一种全固态锂离子电池复合型正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种全固态锂离子电池复合型正极材料，包括固态电解质，所述固态电解质的化学式为Li1.3Ti1.7Al0.3(PO4)3(LATP)，所述固态电解质的形状为纳米纤维状。本发明专利技术通过在有机溶剂中添加不同比例的烧结助剂，选用烧结助剂，降低电解质的烧结温度，降低材料的晶界阻抗，达到提高电导率的目的，通过将固体电解质烧结片放置于静电纺丝机中加工，调控纺丝工艺参数，确定最佳工艺条件，实现了以钴酸锂为代表的电极材料纳米形貌的可控制备，可以在制备固体电极/固体电解质时最大限度地发挥固体电极材料本体的电导性能，提升电极反应性能。

【技术实现步骤摘要】
一种全固态锂离子电池复合型正极材料及其制备方法
本专利技术涉及电池制造领域，特别涉及一种全固态锂离子电池复合型正极材料及其制备方法。
技术介绍
无论从能源转换的新需求的大层面来看，还是从日常身边的一块小小的电池的小层面来看，各类电化学储能装置定将得到较大程度的研发。在各类电化学储能装置中，锂离子电池具有广泛的适用性，20世纪90年代碳材料高效可逆的锂离子嵌入脱出现象的发现及其较低嵌入脱出电压特性，与J.Goodenough等发现的LiCoO2正极材料一起，使摇椅式锂离子电池的商业化成为了可能。之后日本Sony公司分别以LiCoO2及碳材料为正负极材料，率先实现了商业化。在90年代末，磷酸铁锂材料被提出并被进一步改性，逐渐成为另一种商业化材料。其后，Li-Ni-Co-Mn-O(NCM)、Li-Ni-Co-Al-O(NCA)、LiMn2O4(LMO)等材料也逐步走向成熟，部分材料已经进入商业化阶段。目前锂离子电池已经比较成熟，但面临着新需要的不断挑战，进一步提高其性能仍是当前科研工作者关注的热点，固体电极与固体电解质界面性能直接影响电池的性能。如何提高界面的锂离子传输性能是研究的重点。固体电极/固体电解质界锂离子传输速率与固体电解质的锂离子传导性、固体电极的锂离子传导性紧密相关，电极、电解质锂离子电导率高则有利于界面锂离子传输。电极是完成电化学反应的场所，也需要电极具有很高电子传导性，需要最大限度地发挥固体电极材料本体的电导性能，从而提升电极反应性能，因此，专利技术一种全固态锂离子电池复合型正极材料及其制备方法来解决上述问题很有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种全固态锂离子电池复合型正极材料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种全固态锂离子电池复合型正极材料，包括固态电解质，所述固态电解质的化学式为Li1.3Ti1.7Al0.3(PO4)3(LATP)，所述固态电解质的形状为纳米纤维状。优选的，所述固体电解质为电导率大于4.0×10-4S/cm固体电解质。优选的，所述固体电解质包括原料和辅料，原料包括Li2CO3(AR)、TiO2(AR)、Al2O3(AR)和NH4H2PO4(AR)，辅料包括分散剂聚丙烯酸铵、粘结剂PVA、塑化剂丙三醇、烧结助剂和水。优选的，本专利技术还提供一种全固态锂离子电池复合型正极材料的制备方法，具体制备方法为：(1)以Li2CO3(AR)、TiO2(AR)、Al2O3(AR)和NH4H2PO4(AR)为原料，按化学式Li1.3Ti1.7Al0.3(PO4)3(LATP)计算称料；(2)将称量的原料在变频行星式球磨机中以250-300r/min球磨1-2h混合后，置于管式炉中于150-250℃加热1-2h,再在300-400℃温度下加热2-3h,最后在温度为700-1000℃下加热8-12h,得到LATP粉末；(3)将制备的LATP粉末、分散剂聚丙烯酸铵和水按质量比3:0.1:5混合，在行星球磨机上湿磨12h,得到预制浆料，再根据LATP:粘结剂PVA:水:塑化剂丙三醇＝100:13:200:33的质量比加入粘结剂PVA和塑化剂丙三醇，得到有机溶剂；(4)将混合物料放入磁力搅拌机中磁力搅拌2-4h后得到流延浆料并将其在基底上流延，在有机溶剂中添加不同比例的烧结助剂进行搅拌，搅拌时间为1-3h，自然干燥后经滚压、裁剪获得中直径为15mm，厚度为500um的圆形的LATP素坯体，最后在空气气氛中烧结得到LATP固体电解质烧结片；(5)将固体电解质烧结片放置于静电纺丝机中加工得到纳米纤维状固态电解质。(6)优选的，所述有机溶剂与烧结助剂的摩尔比例范围为1：0.03～1：0.07。