[發明專利]一種氧化物固態電解質材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010157145.8
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111416155B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 閔宇霖;何昊;時鵬輝;范金辰;徐群杰;朱晟
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/0562;H01M10/0565
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 吳文濱

本發明涉及一種氧化物固態電解質材料及其制備方法與應用，氧化物固態電解質材料的制備方法為：1)將碳酸鋰、氧化鑭及氧化鎵溶解在有機溶劑中，球磨后離心、干燥；2)在870?930℃進行一次空燒，之后收集粉末并研磨壓片；3)在950?1050℃進行二次空燒，得到Li₁₉La₃₆Ga₇O₇₄氧化物固態電解質材料。與現有技術相比，本發明以鋰、鑭、鎵和氧作為組成元素，通過在低溫下的固相合成反應，制備得到一種氧化物固態電解質材料，其形貌特征均勻規則，La、Ga和O元素有效地分散在電解質材料中，具有較高的離子電導率，將其應用于聚合物固態電解質并組裝成電池，能夠有效提升電池的電化學性能，且制備工藝溫度低，合成過程簡單。

技術領域

本發明屬于固態電解質材料技術領域，涉及一種氧化物固態電解質材料及其制備方法與應用。

背景技術

目前，商業鋰離子電池主要采用有機電解液，其在非常規環境下存在漏液、燃燒、爆炸等安全隱患?；跓o機固體陶瓷電解質的固態電池對解決傳統液態電池存在的安全問題具有重要意義。一般來說，固態電解質應具備高鋰離子電導率、寬化學窗口和對電極材料良好的化學穩定性。

研究較多的石榴石結構鋰離子固體電解質(Li₇La₃Zr₂O₁₂，LLZO)具備高電導率(近10^-4S cm^-1)、對金屬鋰穩定、電化學窗口寬(0-4V)等優點，是下一代高安全性固態鋰電池的候選電解質材料之一。但其燒結溫度較高，通常為1100℃以上，并且目前基于LLZO陶瓷的固態電池的研究工作較少，電池性能表現不好，仍然需要大量的探索和改進。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種氧化物固態電解質材料及其制備方法與應用，本發明氧化物固態電解質材料的離子電導率高，燒結溫度低，將其作為活性填料加入至聚合物固態電解質中，最終組裝成電池，能夠有效提升電池的電化學性能。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種氧化物固態電解質材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

1)將碳酸鋰、氧化鑭及氧化鎵溶解在有機溶劑中，球磨后離心、干燥；

2)在870-930℃進行一次空燒，之后收集粉末并研磨壓片；

3)在950-1050℃進行二次空燒，得到Li₁₉La₃₆Ga₇O₇₄氧化物固態電解質材料。

進一步地，步驟1)中，所述的有機溶劑為異丙醇。

進一步地，步驟1)中，所述的球磨為濕法球磨，球磨過程中，球磨轉速為500-800r/min，球磨時間為24-48h。

進一步地，步驟1)中，離心過程中，離心轉速為7000-9000r/min。

進一步地，步驟1)中，干燥過程中，干燥溫度為50-70℃，干燥時間為8-16h。

進一步地，步驟2)中，所述的一次空燒的時間為4-6h；步驟3)中，所述的二次空燒的時間為4-6h。

一種氧化物固態電解質材料，該材料采用所述的方法制備而成。

一種氧化物固態電解質材料的應用，所述的材料作為活性填料，用于制備聚合物固態電解質。