储能电池、固态电解质及其制备方法和储能系统与流程

本申请涉及能源，尤其涉及一种储能电池、固态电解质及其制备方法和储能系统。

背景技术：

1、随着清洁能源的不断发展和广泛应用，行业内对电池的充放电性能和安全性有了较高的要求。在目前的电池中，通常采用液态电解质，但是液态电解质具有较高的可燃性。采用液态电解质的电池容易出现漏液、起火等不良情况，并且，不利于提升电池的能量密度和安全性。

2、目前，一些电池开始采用固态电解质，与液态电解质相比，固态电解质的结构较为致密、轻薄，有利于实现电池的轻薄化，并且，有利于提升电池的能量密度。但是，由于固态电解质的发展较晚，仍存在许多技术上的不足。例如，目前的固态电解质的室温电导率较差，会影响电池的性能。

技术实现思路

1、本申请提供了一种室温电导率较好，界面接触阻抗较小的储能电池、固态电解质及其制备方法和储能系统。

2、第一方面，本申请提供了一种储能电池，可以包括正极、负极和固态电解质，正极和负极均与固态电解质接触。固态电解质可以包括复合体、聚合物和离子化合物。复合体包括由介电材料制成的颗粒和由快离子导体制成的线体，线体的外表面具有多个颗粒。其中，复合体和离子化合物均匀分布在聚合物内。聚合物主要作为固态电解质的基体，用于承载或容纳复合体和离子化合物。离子化合物用于提供在储能电池的正极和负极之间进行移动的离子。当然，聚合物也可以作为离子在正负极移动时的载体。在本申请提供的示例中，复合体可以促进离子化合物解离，从而产生能够自由移动的离子，另外，还能够为离子提供快速移动的传输路径，有利于加强离子的传输能力，使得固态电解质整体能够具有较好的室温电导率。在储能电池的充放电过程中，正极和负极之间的离子可以在固态电解质中移动。另外，由于复合体可以促进离子化合物解离，从而产生能够自由移动的离子，另外，还能够为离子提供快速移动的传输路径，有利于加强离子的传输能力，使得固态电解质整体能够具有较好的室温电导率，有利于提升储能电池的性能。

3、在一种示例中，快离子导体可以是na3zr2si2po12，离子化合物可以是napf6。

4、在一种示例中，快离子导体可以是li7la3zr2o12，离子化合物可以是lipf6。

5、在一种示例中，介电材料可以是batio3。

6、在一种示例中，聚合物可以是聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-六氟丙烯。

7、在具体设置时，线体和颗粒的摩尔比可以是1:1，1:2或2:1。从而可以解离出足够多的自由离子，并且，还能够为自由离子提供充足的传输路径，有利于保证固态电解质的室温电导率。

8、在一种示例中，颗粒的直径可以是100nm-200nm。

9、另外，在一种示例中，线体的直径可以是200nm-1000nm。

10、其中，颗粒的直径处于100nm-200nm之间，线体的直径处于100nm-1000nm之间后，复合体能够具有较好的解离性能和传输性能，因此，能够较好的提升固态电解质的室温电导率。

11、在一种示例中，复合体和聚合物的质量占比可以是10％，15％或20％。

12、第二方面，本申请还提供了一种固态电解质，可以包括复合体、聚合物和离子化合物。复合体包括由介电材料制成的颗粒和由快离子导体制成的线体，线体的外表面具有多个颗粒。其中，复合体和离子化合物均匀分布在聚合物内。聚合物主要作为固态电解质的基体，用于承载或容纳复合体和离子化合物。离子化合物用于提供在储能电池的正极和负极之间进行移动的离子。当然，聚合物也可以作为离子在正负极移动时的载体。在本申请提供的示例中，复合体可以促进离子化合物解离，从而产生能够自由移动的离子，另外，还能够为离子提供快速移动的传输路径，有利于加强离子的传输能力，使得固态电解质整体能够具有较好的室温电导率。

13、在一种示例中，快离子导体可以是na3zr2si2po12，离子化合物可以是napf6。

14、在一种示例中，快离子导体可以是li7la3zr2o12，离子化合物可以是lipf6。

15、在一种示例中，介电材料可以是batio3。

16、在一种示例中，聚合物可以是聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-六氟丙烯。

17、在具体设置时，线体和颗粒的摩尔比可以是1:1，1:2或2:1。从而可以解离出足够多的自由离子，并且，还能够为自由离子提供充足的传输路径，有利于保证固态电解质的室温电导率。

