[發明專利]一種具有多孔/非多孔復合型的鋰離子導體材料

有效

• 申請號: 202011561434.0
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112670562B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 呂曉娟;李靜;張馮
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明公開了屬于固態鋰離子電池的固態電解質材料制備的領域的一種具有多孔和非多孔復合結構的鋰離子導體材料。此種材料通過摻雜非多孔固態鋰離子導體材料粉末實現；所述非多孔固態鋰離子導體粉末選用Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃(LATP)與Li_0.33La_0.56TiO₃(LLTO)；LATP的摻雜量為0wt％～20wt％，LLTO的摻雜量為0wt％～25wt％。在鋰離子導體材料中添加的鋰離子導體粉末為LLTO和LATP中的一種。本發明制備出一種復合型鋰離子導體材料，相較于未摻雜的鈣鈦礦型鋰離子導體材料總電導率有明顯提升，鋰離子導體材料的鋰離子遷移數均接近1，具有高的鋰離子傳導性能。

技術領域

本發明屬于固態鋰離子電池的固態電解質材料制備的領域。特別涉及一種具有多孔/非多孔復合型的鋰離子導體材料。

背景技術

有機液態電解質在鋰電池中應用最為廣泛的，例如：手機、筆記本電腦、新能源電車等。隨著應用的深入，有機液態電解質的許多問題也開始暴露，最主要的就是安全問題，該電解質漏液、腐蝕電極、易揮發、易燃甚至爆炸，為其發展應用埋下了巨大的安全隱患，嚴重限制了在大型儲能裝置的廣泛應用。固態電解質由于其高安全性、良好的儲能穩定性、高循環壽命、高化學穩定性等優點而成為當前研究的一個重要方向。然而，目前仍無法將固態電解質進行大規模的商業應用，這主要原因是其離子電導率無法達到商業需求，相較于有機液態電解質仍有較大差距。故開發出高電導率的鋰離子導體材料成為當前解決這一問題的重中之重。目前NASICON型的Li_1+xTi_2-xAl_x(PO₄)₃和鈣鈦礦型的Li_3xLa_{(2/3)-x(1/3)-2x}TiO₃(0≤x≤0.16)是當前鋰離子導體材料的研究熱點。室溫下，這兩種結構的鋰離子導體材料的總電導率在10^-4～10^-5S/cm。仍無法滿足商業應用的需求，因此提高其離子電導率成為當前重要的研究熱點。

發明內容

本發明的目的是提出一種具有多孔/非多孔復合型的鋰離子導體材料；其特征在于此種材料通過摻雜非多孔固態鋰離子導體材料粉末實現；所述非多孔固態鋰離子導體粉末選用Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃(LATP)與Li_0.33La_0.56TiO₃(LLTO)；LATP的摻雜量為0wt％～20wt％，LLTO的摻雜量為0wt％～25wt％。在鋰離子導體材料中添加的鋰離子導體粉末為LLTO和LATP中的一種。

所述鋰離子導體材料是利用水熱合成法或溶膠-凝膠法將非多孔的鋰離子導體粉末按照一定的比例摻雜到多孔鈣鈦礦型的鋰離子導體材料中，燒結溫度為800℃-1350℃、保溫時間為6h，非多孔鋰離子導體粉末的摻雜比例為0wt％～25wt％。

所述鋰離子導體材料摻雜的非多孔鋰離子導體粉末LLTO是經水熱合成法制得；LLTO的摻雜量為0wt％～25wt％；摻雜非多孔LLTO鋰離子導體粉末后的多孔LLTO的室溫電導率最高可達1.28x10^-4S/cm，最佳摻雜量為15wt％。

所述鋰離子導體材料摻雜的非多孔鋰離子導體粉末LATP是經溶膠-凝膠法制得；LATP的摻雜量為0wt％～20wt％；摻雜非多孔LATP鋰離子導體粉末后非多孔LATP鋰離子導體材料室溫電導率最高可達5.61x10^-5S/cm，最佳摻雜量為0.5wt％。

所述鋰離子導體材料的鋰離子遷移數均接近1，為純的鋰離子導體。