[發明專利]一種液相合成多重離子摻雜鉀快離子導體及其制備方法

在審

• 申請號: 201910617576.5
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110372352A
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 水淼
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C04B35/16
• 分類號: C04B35/16;H01M10/0562;H01M10/054
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一種液相合成多重離子摻雜鉀快離子導體及其制備方法，其特征為：化學計量式為K_6.25Fe_0.05Be_0.2Ti_0.05Si_1.75O₇；采用Be²⁺部分取代Si⁴⁺離子，在晶體中產生間隙鉀離子而降低鉀離子遷移活化能；通過小離子半徑的Be²⁺摻雜調節鉀離子的遷移通道的大小以適應鉀離子的快速遷移；通過Ti⁴⁺部分摻雜形成畸變的晶格結構增加晶格缺陷有利于鉀離子傳導；通過Fe³⁺部分摻雜形成陽離子空位增加鉀離子遷移路徑；并在制備過程中在K₆Si₂O₇顆粒的表面進行修飾，形成易燒結特性。這些協同作用使得該鉀快離子導體的常溫鉀離子電導率超過5·10^?4S/cm，更加接近液態電解質的鉀離子電導率。

技術領域

本發明涉及一種固體鉀快離子導體制造領域。

背景技術

鋰離子電池具有體積、重量能量比高、電壓高、自放電率低、無記憶效應、循環壽命長、功率密度高等絕對優點，在全球移動電源市場擁有逾300億美元/年份額并遠超過其他電池的市場占有率，是最具有市場發展前景的化學電源[吳宇平，萬春榮，姜長印，鋰離子二次電池，北京：化學工業出版社，2002.]。目前國內外鋰離子二次電池大部分采用的是液態電解質，液態鋰離子電池具有一些不利因素，如：液態有機電解質可能泄露，在過高的溫度下發生爆炸從而造成安全事故，無法應用在一些對安全性要求高的場合；液態電解質鋰離子電池普遍存在循環容量衰減問題，使用一段時間后由于電極活性物質在電解質中的溶解、反應而逐步失效[Z.R.Zhang，Z.L.Gong，and Y.Yang，J.Phys.Chem.B，108，2004，17546.]。而全固態電池安全性高、基本沒有循環容量衰減，其中作為電解質使用的固體快離子導體還起到了隔膜的作用，簡化了電池的結構；此外，由于無需隔絕空氣，也簡化了生產過程中對設備的要求，電池的外形設計也更加方便、靈活[溫兆銀，朱修劍，許曉雄等，全固態二次電池的研究，第十二屆中國固態離子學學術會議論文集，2004。]。