[發(fā)明專利]一種銣摻雜高電導(dǎo)率固態(tài)電解質(zhì)的制備方法

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• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113078348A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐浩林;王仲明;陳智偉;陳志華;詹心泉
• 申請（專利權(quán)）人: 光鼎銣業(yè)（廣州）集團(tuán)有限公司
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/058;H01M10/052;H01M10/42
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張秋燕

本發(fā)明公開了一種銣摻雜高電導(dǎo)率固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，包含以下步驟：S1）按照質(zhì)量份將鋰化合物60~80份、銣化合物1~5份、銫化合物1~2份、無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)填料100~150份混合均勻，并置于600~1000℃溫度下煅燒5~10h，退火后置于球磨機(jī)中研磨0.5~2h；S2）將10~30份聚合物基體分散于質(zhì)量份為80~100份離子液體中，加熱至50~80℃共混0.1~0.5h；S3）將步驟S1）制備的混合粉末加入到步驟S2）制備的混合溶液中，加熱至100~120℃共混1~5h，然后置于100~120℃真空環(huán)境下干燥10~20h，并熱壓成型陶瓷片，得到銣摻雜高電導(dǎo)率固態(tài)電解質(zhì)。本發(fā)明在固態(tài)電解質(zhì)制備過程在固態(tài)電解質(zhì)LLZO陶瓷電解質(zhì)的前提下繼續(xù)添加銣化合物、銫化合物進(jìn)行固相摻雜，通過銣/銫離子摻雜取代部分鋰離子形成大孔徑的離子通道，并同時(shí)結(jié)合將聚合物和離子液體的鋰離子高傳導(dǎo)的特點(diǎn)，促進(jìn)鋰離子的傳導(dǎo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰電池材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種銣摻雜高電導(dǎo)率固態(tài)電解質(zhì)的制備方法。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)鋰電池相比，固態(tài)電解質(zhì)電池最突出的優(yōu)點(diǎn)是安全性。液態(tài)電解質(zhì)易燃易爆，以及在充電過程中鋰枝晶的生長容易刺破隔膜，引起電池短路，造成安全隱患。而固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不存在漏液問題，因而全固態(tài)電池具有極高安全性。聚合物固態(tài)電解質(zhì)由于與電極具有較好的相容性，界面阻抗較低，因而相對于無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)更受歡迎。但是聚合物固態(tài)電解質(zhì)由于自身電導(dǎo)率較低，這極大的限制了在鋰電池中的使用。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的聚合物固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率低的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種銣摻雜高電導(dǎo)率固態(tài)電解質(zhì)的制備方法。本發(fā)明在固態(tài)電解質(zhì)制備過程在固態(tài)電解質(zhì)LLZO陶瓷電解質(zhì)的前提下繼續(xù)添加銣化合物、銫化合物進(jìn)行固相摻雜，通過銣/銫離子摻雜取代部分鋰離子形成大孔徑的離子通道，并同時(shí)結(jié)合將聚合物和離子液體的鋰離子高傳導(dǎo)的特點(diǎn)，促進(jìn)鋰離子的傳導(dǎo)，提升鋰離子電池的性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種銣摻雜高電導(dǎo)率固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，包含以下步驟：

S1)按照質(zhì)量份將鋰化合物60～80份、銣化合物1～5份、銫化合物1～2份、無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)填料100～150份混合均勻，并置于600～1000℃溫度下煅燒5～10h，退火后置于球磨機(jī)中研磨0.5～2h；

S2)按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將10～30份聚合物基體分散于80～100份離子液體中，在50～80℃溫度條件下共混0.1～0.5h；

S3)將步驟S1)制備的混合粉末加入到步驟S2)制備的混合溶液中，加熱至100～120℃共混1～5h，然后置于100～120℃真空環(huán)境下干燥10～20h，得到銣摻雜高電導(dǎo)率固態(tài)電解質(zhì)。

優(yōu)選地，步驟S1)所述鋰化合物為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰和磷酸鐵鋰等中的一種或多種的混合物；所述銣化合物選自氫氧化銣或碳酸銣等；所述銫化合物選自碳酸銫或碳酸氫銫等。

優(yōu)選地，步驟S2)所述聚合物基體選自聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚氧化乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚環(huán)氧丙烷等。

優(yōu)選地，步驟S2)所述無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)填料選自Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO)或Li_0.5La_0.5TiO₃(LLTO)等。

優(yōu)選地，步驟S2)所述離子液體選自N-甲基-N-丙基哌啶二(三氟甲基磺酰)亞胺、咪唑類離子液體等。

優(yōu)選地，步驟S3)中，步驟S1)制備的混合粉末與步驟S2)制備的混合溶液之間的質(zhì)量比范圍為1：2～1：10。