多孔-致密双层电解质陶瓷烧结体、锂离子电池、锂-空气电池制造技术

本发明专利技术公开了基于无机固态锂离子电解质材料的多孔-致密双层电解质陶瓷烧结体、全固态二次锂离子电池、全固态二次锂-空气电池，及其制备方法。其中，多孔-致密双层电解质陶瓷烧结体的制备方法包括如下步骤：a)提供所述无机固态锂离子电解质的粉体；b)将部分所述粉体与造孔剂进行混合，得到混合粉体；c)利用其余部分所述粉体和所述混合粉体形成坯体，其中，所述坯体包括相互层叠的第一坯体层和第二坯体层，由其余部分所述粉体形成所述第一坯体层，并由所述混合粉体形成所述第二坯体层；以及d)将所述坯体进行烧结，烧去所述造孔剂，得到所述多孔-致密双层电解质陶瓷烧结体,其中，所述第一坯体层形成致密层，所述第二坯体层形成多孔层。

【技术实现步骤摘要】
多孔-致密双层电解质陶瓷烧结体、锂离子电池、锂-空气电池
本专利技术属于锂离子电池领域，涉及一种全固态锂离子电池和一种锂-空气电池制造技术方法。
技术介绍
在目前已商业化的化学储能电池中，二次锂离子电池具有最高的理论比能量，广泛用作个人电脑、摄像机、手机等信息设备、通信装置的电源。电动汽车的普及电网储能等大规模储能领域的发展，对二次锂离子电池能量密度的及安全性提出了更严格的要求。此外，二次锂-空气电池具有目前已知的化学储能方式中最高的比能量，因此在上述领域的应用也备受关注。然而，无论是目前商用的二次锂离子电池，还是在研究的锂-空气电池，其主要使用的有机电解液仍是造成安全问题的主因。同时，对于某些特殊场合的使用，如为高度集成的小型电子产品提供能量，或者在较宽的温度范围内实现稳定储能等，现有的离子电池技术都受到了严峻的挑战。使用全固体电解质(快离子导体)取代有机电解液是解决安全问题的根本方案。目前报道的良好固体电解质材料主要包括：具有立方石榴石结构的锂镧锆氧(化学式Li7La3Zr2O12)基电解质材料、NASICON型锂离子电解质、钙钛矿型晶态电解质以及硫系电解质等。但是，如何设计和制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无机固态锂离子电解质材料的多孔‑致密双层电解质陶瓷烧结体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)提供所述无机固态锂离子电解质材料的粉体；b)将部分所述粉体与造孔剂进行混合，得到混合粉体；c)利用其余部分所述粉体和所述混合粉体形成坯体，其中，所述坯体包括相互层叠的第一坯体层和第二坯体层，由其余部分所述粉体形成所述第一坯体层，并由所述混合粉体形成所述第二坯体层；以及d)将所述坯体进行烧结以烧去所述造孔剂，得到所述多孔‑致密双层电解质陶瓷烧结体,其中，所述第一坯体层形成致密层，所述第二坯体层形成多孔层。

【技术特征摘要】
1.一种基于无机固态锂离子电解质材料的多孔-致密双层电解质陶瓷烧结体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)提供所述无机固态锂离子电解质材料的粉体；b)将部分所述粉体与造孔剂进行混合，得到混合粉体；c)利用其余部分所述粉体和所述混合粉体形成坯体，其中，所述坯体包括相互层叠的第一坯体层和第二坯体层，由其余部分所述粉体形成所述第一坯体层，并由所述混合粉体形成所述第二坯体层；以及d)将所述坯体进行烧结以烧去所述造孔剂，得到所述多孔-致密双层电解质陶瓷烧结体,其中，所述第一坯体层形成致密层，所述第二坯体层形成多孔层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤a)中，所述无机固态锂离子电解质材料为锂镧锆氧基氧化物固体电解质材料。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤b)中，所述造孔剂为石墨或无定形碳，且所述部分粉体与所述造孔剂的质量比为1：(0.5-1.5)。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤c)中，形成所述坯体的方法采用层压法、流延法、冷冻干燥或者3D打印法。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤d)中，所述致密层的厚度为1微米到500微米，致密度达到90％以上；多孔层厚度为10微米到500微米，通孔的平均孔径大于10纳米，孔隙率大于35％。6.一种基于无机固态锂离子电解质材料的多孔-致密双层电解质陶瓷烧结体，其特征在于，其根据权利要求1-5的任一项所述制备方法制得。7.一种全固态二次锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)提供多孔-致密双层电解质陶瓷烧结体，所述多孔-致密双层电解质陶瓷烧结体根据权利要求1-5的任一项所述制备方法制...

【专利技术属性】
技术研发人员：任耀宇，南策文，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11