[發(fā)明專利]一種鋰電池NASICON型固態(tài)電解質(zhì)材料及制備方法

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• 申請(qǐng)日: 2019-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN110492172A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳慶;李國松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0562
• 分類號(hào): H01M10/0562;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于鋰電池領(lǐng)域，提供了一種鋰電池NASICON型固態(tài)電解質(zhì)材料及制備方法，本發(fā)明以Li₂CO₃、鈦酸四丁酯和(NH₄)H₂PO₄為原料，通過加入適量的Mg₃(PO₄)₂、Al₂O₃、助燒劑引入Mg²⁺和Al³⁺等，在縱向螺旋條件下煅燒；采用射頻磁控濺射法在含摻雜離子的LiTi₂(PO₄)₃材料的表面濺射一層厚度為3?5nm的LiPON非晶態(tài)薄膜，其具有優(yōu)越的循環(huán)性能，其制備工藝簡(jiǎn)單；以LiPON非晶態(tài)薄膜對(duì)摻雜離子的LiTi₂P₃O₁₂材料進(jìn)行包覆，避免了摻雜LiTi₂P₃O₁₂材料與金屬Li直接接觸引起的反應(yīng)，有效解決了現(xiàn)有NASICON型LiTi₂(PO₄)₃固態(tài)電解質(zhì)材料對(duì)金屬鋰不穩(wěn)定、易發(fā)生電子導(dǎo)電等缺陷的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰電池領(lǐng)域，具體涉及一種鋰電池NASICON型固態(tài)電解質(zhì)材料及制備方法。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)電池的容量、循環(huán)性、安全性等要求日益提高。鋰離子電池憑借其能量高，放電能力強(qiáng)，無記憶效應(yīng)，儲(chǔ)能效率高在儲(chǔ)能電池、車用動(dòng)力電池等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

目前，鋰離子電池普遍采用液態(tài)電解質(zhì)，但液態(tài)電解質(zhì)鋰電池中含有易燃性液態(tài)有機(jī)物，存在著火、爆炸等安全隱患。與液態(tài)電解質(zhì)相比，固體電解質(zhì)不揮發(fā)，一般不可燃，因此采用固態(tài)電解質(zhì)代替鋰電池的液態(tài)電解質(zhì)，能從根本上解決鋰電池電解質(zhì)的安全問題；且固體電解質(zhì)能在寬的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，對(duì)鋰穩(wěn)定性較高，電化學(xué)窗口寬，循環(huán)性能較好。無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)包括鈣鈦礦型、NASICON型、LISICON型、Li3N和玻璃態(tài)固體電解質(zhì)等。LiTi₂(PO₄)₃屬于NASICON型固態(tài)電解質(zhì)，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是由TiO₆八面體和 PO₄四面體共同組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，且孔隙率高達(dá)34%，每個(gè)八面體與六個(gè)四面體連接，每個(gè)四面體與四個(gè)八面體相連接；它們通過相互接觸的頂角連接，鋰離子在晶體結(jié)構(gòu)中的三維通道中遷移。目前主要通過高溫固相法制備LiTi₂(PO₄)₃，采用異價(jià)離子（Mg²⁺、Al³⁺、Si⁴⁺等）對(duì)LiTi₂(PO₄)₃摻雜替換，制備出含摻雜離子的LiTi₂(PO₄)₃材料，能有效提高其離子電導(dǎo)率。

但是，含摻雜離子的LiTi₂(PO₄)₃材料仍對(duì)金屬鋰不穩(wěn)定、易發(fā)生電子導(dǎo)電，很大程度上限制了在鋰電池方面的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鋰電池NASICON型固態(tài)電解質(zhì)材料及制備方法，以解決現(xiàn)有NASICON型LiTi₂(PO₄)₃固態(tài)電解質(zhì)材料對(duì)金屬鋰不穩(wěn)定、易發(fā)生電子導(dǎo)電等缺陷。

本發(fā)明涉及的具體技術(shù)方案如下：

一種鋰電池NASICON型固態(tài)電解質(zhì)材料制備方法，該方法步驟如下：