[发明专利]一种钠离子电池陶瓷隔膜及钠离子二次电池和应用

说明书

本发明公开了一种钠离子电池陶瓷隔膜及钠离子二次电池和应用，所述钠离子电池陶瓷隔膜包括：隔膜基体和至少涂敷于所述隔膜基体的一侧表面之上的陶瓷粉涂层；所述隔膜基体的厚度为1‑100um；所述陶瓷粉涂层的厚度为0.5‑10um；所述陶瓷粉涂层为钠离子固态电解质粉末构成，具体包括Na‑Beta‑Al₂O₃和/或钠超离子导体NASICON材料。通过使用具有钠离子电导的陶瓷粉末涂覆，提升了与环状碳酸酯溶剂的浸润性，因此在提升了隔膜的安全性能的同时，也提升了电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂电池材料技术领域，尤其涉及一种钠离子电池陶瓷隔膜及钠离子二次电池和应用。

背景技术

锂离子电池因为其具有高能量密度和功率密度已经在3C领域获得了大规模应用，暴露出的锂资源稀缺问题逐渐得到人们的重视。钠和锂的物理化学性质相近，而钠的储量丰富且分布均匀，因此钠离子电池被认为是下一代储能电池的‘候选人’。

和在锂离子电池中一样，钠离子电池也主要分为正极、电解液、负极三个部分，而隔膜在其中主要功能为隔开正极和负极防止短路。隔膜的性能会直接影响到电池的特性，如容量、内阻、倍率和循环等。

在常用的钠离子电池的电解液中，环状碳酸酯因为具有高介电常数所以成为不可缺少的选择，但是市场上常用的隔膜，例如普通聚烯烃隔膜以及氧化铝涂敷隔膜，均存在对环状碳酸酯的浸润性较差的缺点。

另外，现在常用的聚烯烃隔膜在温度升高时会发生热收缩从而直接导致电池短路，带来安全隐患。

因此，目前缺乏并亟待提出一种能够改善对环状碳酸酯的浸润性并且安全性高的隔膜。

发明内容

本发明提供了一种钠离子电池陶瓷隔膜及其二次电池和应用。本发明提供的钠离子电池陶瓷隔膜可以提高隔膜安全性，同时解决目前隔膜面临的与环状碳酸酯不浸润的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种钠离子电池陶瓷隔膜，所述钠离子电池陶瓷隔膜包括：隔膜基体和至少涂敷于所述隔膜基体的一侧表面之上的陶瓷粉涂层；所述隔膜基体的厚度为1-100um；所述陶瓷粉涂层的厚度为0.5-10um；所述陶瓷粉涂层具体为钠离子固态电解质粉末构成，包括Na-Beta-Al₂O₃和/或钠超离子导体NASICON材料。

优选的，所述隔膜基体包括聚乙烯PE隔膜、聚丙烯PP隔膜或PP/PE/PP隔膜中的一种或几种。

优选的，所述Na-Beta-Al₂O₃通式为M₂O﹒yAl₂O₃，其中M为Na，或者为Na以及K、Rb、Ag、Li、Mg、Y、Ti、Nb中的一种或几种掺杂元素，5≤y≤11，空间群为P63/mmc或R3m。

优选的，所述NASICON材料通式为Na_1+xZr₂Si_2-xP_xO₁₂，0≤x≤3，空间群为R-3c。

进一步优选的，所述Na_1+xZr₂Si_2-xP_xO₁₂中的Zr位具有阳离子取代元素，包括Al、As、Cd、Co、Cr、Fe、Ga、Ge、Hf、In、La、Lu、Mg、Mn、Mo、Nb、Ni、Sb、Sc、Si、Sn、Ta、Ti、V、Y、Zn中的一种或多种；Si/P位具有取代元素As和/或Ge。

优选的，所述钠离子固态电解质粉末的粒径为1nm-5um。

进一步优选的，所述钠离子固态电解质粉末的粒径为0.01-1um。