18、在一种示例中，颗粒的直径可以是100nm-200nm。

19、另外，在一种示例中，线体的直径可以是200nm-1000nm。

20、其中，颗粒的直径处于100nm-200nm之间，线体的直径处于100nm-1000nm之间后，复合体能够具有较好的解离性能和传输性能，因此，能够较好的提升固态电解质的室温电导率。

21、在一种示例中，复合体和聚合物的质量占比可以是10％，15％或20％。

22、第三方面，本申请还提供了一种固态电解质的制备方法，该方法可以包括：将颗粒状的介电材料与快离子导体前驱体按照预定的摩尔比进行配比；制备复合体；将复合体、聚合物和离子化合物按预定的重量比进行配比；

23、烘干成型得到固态电解质。

24、在对固态电解质进行制备时，制备工艺难度较低，并且，工艺流程比较简单，能够有效提升固态电解质的制备速度，也有利于降低制备成本，易于规模化生产。

25、在一种示例中，制备复合体具体可以包括：将钠源、锆源、硅源、磷源加入溶剂中进行溶解；加入介电材料颗粒；采用静电纺丝和烧结工艺得到复合体。

26、第四方面，本申请还提供了一种储能系统，包括逆变器和上述的储能电池，逆变器与储能电池电连接，用于将交流电转化为直流电后提供给储能电池，或者，将来自储能电池的直流电转化为交流电。在本申请提供的储能系统中，由于配备上应用上述固态电解质的储能电池，因此，具有较好的安全性和功率密度。

技术特征：

1.一种储能电池，其特征在于，包括正极、负极和固态电解质，所述正极和所述负极均与所述固态电解质接触，其特征在于，所述固态电解质包括复合体、聚合物和离子化合物；

2.根据权利要求1所述的储能电池，其特征在于，所述快离子导体为na3zr2si2po12，所述离子化合物为napf6。

3.根据权利要求1所述的储能电池，其特征在于，所述快离子导体为li7la3zr2o12，所述离子化合物为lipf6。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的储能电池，其特征在于，所述介电材料为batio3。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的储能电池，其特征在于，所述聚合物为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-六氟丙烯。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的储能电池，其特征在于，所述线体和所述颗粒的摩尔比为1:1，1:2或2:1。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的储能电池，其特征在于，所述颗粒的直径为100nm-200nm。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的储能电池，其特征在于，所述线体的直径为200nm-1000nm。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的储能电池，其特征在于，所述复合体和所述聚合物的质量占比为10％，15％或20％。

10.一种固态电解质，其特征在于，包括复合体、聚合物和离子化合物；

11.根据权利要求10所述的固态电解质，其特征在于，所述快离子导体为na3zr2si2po12，所述离子化合物为napf6；或者，所述快离子导体为li7la3zr2o12，所述离子化合物为lipf6；所述介电材料为batio3，所述聚合物为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-六氟丙烯，所述线体和所述颗粒的摩尔比为1:1，1:2或2:1，所述颗粒的直径为100nm-200nm，所述线体的直径为200nm-1000nm，所述复合体和所述聚合物的质量占比为10％，15％或20％。

12.一种固态电解质的制备方法，其特征在于，包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，制备复合体具体包括：

14.一种储能系统，其特征在于，包括逆变器和如权利要求1至9中任一项所述的储能电

技术总结
本申请提供了一种储能电池、固态电解质及其制备方法和储能系统，涉及能源技术领域，以解决目前的固态电解质室温电导率较差的技术问题。本申请提供的储能电池包括正极、负极和固态电解质；固态电解质包括复合体，复合体包括线体和颗粒；其中，线体由快离子导体制成，颗粒由介电材料制成；多个所述颗粒包覆所述线体的外表面。在本申请提供的储能电池中，由介电材料制成的颗粒有助于离子化合物解离，由快离子导体支撑的线体能为离子提供快速移动的传输路径，从而有利于提升固态电解质的室温电导率，以提升固态电池的性能。

技术研发人员：史沛然,张业正,杨金星,张良钰,张瑞旺
受保护的技术使用者：华为数字能源技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13