一种磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法。本发明专利技术属于固体电解质技术领域。一种磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法，其特点是：磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法是采用熔盐辅助固相法，利用熔盐变成熔融态提供液态环境，利于前驱体充分混合，获得Li1+xAlxM2‑x(PO4)3x＝0‑0.7，M＝Ti、Ge型固体电解质材料。本发明专利技术具有生产工艺简单，便于工业化生产，产品固体电解质材料室温下离子电导率高、产品质量稳定等优点。

Preparation method of titanium phosphate / germanium aluminum lithium type solid electrolyte

The present invention relates to a preparation method of titanium phosphate / germanium aluminum lithium type solid electrolyte. The present invention belongs to the field of solid electrolyte technology. The invention relates to a preparation method of titanium phosphate / aluminum lithium germanium based solid electrolyte, which is characterized in that the preparation method of titanium phosphate / aluminum lithium germanium based solid electrolyte using molten salt assisted solid phase method into molten liquid provided by molten salt environment, conducive to the precursor is fully mixed, Li1+xAlxM2 x (PO4) 3x = 0 0.7, M = Ti, Ge type solid electrolyte materials. The invention has the advantages of simple production process, convenient for industrial production, high ionic conductivity of the product solid electrolyte material at room temperature, stable product quality, etc..

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法
本专利技术属于固体电解质
，特别是涉及一种磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法。
技术介绍
锂离子电池因其质轻、能量密度高、循环寿命长，得到了迅猛发展，在电子产品、储能、汽车等领域得到广泛应用。但是传统的锂离子电池，大多使用有机溶剂作为电解液，存在漏液、易燃等安全隐患，限制了它的大规模应用，因此寻找全固体电解质代替有机电解液是一种根本的解决手段。在过去的二十年中，几种固体电解质如NASICON型Li1+xAlxM2-x(PO4)3(M＝Ti,Ge)，钙钛矿型Li3xLa2/3-xTiO3，硫化物，石榴石型Li7La3Zr2O12等得到了广泛关注。NASICON型Li1+xAlxM2-x(PO4)3凭借室温下较高的离子电导率、良好的稳定性，被认为最有可能产业化的固体电解质材料之一。目前，Li1+xAlxM2-x(PO4)3的制备方法主要有固相法、共沉淀法、溶胶凝胶、熔融淬冷、水热、微波法等，其中熔融淬冷法需要极高的热处理温度，固相法制备的材料易含有杂质，溶胶凝胶、水热法等工艺复杂，不利于工业化生产。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种Li1+xAlxM2-x(PO4)3固体电解质的制备方法。本专利技术的目的是提供一种具有生产工艺简单，便于工业化生产，产品固体电解质材料室温下离子电导率高、产品质量稳定等特点的Li1+xAlxM2-x(PO4)3固体电解质的制备方法。本专利技术采用熔盐辅助固相法，提供一种室温下离子电导率高、生产工艺简单、产品质量稳定、便于工业化生产的Li1+xAlxM2-x(PO4)3(其中x＝0-0.7，M＝Ti，Ge)固体电解质材料。制备过程如下：1.原料和熔融盐：硝酸锂(LiNO3)、三氧化二铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)或二氧化锗(GeO2)或二者复合、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)以及熔融盐尿素(CH4N2O)按照摩尔分数比1+x：0.5x：2-x：3：(3-9)准备，其中x＝0-0.7。2.将所称取的硝酸锂(LiNO3)、三氧化二铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)或二氧化锗(GeO2)或二者复合、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)以及尿素(CH4N2O)的混合物置于刚玉坩埚中，混合均匀。将粉末混合物放入马弗炉中，130-160℃恒温1-5h，再升温至600-900℃保温1-8h。3.所得粉末放入高能球磨罐中，称取一定数量和比例的玛瑙球放入球磨罐中，以150-300r/min球磨2-6h；所述玛瑙球为2种型号，即直径和质量不同的大球和小球。4.将球磨后得到的粉末在8-10MPa的压力下压制成直径16mm，厚度1.5mm的圆片。5.将压制后的片放入马弗炉中，750-900℃下热处理8-12h，得到最终产物。