[發(fā)明專利]一種用于固態(tài)電池的高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料及其制備方法與應用在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202211000422.X | 申請日： | 2022-08-19 |
| 公開（公告）號： | CN115332619A | 公開（公告）日： | 2022-11-11 |
| 發(fā)明（設計）人： | 羅巍;陳雨薇 | 申請（專利權(quán)）人： | 同濟大學 |
| 主分類號： | H01M10/0562 | 分類號： | H01M10/0562 |
| 代理公司： | 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225 | 代理人： | 劉燕武 |
| 地址： | 200092 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 用于 固態(tài) 電池 氧化物 電解質(zhì) 材料 及其 制備 方法 應用 | ||
1.一種用于固態(tài)電池的高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料，其特征在于，該高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料的組分為石榴石型氧化物，所述石榴石型氧化物的化學式為Li6La3(ZrHfTaNb)0.5O12。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于固態(tài)電池的高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料，其特征在于，高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料中的顆粒尺寸為5～10μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于固態(tài)電池的高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料，其特征在于，高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料的理論密度為5.68g/cm3，實際密度為5.51g/cm3；
高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料的相對致密度為97.0％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于固態(tài)電池的高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料，其特征在于，高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料的離子電導率為2.1×10-4S/cm，電子電導率為2.7×10-10S/cm。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的一種用于固態(tài)電池的高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟：
(1)按照化學計量比稱取碳酸鋰、氧化鑭、氧化鋯、氧化鉿、氧化鉭和氧化鈮六種原料放入球磨罐中，然后加入異丙醇分散劑和磨球，進行球磨處理，再經(jīng)干燥得到前驅(qū)體粉末；
(2)將所得前驅(qū)體粉末放在馬弗爐中進行煅燒，得到高熵氧化物粉體；
(3)取所得高熵氧化物粉體、異丙醇分散劑和磨球放入球磨罐，進行球磨處理，然后經(jīng)干燥、過篩、壓片、在井式爐中燒結(jié)得到高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料，即為目的產(chǎn)物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于固態(tài)電池的高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，碳酸鋰的添加量相較于按照Li6La3(ZrHfTaNb)0.5O12化學計量比計算得到的碳酸鋰添加量提高5～15％；
步驟(1)中，六種原料、異丙醇分散劑和磨球的質(zhì)量比為1：2：(2～6)；
步驟(1)中，球磨轉(zhuǎn)速為350～500rpm，球磨時間為10～15小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于固態(tài)電池的高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，煅燒溫度為800～950℃，煅燒時間為12～15小時；
步驟(2)中，煅燒結(jié)束后，還進行球磨處理，然后經(jīng)干燥、二次煅燒得到高熵氧化物粉體；
步驟(3)中，高熵氧化物粉體、異丙醇分散劑和磨球的質(zhì)量比為1：2：(2～6)；
步驟(3)中，球磨處理的工藝條件均與步驟(1)相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于固態(tài)電池的高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，燒結(jié)溫度為1140～1250℃，燒結(jié)時間為1～2小時；
步驟(3)中，使用200目的篩網(wǎng)過篩。
9.如權(quán)利要求1-4任一所述的一種用于固態(tài)電池的高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料的應用，其特征在于，該高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料用于制備固態(tài)鋰電池，具體過程為：
在250～300℃下，將熔融的復合金屬鋰負極材料均勻涂覆在高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料的兩側(cè)，待其冷卻后，將涂覆有復合金屬鋰負極材料的高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料與泡沫鎳、2025電池殼組裝得到對稱電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種用于固態(tài)電池的高熵氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料的應用，其特征在于，復合金屬鋰負極材料包含石墨或硬碳。
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