本专利技术的技术效果和优点：通过在有机溶剂中添加不同比例的烧结助剂，选用烧结助剂，降低电解质的烧结温度，降低材料的晶界阻抗，达到提高电导率的目的，通过将固体电解质烧结片放置于静电纺丝机中加工，调控纺丝工艺参数，确定最佳工艺条件，实现了以钴酸锂为代表的电极材料纳米形貌的可控制备，可以在制备固体电极/固体电解质时最大限度地发挥固体电极材料本体的电导性能，提升电极反应性能。附图说明图1为本专利技术的纳米纤维状固态电解质SEM图；具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一：本专利技术提供了一种全固态锂离子电池复合型正极材料，包括固态电解质，所述固态电解质的化学式为Li1.3Ti1.7Al0.3(PO4)3(LATP)，所述固态电解质的形状为纳米纤维状。所述固体电解质为电导率大于4.0×10-4S/cm固体电解质。所述固体电解质包括原料和辅料，原料包括Li2CO3(AR)、TiO2(AR)、Al2O3(AR)和NH4H2PO4(AR)，辅料包括分散剂聚丙烯酸铵、粘结剂PVA、塑化剂丙三醇、烧结助剂和水。本专利技术还提供一种全固态锂离子电池复合型正极材料的制备方法，具体制备方法为：(1)以Li2CO3(AR)、TiO2(AR)、Al2O3(AR)和NH4H2PO4(AR)为原料，按化学式Li1.3Ti1.7Al0.3(PO4)3(LATP)计算称料；(2)将称量的原料在变频行星式球磨机中以250/min球磨1h混合后，置于管式炉中于150℃加热1h,再在300℃温度下加热2h,最后在温度为700℃下加热8h,得到LATP粉末；(3)将制备的LATP粉末、分散剂聚丙烯酸铵和水按质量比3:0.1:5混合，在行星球磨机上湿磨12h,得到预制浆料，再根据LATP:粘结剂PVA:水:塑化剂丙三醇＝100:13:200:33的质量比加入粘结剂PVA和塑化剂丙三醇，得到有机溶剂；(4)将混合物料放入磁力搅拌机中磁力搅拌2h后得到流延浆料并将其在基底上流延，在有机溶剂中添加不同比例的烧结助剂进行搅拌，有机溶剂与烧结助剂的摩尔比例范围为1：0.03，搅拌时间为1h，自然干燥后经滚压、裁剪获得中直径为15mm，厚度为500um的圆形的LATP素坯体，最后在空气气氛中烧结得到LATP固体电解质烧结片；(5)将固体电解质烧结片放置于静电纺丝机中加工得到纳米纤维状固态电解质。实施例二：本专利技术提供了一种全固态锂离子电池复合型正极材料，包括固态电解质，所述固态电解质的化学式为Li1.3Ti1.7Al0.3(PO4)3(LATP)，所述固态电解质的形状为纳米纤维状。所述固体电解质为电导率大于4.0×10-4S/cm固体电解质。所述固体电解质包括原料和辅料，原料包括Li2CO3(AR)、TiO2(AR)、Al2O3(AR)和NH4H2PO4(AR)，辅料包括分散剂聚丙烯酸铵、粘结剂PVA、塑化剂丙三醇、烧结助剂和水。本专利技术还提供一种全固态锂离子电池复合型正极材料的制备方法，具体制备方法为：(1)以Li2CO3(AR)、TiO2(AR)、Al2O3(AR)和NH4H2PO4(AR)为原料，按化学式Li1.3Ti1.7Al0.3(PO4)3(LATP)计算称料；(2)将称量的原料在变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全固态锂离子电池复合型正极材料，包括固态电解质，其特征在于：所述固态电解质的化学式为Li1.3Ti1.7Al0.3(PO4)3(LATP)，所述固态电解质的形状为纳米纤维状。

【技术特征摘要】
1.一种全固态锂离子电池复合型正极材料，包括固态电解质，其特征在于：所述固态电解质的化学式为Li1.3Ti1.7Al0.3(PO4)3(LATP)，所述固态电解质的形状为纳米纤维状。2.根据权利要求1所述的一种全固态锂离子电池复合型正极材料，其特征在于：所述固体电解质为电导率大于4.0×10-4S/cm固体电解质。3.根据权利要求1所述的一种全固态锂离子电池复合型正极材料，其特征在于：所述固体电解质包括原料和辅料，原料包括Li2CO3(AR)、TiO2(AR)、Al2O3(AR)和NH4H2PO4(AR)，辅料包括分散剂聚丙烯酸铵、粘结剂PVA、塑化剂丙三醇、烧结助剂和水。4.根据权利要求1所述的一种全固态锂离子电池复合型正极材料及其制备方法，其特征在于：(1)以Li2CO3(AR)、TiO2(AR)、Al2O3(AR)和NH4H2PO4(AR)为原料，按化学式Li1.3Ti1.7Al0.3(PO4)3(LATP)计算称料；(2)将称量的原料在变频行星式球磨机中以250-300r/min球磨1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊岳平，杨桂峰，赵力，
申请(专利权)人：江苏永达电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32