一种制备锂离子电池用固态电解质的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备锂离子电池用固态电解质的方法，包括以下步骤：步骤S1)选定固态电解质的种类；步骤S2)称取制备所述固态电解质的微米级的原料组分以及乙醇；各原料组分所混合成的总原料与所述乙醇的质量比为1:1‑1:5；步骤S3)混合所述原料与所述乙醇得到混料，搅拌并通过锆球砂磨该混料；步骤S4)升温并保持温度在80℃‑200℃，干燥得到蓬松干粉；步骤S5)研碎干粉；步骤S6)煅烧干粉，煅烧温度控制在900℃‑1200℃，煅烧次数1‑3次，每次的煅烧产物需要进行砂磨后干燥，得到所述固态电解质初品。

Method for preparing solid electrolyte for lithium ion battery

The invention discloses a method for preparing a solid electrolyte lithium ion battery, which comprises the following steps: S1) selected types of solid electrolyte; step S2) said the raw materials for preparing the micron from the solid electrolyte and ethanol; each component of the total raw material mixed into raw materials and the ethanol the mass ratio of 1:1 1:5; step S3) mixing the raw materials with the ethanol by mixing, stirring and through grinding the mixture of zirconium ball; step S4) heating and keeping the temperature at 80 DEG C 200 DEG C, drying to obtain the fluffy powder; step S5) to step S6) powder calcined powder; the calcination temperature controlled at 900 degrees, 1200 degrees, 3 times 1 times calcination time, calcination products need for sanding after drying, the solid electrolyte of primary products.

