[發明專利]摻雜Ba離子的Na-β"-A12O3固體電解質的制備方法及由此方法制備的固體電解質

無效

• 申請號: 201010286061.0
• 申請日: 2010-09-15
• 公開（公告）號: CN101941835A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 張冰青;張祎晶
• 申請（專利權）人: 張冰青;張祎晶
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/622;H01M8/10
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 黃澤雄;崔華

1.一種摻雜Ba離子的Na-β″-Al₂O₃固體電解質的制備方法，其特征在于，所述方法以含金屬鈉、鋁的鹽為原料，含金屬鋰或鎂的鹽為穩定劑，含金屬鋇的鹽為調節劑，包括如下步驟：

(1)、依據目標前驅粉體的化學式Na₂O·5Al₂O₃、Li₂O·5Al₂O₃或MgO·5Al₂O₃、BaO·5Al₂O₃的金屬元素化學計量比，分別稱取金屬鈉及鋁鹽，稱取金屬鋰或鎂及鋁鹽，稱取金屬鋇及鋁鹽，將各組鹽分別溶于溶劑中配制得到三種溶液；

(2)、分別在上述三種溶液中加入絡合劑、分散劑和pH值調節劑并進行攪拌混合、加熱、反應，獲得三種溶膠；

(3)、將得到的三種溶膠進行干燥，獲得三種干凝膠；

(4)、分別將得到的三種干凝膠預燒、熱處理后，獲得Na-β″-Al₂O₃固體電解質的三種前驅粉體，即Na₂O·5Al₂O₃、Li₂O·5Al₂O₃或MgO·5Al₂O₃、BaO·5Al₂O₃；

(5)、依據目標產物的化學式(1-3x)Na₂O·2xMgO·xBaO·5Al₂O₃或(1-3x)Na₂O·2xLi₂O·xBaO·5Al₂O₃的金屬元素化學計量比，其中0.02＜x＜0.1，分別稱取前驅粉體，配置前驅粉體混合物；

(6)、將所述前驅粉體混合物加入溶劑、塑性劑和粘結劑，經球磨，獲得漿料；

(7)、將獲得的漿料造粒，靜壓成型，制成素坯；

(8)、將制成的素坯進行燒成，然后淬火，自然冷卻至室溫，獲得摻雜Ba離子的Na-β″-Al₂O₃固體電解質成品。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟(1)中，所述金屬鈉、鋁、鋰或鎂以及鋇的鹽為可溶性無機鹽和/或可溶性有機鹽；所述溶劑為去離子水和/或低碳醇；配置溶液的摩爾濃度為0.2-1mol/L。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，鋁的可溶性鹽選自Al(NO₃)₃·9H₂O、三乙酸鋁、三甲酸鋁或它們的混合物；鈉的可溶性鹽選自硝酸鈉、乙酸鈉、草酸鈉或它們的混合物；鋰的可溶性鹽選自硝酸鋰、乙酸鋰、草酸鋰或它們的混合物；鋇的可溶性鹽選自硝酸鋇、乙酸鋇、草酸鋇或它們的混合物；鎂的可溶性鹽選自硝酸鎂、乙酸鎂、草酸鎂或它們的混合物；作為溶劑的低碳醇選自甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇或它們的混合物。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，所述絡合劑選自有機酸絡合劑；所述分散劑為乙氧基化合物和/或氧化乙烯基化合物；所述pH值調節劑為氨水和/或有機胺化合物，調節pH范圍為1-7之間；所述絡合劑的添加量與溶液中所有金屬陽離子摩爾數之比為1∶(1-3)；所述分散劑的添加量為溶液中所有金屬鹽之和的0.2-3wt％；加熱反應過程的升溫速率為10-15℃/分鐘，在50-70℃保溫1-2小時。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述有機酸絡合劑選自EDTA，巰基乙酸，檸檬酸，酒石酸，草酸，乳酸或它們的混合物；作為分散劑的乙氧基化合物為烷基酚聚氧乙烯醚，氧化乙烯基化合物為聚氧化乙烯；作為pH調節劑的有機胺化合物選自乙二胺、三乙醇胺或它們的混合物。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述烷基酚聚氧乙烯醚選自C5-C10烷基酚聚氧乙烯醚或它們的混合物，其中氧化乙烯單元的個數為50-100，優選50-60；所述聚氧化乙烯的分子量范圍為400-1000萬道爾頓，優選400-600萬道爾頓。