[發明專利]一種非晶無機固態電解質及其制備方法

有效

• 申請號: 202010816886.2
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN114074934B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 黃富強;孫都;董武杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;H01M10/052;H01M10/0562
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 鄭優麗;牛彥存

1.一種非晶無機固態電解質的制備方法，其特征在于，所述非晶無機固態電解質為LiZr₂(PO₄)₃、Li₇La₃Zr₂O₁₂、LiBPO₄、Li₄SiO₃、Li_1+xTi_2-xAl_x(PO₄)₃(0≤x≤0.5)、Li₇P₂S₈I或Li₁₀GeP₂S₁₂中的一種或幾種；

所述非晶無機固態電解質的制備方法包括：

步驟(1)，將金屬前驅體和溶劑混合均勻以形成A液；所述金屬前驅體至少包括鋰鹽和含除鋰以外的高價態金屬元素的、可溶于極性溶劑的化合物；所述含除鋰以外的高價態金屬元素的、可溶于極性溶劑的化合物選自氯氧化鋯水合物、四氯化鈦、鈦酸四丁酯、三氯化鋁、硅酸四丁酯、氯化鑭或碘化鍺中的一種或幾種；A液中金屬離子的濃度為5～50mmol·L^-1；步驟(2)，將多氧酸、小分子有機胺和溶劑混合均勻以形成B液；所述小分子有機胺與鋰離子的摩爾比為5～30；所述多氧酸包括碳酸、硫酸、磷酸；

步驟(3)，將A液與B液混合并于20-60℃反應10～60min，將反應液分離以去除至少部分溶劑或室溫放置一段時間直至形成中間態的凝膠；

步驟(4)，將步驟(3)得到的凝膠烘干以去除小分子有機胺和剩余溶劑，得到非晶無機固態電解質；其中，烘干的溫度為60℃～120℃，烘干時間為12～24h。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，A液中金屬離子的濃度為30～40mmol·L^-1。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述小分子有機胺與鋰離子的摩爾比為10～20。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述鋰鹽包括無機鋰鹽和/或有機鋰鹽。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述無機鋰鹽選自氯化鋰和/或醋酸鋰。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)和步驟(2)中，所述溶劑為低介電常數的極性溶劑，選自甲醇、乙醇或N,N-二甲基甲酰胺中的一種或幾種的混合物。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述小分子有機胺為乙二胺、三乙胺、二乙醇胺或三乙醇胺中的一種或幾種。

8.根據權利要求1至7中任一項所述的制備方法獲得的非晶無機固態電解質，其特征在于，所述非晶無機固態電解質在25℃下的鋰離子傳導率≥10^-4S/cm。