3～20℃/min的升温速率将温度升至300～900℃，烧结8～40h。

进一步地，步骤(1)和步骤(2)在氩气气氛保护的条件下进行，步骤(3)在真空条件下进行，真空度为10^-2Pa。