本专利技术磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法所采取的技术方案是：一种磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法，其特点是：磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法是采用熔盐辅助固相法，利用熔盐变成熔融态提供液态环境，利于前驱体充分混合，获得Li1+xAlxM2-x(PO4)3x＝0-0.7，M＝Ti、Ge型固体电解质材料。本专利技术磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法还可以采用如下技术方案：所述的磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法，其特点是：利用熔盐变成熔融态提供液态环境，利于前驱体充分混合，获得Li1+xAlxM2-x(PO4)3x＝0-0.7，M＝Ti、Ge型固体电解质材料的具体过程：(1)原料和熔融盐的称取：硝酸锂、三氧化二铝、二氧化钛或二氧化锗或二者复合、磷酸二氢铵以及熔融盐尿素，按照摩尔分数比1+x：0.5x：2-x：3：(3-9)准备，其中x＝0-0.7；(2)混合煅烧：原料和熔融盐混合均匀；130-160℃恒温1-5h，再升温至600-900℃保温1-8h；(3)球磨压制：煅烧后材料进行球磨，球磨后粉末在8-10MPa压力下压制成圆片；(4)煅烧：压制圆片在750-900℃条件下热处理8-12h，得到最终产物固体电解质。所述的磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法，其特点是：混合煅烧时，原料和熔融盐置于刚玉坩埚中，混合均匀；将粉末混合物放入马弗炉中，130-160℃恒温1-5h，再升温至600-900℃保温1-8h。所述的磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法，其特点是：球磨压制时，将煅烧后材料放入玛瑙球的球磨罐中，以150-300r/min球磨2-6h；球磨后得到的粉末在8-10MPa的压力下压制成直径12-20mm，厚度1-2mm的圆片。本专利技术具有的优点和积极效果是：Li1+xAlxM2-x(PO4)3固体电解质的制备方法由于采用了本专利技术全新的技术方案，与现有技术相比，本专利技术利用熔盐在一定温度下变成熔融态为其他物质提供液态环境，利于前驱体充分混合，该方法生产的固体电解质材料室温下离子电导率高、产品质量稳定，此外该制备方法生产工艺简单，便于工业化生产。附图说明图1为本专利技术制备的固体电解质材料XRD谱图。将所测得XRD图谱与标准卡片进行对比，发现所检测出的主峰都和标准卡片中的衍射峰一一对应，且没有其他杂质峰出现，说明通过熔盐法所制备的固体电解质为纯相。图2为固体电解质材料交流阻抗谱图。从图中可以看出，图像由一个半圆和一条斜线组成，采用公式σ＝L/(R*S)可计算出离子电导率，样品室温电导率为7×10-4S·cm-1。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：参阅附图1和图2。实施例1一种Li1+xAlxM2-x(PO4)3固体电解质的制备方法，采用熔盐辅助固相法，利用熔盐变成熔融态提供液态环境，利于前驱体充分混合，获得Li1+xAlxM2-x(PO4)3x＝0-0.7，M＝Ti、Ge型固体电解质材料。具体制备过程：硝酸锂(LiNO3)、三氧化二铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)以及熔融盐尿素(CH4N2O)按照摩尔分数比1.3：0.15：1.7：3：3准备。将上述几种材料置于刚玉坩埚中，混合均匀。将粉末混合物放入马弗炉中，150℃恒温3h，再升温至700℃保温4h。所得粉末放入高能球磨罐中，以150r/min球磨2h。将球磨后得到的粉末在8MPa的压力下压制成直径16mm，厚度1.5mm的圆片。将压制后的片放入马弗炉中，800℃下热处理12h，得到最终产物。然后对圆片两面镀银，测试阻抗。实施例2一种Li1+xAlxM2-x(PO4)3固体电解质的制备方法，采用熔盐辅助固相法，利用熔盐变成熔融态提供液态环境，利于前驱体充分混合，获得Li1+xAlxM2-x(PO4)3x＝0-0.7，M＝Ti、Ge型固体电解质材料。具体制备过程：硝酸锂(LiNO3)、三氧化二铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)以及熔融盐尿素(CH4N2O)按照摩尔分数比1.3：0.15：1.7：3：6准备，其他工艺参数与实施例1相同。实施例3一种Li1+xAlxM2-x(PO4)3固体电解质的制备方法，采用熔盐辅助固相法，利用熔盐变成熔融态提供液态环境，利于前驱体充分混合，获得Li1+xAlxM2-x(PO4)3x＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法，其特征是：磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法是采用熔盐辅助固相法，利用熔盐变成熔融态提供液态环境，利于前驱体充分混合，获得Li1+xAlxM2‑x(PO4)3x＝0‑0.7，M＝Ti、Ge型固体电解质材料。

【技术特征摘要】
1.一种磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法，其特征是：磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法是采用熔盐辅助固相法，利用熔盐变成熔融态提供液态环境，利于前驱体充分混合，获得Li1+xAlxM2-x(PO4)3x＝0-0.7，M＝Ti、Ge型固体电解质材料。2.根据权利要求1所述的磷酸钛/锗铝锂型固体电解质的制备方法，其特征是：利用熔盐变成熔融态提供液态环境，利于前驱体充分混合，获得Li1+xAlxM2-x(PO4)3x＝0-0.7，M＝Ti、Ge型固体电解质材料的制备过程：(1)原料和熔融盐：硝酸锂、三氧化二铝、二氧化钛或二氧化锗或二者复合、磷酸二氢铵以及熔融盐尿素，按照摩尔分数比1+x：0.5x：2-x：3：(3-9)准备，其中x＝0-0.7；(2)混合煅烧：原料和熔融盐混合均匀；1...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁飞，徐志彬，钟海，刘建禹，唐致远，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12