[發(fā)明專利]一種Al摻雜片狀LLZO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN109980272B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 慈立杰;程俊
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/0525
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

1.一種Al摻雜片狀LLZO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)由Al離子、LLZO固態(tài)電解質(zhì)、聚合物基底和鋰鹽組成，其中，所述Al摻雜在片狀結(jié)構(gòu)的LLZO固態(tài)電解質(zhì)中，所述LLZO固態(tài)電解質(zhì)分散在聚合物基底中；

制備方法包括以下步驟：

(1)在乙醇和去離子水的混合溶液中加入金屬陽離子Li⁺、La³⁺、Zr⁴⁺和Al³⁺，得混合液A；

(2)向步驟(1)中的混合液A中加入檸檬酸，攪拌均勻，然后加入乙二醇，繼續(xù)攪拌均勻后加入氧化石墨烯并攪拌，得混合液B；

(3)將步驟(2)中的混合液B置于加熱攪拌器上，加熱攪拌至液體完全蒸發(fā)，得到片狀LLZO前驅(qū)體粉末；

(4)將步驟(3)中的片狀LLZO前驅(qū)體粉末進(jìn)行煅燒，得到Al摻雜的片狀的LLZO，備用；

(5)在保護(hù)氣氛中將聚合物電解質(zhì)和鋰鹽有機(jī)溶劑中進(jìn)行溶解，然后繼續(xù)加入步驟(4)的Al摻雜的片狀LLZO，得到混合液C；

(6)待步驟(5)中混合液C中的溶劑揮發(fā)后，將得到的產(chǎn)物進(jìn)行烘干，然后在保護(hù)氣氛下晾干，得到Al摻雜的片狀LLZO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)；

步驟(2)中，所述檸檬酸與金屬陽離子Li⁺、La³⁺、Zr⁴⁺、Al³⁺之和的摩爾比為2:1，所述乙二醇與檸檬酸摩爾比為1:1；

所述Al的化學(xué)計(jì)量比為0.2-0.35；

步驟(2)中，所述加入氧化石墨烯的攪拌時(shí)間為8-14h；

步驟(4)中，所述煅燒條件為：在700-800℃保溫2-8h。

2.如權(quán)利要求1所述的Al摻雜片狀LLZO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述聚合物基底選自聚偏二氟乙烯、PEO中的任意一種。

3.如權(quán)利要求1所述的Al摻雜片狀LLZO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述LLZO固態(tài)電解質(zhì)的含量為復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)總質(zhì)量的10-50％。

4.如權(quán)利要求1所述Al摻雜片狀LLZO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，步驟(1)中，所述Li⁺、La³⁺、Zr⁴⁺和Al³⁺為對應(yīng)離子的水溶性無機(jī)鹽。

5.如權(quán)利要求1所述Al摻雜片狀LLZO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，步驟(1)中，Li⁺、La³⁺、Zr⁴⁺和Al³⁺對應(yīng)離子的水溶性無機(jī)鹽分別為硝酸鋰、硝酸鑭、硝酸氧鋯、硝酸鋁。

6.如權(quán)利要求1所述Al摻雜片狀LLZO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，步驟(1)中，還可以用乙酰丙酮代替硝酸氧鋯。

7.如權(quán)利要求1所述Al摻雜片狀LLZO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，步驟(5)中，所述聚合物電解質(zhì)選自聚偏二氟乙烯、PEO中的任意一種。

8.如權(quán)利要求1所述Al摻雜片狀LLZO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，步驟(5)中，所述鋰鹽為LiTFSI或LiClO₄。

9.如權(quán)利要求1所述Al摻雜片狀LLZO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，步驟(5)中，所述聚合物電解質(zhì)和鋰鹽中鋰的摩爾比為6-10:1。

10.如權(quán)利要求1所述Al摻雜片狀LLZO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，步驟(5)中，所述有機(jī)溶劑選自四氫呋喃、乙腈，DMF中的任意一種。

11.如權(quán)利要求1所述Al摻雜片狀LLZO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，步驟(6)中，所述烘干的溫度為50-70℃，時(shí)間為10-12h。