[發明專利]一種硫銀鍺礦摻雜鈣鈦礦型固體電解質及其制備方法

有效

• 申請號: 201911381497.5
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111129580B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 劉萍
• 申請（專利權）人: 廣東東邦科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/058;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

一種硫銀鍺礦摻雜鈣鈦礦型固體電解質及其制備方法。該電解質材料的化學式為Li0.33La0.57(Ti(1?x)，Ag9GeSe6?x?yTey)O₃，其中0≤x≤0.1，0≤y≤0.75且x，y不同為0。制備方法包括：按照化學式按比例稱取配料；將所述配料混合后進行球磨；對球磨得到的粉料進行預燒，獲得具有晶體結構的前驅體；對預燒所得的前驅體進行第二次球磨，獲得細小顆粒，并對顆粒壓合成片；對壓片進行排膠處理；對排膠后的壓片進行燒結，得到所述硫銀鍺礦摻雜鈣鈦礦型固體電解質材料。本發明能夠提高固體電解質的電導率，提高使用全固態電解質的動力電池和電力儲能電池的性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池無機固體電解質領域，特別是涉及一種硫銀鍺礦摻雜鈣鈦礦型固體電解質及其制備方法。

背景技術

這些年來，鋰電池已經越來越廣泛地應用于我們的日常生活中，比如在手機、筆記本電腦以及其它的便攜式電子設備中的應用，鋰電池成為一種充滿前景的新能源儲能裝置。作為鋰電池的重要組成部分，電解質在其中發揮著重要作用。在在鋰電池的實際應用過程中，以液態和有機物為材料的電解質在受到擠壓變形而發生泄漏以及遇見火花而易燃易爆等不安全問題時有發生。

全固態鋰離子電池是針對液體電解質鋰離子電池安全性能差的問題提出來的鋰離子電池體系之一，它通過使用熱穩定性更高的固體電解質材料來取代隔膜和有機電解質溶液，從根本上改善鋰離子電池的安全問題。固體電解質又稱超離子導體，是一類在固態時即呈現離子導電性的新興電解質材料，不僅可以克服電池內部短路及漏液的缺點，還能徹底解決因可燃性有機電解液造成的電池安全問題，實現安全裝置的簡化，使制造成本和生產優異，此外還具有在電池內串聯層積而實現高電壓化的特征。另外，在這種固體電解質中，鋰離子以外并不移動，因而可以期待不發生因陰離子的移動引起的副反應等安全性和耐久的提高。

目前已經開發出了很多種新型無機固態電解質材料體系，包括硫磷基材料、氮氧化物基和氧化物及其含氧酸鋰鹽等，大部分都表現出很高的離子導電性。在這些材料中，氧化物基固體電解質由于其穩定的機械性能和電化學性能而備受矚目。鈣鈦礦型鋰鑭鈦基(LLTO)氧化物固體電解質，據報道具有非常高的晶體電導率，在室溫條件下為1×10-3S/cm，然而晶界電導率和總電導率卻通常只在10-5S/cm量級，無法滿足實際需要。過去十幾年里，研究主要集中在對LLTO材料晶體結構分析、合成制備以及在固態電池中應用等方面。

以上背景技術內容的公開僅用于輔助理解本發明的發明構思及技術方案，其并不必然屬于本專利申請的現有技術，在沒有明確的證據表明上述內容在本專利申請的申請日已經公開的情況下，上述背景技術不應當用于評價本申請的新穎性和創造性。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的上述缺陷，提供一種硫銀鍺礦摻雜鈣鈦礦型固體電解質及其制備方法，使電解質材料的性能大幅度提升。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種硫銀鍺礦摻雜鈣鈦礦型固體電解質材料，該電解質材料的化學式為Li0.33La0.57(Ti(1-x)，Ag9GeSe6-x-y Tey)O₃，其中0≤x≤0.1，0≤y≤0.75且x，y不同時為0。

一種硫銀鍺礦摻雜鈣鈦礦型固體電解質材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照化學式Li0.33La0.57(Ti(1-x)，Ag9GeSe6-x-y Tey)O₃，0≤x≤0.1，0≤y≤0.75且x，y不同時為0，按比例分別稱取一水合氫氧化鋰、氧化鑭、二氧化鈦，Ag單質、Ge單質、Se單質、Te單質，作為配料；

(2)將所述配料混合后進行球磨；

(3)對球磨得到的粉料進行預燒，獲得具有晶體結構的前驅體；

(4)對預燒所得的前驅體進行第二次球磨，獲得細小顆粒，并對顆粒壓合成片；