[發明專利]一種制備陶瓷固態電解質的方法

無效

• 申請號: 201310062769.1
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN103113107A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 郭向欣;李憶秋;曹陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/495;C04B35/622;C04B35/638
• 代理公司: 上海海頌知識產權代理事務所(普通合伙) 31258
• 代理人: 何葆芳

技術領域

本發明涉及陶瓷固態電解質的一種制備方法，具體說，是涉及一種制備高致密且具有高離子電導率的石榴石結構的Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂（0≤x≤2）陶瓷固態電解質的方法，屬于電池材料制備技術領域。

背景技術

鋰電池是作為主要的二次電池之一，它由正極、負極、電解質、隔膜等部分組成。電解質作為鋰電池的核心部分之一，其性能的好壞，直接決定了鋰電池產品的最終性能指標。目前，商用化的鋰電池主要采用有機液體以及聚合物電解質，其在高溫和高壓下的化學穩定性較差，因此在使用過程中存在著一定的安全性問題。陶瓷固態電解質在高溫和高壓下有較好的化學穩定性，在解決有機電解質的安全性問題方面具有很好的應用前景。石榴石結構的Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂是一種新型的陶瓷固態電解質，在室溫下具有較高的離子電導率和較低的電子導電性，有望在未來的固態二次鋰電池中得到實際應用。但目前關于Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂陶瓷電解質的制備方法主要為高溫燒結法，該方法一般是將原料按化學計量比混合均勻后，低溫煅燒得到陶瓷粉體，然后將其球磨至一定粒度，壓成生坯，最后高溫燒結成陶瓷。雖然該方法具有設備和工藝簡單，制備條件容易控制，適合工業化生產等優點，但該方法存在的缺點是：在高溫燒結過程中會發生Li₂O組分大量揮發，最終導致陶瓷的致密度較低。因此，到目前為止，石榴石結構的Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂陶瓷固態電解質還未實現在固態二次鋰電池中的實際應用，研究一種可制備高致密且具有高離子電導率的石榴石結構的Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂陶瓷固態電解質的方法，將對實現其在固態二次鋰電池中的工業應用具有重要意義。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的是提供一種制備高致密且具有高離子電導率的石榴石結構的Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂陶瓷固態電解質的方法，以實現石榴石結構的Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂陶瓷固態電解質在固態二次鋰電池中的工業應用。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種制備陶瓷固態電解質的方法，所述陶瓷固態電解質的組分為Li7_-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂，其中的0≤x≤2；其特征在于：采用液相燒結工藝，需向Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂陶瓷粉中添加含鋰離子的液相燒結助劑，且液相燒結助劑與Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂陶瓷粉的質量比為y：（1-y），其中：0＜y≤0.08。

作為一種優選方案，所述液相燒結助劑選用Li₂O、LiOH、Li₂CO₃、LiNO₃、Li₂SO₄或Li₃PO₄。

作為一種優選方案，所述的液相燒結工藝，包括如下步驟：