[發明專利]復合固態電解質材料及其制備方法、復合固態電解質膜的制備方法以及固態電池

有效

• 申請號: 202011495087.6
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112563567B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 周蘭;耿振;李斯劍;廖文俊
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/052
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 劉亞威

本申請涉及電池領域，公開一種復合固態電解質材料及其制備方法、復合固態電解質膜的制備方法以及固態電池。該復合固態電解質材料，包括：鋰鑭鋯氧基固態電解質顆粒，以及包覆于所述鋰鑭鋯氧基固態電解質顆粒表面的無定形固態電解質；其中，所述無定形固態電解質為0.5Li_3.75M_0.75P_0.25O₄?0.5Li₃BO₃，M選自Ge、Si或Al中的至少一種；以解決現有固態電解質與金屬鋰之間界面阻抗大、容易形成鋰枝晶的問題。

技術領域

本申請涉及電池領域，特別涉及一種復合固態電解質材料及其制備方法、復合固態電解質膜的制備方法以及固態電池。

背景技術

近年來，具有沸點低、閃點低、易燃易揮發的有機電解液所帶來的安全隱患隨著電池的應用規模增大而增大，大大制約了高比能量鋰二次電池的發展?；跓o機固態電解質的固態鋰金屬電池由于具有高的安全性和能量密度，已成為極具應用前景的下一代電化學儲能系統。

固體電解質方面，大多數聚合物固體電解質存在室溫離子電導率較低 (10^-5～10^-6S·cm^-1)的缺點，限制了其實際應用。含有高分子聚合物電解質，和納米無機填料(如無機氧化物固體電解質)的復合固態電解質，以其良好的加工性能、柔韌性和合理的離子電導率引起了人們的極大興趣。該復合固態電解質膜具有良好的機械性能和高安全性，應用在固態電池中，可有效防止電解液泄漏，且無需隔膜，大大提高了電池的安全性和電化學性能。

但目前的固態鋰金屬電池中，固態電解質與金屬鋰之間仍然存在界面阻抗大和枝晶生長等界面問題，極大地限制了固態鋰金屬電池的商業化應用。

發明內容

本申請公開了一種復合固態電解質材料及其制備方法、復合固態電解質膜的制備方法以及固態電池，以解決現有固態電解質與金屬鋰之間界面阻抗大、容易形成鋰枝晶的問題。

為達到上述目的，本申請提供以下技術方案：

第一方面，本申請提供一種復合固態電解質材料，包括：鋰鑭鋯氧基固態電解質顆粒，以及包覆于所述鋰鑭鋯氧基固態電解質顆粒表面的無定形固態電解質；其中，所述無定形固態電解質為0.5Li_3.75M_0.75P_0.25O₄-0.5Li₃BO₃，M選自 Ge、Si或Al中的至少一種。

進一步地，鋰鑭鋯氧基固態電解質顆粒與無定形固態電解質的質量比為 7:3-3:7。

第二方面，本申請提供一種復合固態電解質材料的制備方法，包括以下步驟：

將鋰鑭鋯氧基固態電解質顆粒與無定形固態電解質混合，并在燒結處理后得到所述復合固態電解質材料；其中，所述無定形固態電解質為 0.5Li_3.75M_0.75P_0.25O₄-0.5Li₃BO₃，M選自Ge、Si或Al中的至少一種。

進一步地，在將鋰鑭鋯氧基固態電解質顆粒與無定形固態電解質混合前，所述制備方法還包括：對0.5Li_3.75M_0.75P_0.25O₄和Li₃BO₃的混合物進行球磨處理，得到所述無定形固態電解質。

進一步地，所述球磨處理中的氣氛為氬氣氣氛，球磨時間45-60h，球磨速度350-500rpm。

進一步地，所述燒結處理為放電等離子體燒結處理。