[發明專利]一種用于鉭電容鋰電池的固體電解質材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110755073.1
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113488342B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 朱少敏;劉春燕
• 申請（專利權）人: 鵬盛國能（深圳）新能源集團有限公司
• 主分類號: H01G11/84
• 分類號: H01G11/84;H01G11/56
• 代理公司: 深圳深知通專利代理事務所(普通合伙) 44783
• 代理人: 鄒圣姬

本發明公開了一種用于鉭電容鋰電池的固體電解質材料及其制備方法，包括制備鈣鈦礦粉體、制備玻璃粉、制備鉭玻璃?鈣鈦礦復合材料以及制備電解質材料4個步驟，鉭玻璃?鈣鈦礦復合材料中含有鈣鈦礦成分，在室溫下鈣鈦礦成分的電導率較高、穩定性較好、且與高壓陰極材料兼容，恰當且適量的加入可以極大地改善電池性能，彌補電解液的缺陷；鉭玻璃?鈣鈦礦復合材料電解質在材料的表面和內部都能有效的傳導鋰離子，同時將鉭玻璃?鈣鈦礦復合材料摻入PEO基固態電解質可以很好的解決無機固態電解質與正極材料的界面電阻大的核心問題，并能夠明顯的降低固態電解質材料厚度，從而大大降低固態電解質在電池中的電阻。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，具體涉及一種用于鉭電容鋰電池的固體電解質材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電容電池又稱鋰離子電容器或鋰離子混合超級電容器，它通常是由電池型材料(負極)和電容式材料(正極)在含鋰鹽的電解質中組裝而成的。

然而傳統液態鋰離子電池采用液態電解液，不僅存在易泄漏、易揮發、易燃燒等安全隱患，而且在充放電過程中容易和電極發生副反應，在高電壓下會分解產氣，導致電池容量出現不可逆衰減，除此之外，使用石墨負極的液態鋰離子電池的能量密度已經接近其上限，而液態體系無法使用高能量密度的金屬鋰作為負極材料，這是因為鋰電極表面不均勻的鋰沉積會導致鋰枝晶的生長，最終刺穿隔膜造成電池內部短路、熱失控甚至起火爆炸，固態電解質的使用，不僅避免了液態有機電解液帶來的一系列安全隱患，還可以避免鋰枝晶刺穿隔膜的問題，提高了電池的安全性，除此之外，固態電解質寬的電化學窗口允許鋰金屬負極和高電壓正極材料的同時使用，是提升鋰離子電池能量密度的有效途徑，全固態鋰金屬電池兼具高安全性和高能量密度的優點，被認為是最具發展潛力的下一代鋰電池技術，得到了廣泛關注與研究。固態電解質作為全固態鋰電池的核心組分，是制備高能量密度、高循環穩定性和高安全性能全固態鋰電池的關鍵材料。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種用于鉭電容鋰電池的固體電解質材料及其制備方法，解決現有的電解質材料電化學性能差的技術問題。

為了實現上述目的，本發明采取如下技術方案：

一種用于鉭電容鋰電池的固體電解質材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備鈣鈦礦粉體：將碳酸鋰、氧化鑭和氧化鈦混合均勻后進行濕式球磨，再將球磨后的漿料進行干燥、煅燒，煅燒完成后，將煅燒產物進行粉碎和研磨，得到鈣鈦礦粉體；

(2)制備玻璃粉：將氧化鉭、氧化鋰和氧化硅混合均勻后進行高溫熔化，得到玻璃液，然后將玻璃液冷卻成形得到玻璃樣品，再將玻璃樣品進行粉粹和研磨，即得到玻璃粉；

(3)制備鉭玻璃-鈣鈦礦復合材料：將鈣鈦礦粉體和玻璃粉混合均勻后進行濕式球磨，再將球磨后的漿料進行干燥和高溫熔化，得到玻璃液，將玻璃液冷卻成形，然后進行粉粹和研磨，即得到鉭玻璃-鈣鈦礦復合材料；

(4)制備電解質材料：將LiPF₆溶解在聚氧化乙烯溶劑中，再加入鉭玻璃-鈣鈦礦復合材料，混合均勻，即得到電解質材料。

優選的，步驟(1)中，碳酸鋰、氧化鑭和氧化鈦的質量比為1:3-4:4-5。

優選的，步驟(1)中，球磨時間為12-16h，煅燒溫度為1000-1200℃，煅燒時間為12-14h。

優選的，步驟(2)中，氧化鉭、氧化鋰和氧化硅的質量比為1:1:2-3。

優選的，步驟(2)中，高溫熔化溫度為1500-1600℃，高溫熔化時間為15-20min。

優選的，步驟(3)中，鈣鈦礦粉體和玻璃粉的質量比為6-10:4-5。

優選的，步驟(3)中，球磨時間為12-16h，高溫熔化溫度為1500-1600℃，高溫熔化時間為4-8h。