【技术实现步骤摘要】
一种制备锂离子电池用固态电解质的方法
本专利技术涉及锂电池等领域，具体为一种制备锂离子电池用固态电解质的方法。
技术介绍
锂离子电池自20世纪90年代第一次商业化以来，因其能量密度高、输出功率大、无记忆效应、环境友好、循环性能优异等优点，已经被广泛应用于移动通讯、数码产品、无人机等各个领域。目前，多数商用锂离子电池广泛使用液态有机电解液，同时也暴露出诸多问题。首先，对封装工艺要求严格就会带来电池体积减小存在极限；其次液态或凝胶电解质属易燃易爆有机物，存在安全隐患；再次，液态电解质易参与电极反应，破坏电极结构。固态电解质能弥补液态或凝胶电解质的缺陷，但固态电解质的研发瓶颈在于其低的离子电导率，还达不到商用电导率(10-3S/cm)标准。目前，在众多固态氧化物电解质中，电导率接近商业水平的是锂镧钛氧和锂镧锆氧。合成锂镧钛氧和锂镧锆氧的众多方法中，固相法因其设备要求简单、原料成本低、制备过程环保等优点成为量产工艺首选。使用微米级原料反应活性低，易产生杂质；而选用纳米级原料虽然能降低合成温度，提高产品纯度。但纳米材料一般价格昂贵，使得厂家望而却步。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种制备锂离子电池用固态电解质的方法，通过砂磨方式，在混料均匀的同时减小原料的粒径，增加原料在固相反应时的活性，提高最终产物结晶度和降低成本。实现上述目的的技术方案是：一种制备锂离子电池用固态电解质的方法，包括以下步骤：步骤S1)选定固态电解质的种类；步骤S2)称取制备所述固态电解质的微米级的原料组分以及乙醇；各原料组分所混合成的总原料与所述乙醇的质量比为1:1-1:5；步骤S3)混合所述原料与所述乙醇得到混料，搅拌并通过锆球砂磨该混料；步骤S4)升温并保持温度在80℃-200℃，干燥得到蓬松干粉；步骤S5)研碎干粉；步骤S6)煅烧干粉，煅烧温度控制在900℃-1200℃，煅烧次数1-3次，每次的煅烧产物需要进行砂磨后干燥，得到所述固态电解质初品。在本专利技术一较佳的实施例中，所述步骤S6)之后还包括步骤S7)通过锆球砂磨所述固态电解质初品，得到符合粒径分布的所述固态电解质最终品。在本专利技术一较佳的实施例中，所述固态电解质的种类包括锂镧钛氧、锂镧锆氧中的一种。在本专利技术一较佳的实施例中，所述锂镧钛氧的原料组分包括碳酸锂、氧化镧和氧化钛，按照所述锂镧钛氧分子式中分子数比称取所述碳酸锂、氧化镧和氧化钛，所述锂镧钛氧分子式为Li0.35La0.55TiO3，其中，Li:La:Ti＝7:11:20。在本专利技术一较佳的实施例中，所述锂镧锆氧的原料组分包括碳酸锂、氧化镧，氧化锆；按照所述锂镧锆氧的分子式中分子数比称取所述碳酸锂、氧化镧，氧化锆；所述锂镧锆氧的分子式为Li7La3Zr2O12，其中，分子数比Li:La:Zr＝7:3:2。在本专利技术一较佳的实施例中，若所述固态电解质为锂镧锆氧，在所述步骤S2)中，另称取一定量的碳酸锂，该碳酸锂的质量占原料组分中碳酸锂的1％-15％。在本专利技术一较佳的实施例中，若所述固态电解质为锂镧锆氧，在所述步骤S2)中，另称取一定量的氧化铝，氧化铝作为助烧剂，其中，分子数比La:Zr＝2：0.1-0.5。在本专利技术一较佳的实施例中，所述步骤S3)中，所述锆球转速100rpm至3000rpm，锆球直径0.2mm至1.2mm，砂磨时间控制在2h-48h。在本专利技术一较佳的实施例中，所述步骤S6)中，煅烧时间为2h-20h。本专利技术的优点是：本专利技术的制备锂离子电池用固态电解质的方法，通过砂磨方式，在混料均匀的同时减小原料的粒径，增加原料在固相反应时的活性，提高最终产物结晶度。在提高产品纯度和质量的同时，极大的降低原料成本和固相反应合成能耗。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步解释。图1是实施例1、2、3最终得到锂镧钛氧XRD谱。图2是实施例1、2、3得到的锂镧钛氧粉末烧结制备陶瓷室温Nyquist谱。图3实施条例4、5最终得到锂镧锆氧XRD谱。具体实施方式以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本专利技术可用以实施的特定实施例。一种制备锂离子电池用固态电解质的方法，包括以下步骤：步骤S1)选定固态电解质的种类；所述固态电解质的种类包括锂镧钛氧、锂镧锆氧中的一种。步骤S2)称取制备所述固态电解质的微米级的原料组分以及乙醇；各原料组分所混合成的总原料与所述乙醇的质量比为1:1-1:5。所述锂镧钛氧的原料组分包括碳酸锂、氧化镧和氧化钛，按照所述锂镧钛氧分子式中分子数比称取所述碳酸锂、氧化镧和氧化钛，所述锂镧钛氧分子式为Li0.35La0.55TiO3，其中，Li:La:Ti＝7:11:20。所述锂镧锆氧的原料组分包括碳酸锂、氧化镧，氧化锆；按照所述锂镧锆氧的分子式中分子数比称取所述碳酸锂、氧化镧，氧化锆；所述锂镧锆氧的分子式为Li7La3Zr2O12，其中，分子数比Li:La:Zr＝7:3:2。若所述固态电解质为锂镧锆氧，在所述步骤S2)中，另称取一定量的碳酸锂，该碳酸锂的质量占原料组分中碳酸锂的1％-15％。若所述固态电解质为锂镧锆氧，在所述步骤S2)中，另称取一定量的氧化铝，氧化铝作为助烧剂，其中，分子数比La:Zr＝2：0.1-0.5。步骤S3)混合所述原料与所述乙醇得到混料，搅拌并通过锆球砂磨该混料；所述锆球转速100rpm至3000rpm，锆球直径0.2mm至1.2mm，砂磨时间控制在2h-48h。步骤S4)升温并保持温度在80℃-200℃，干燥得到蓬松干粉。步骤S5)研碎干粉；步骤S6)煅烧干粉，煅烧温度控制在900℃-1200℃，煅烧时间为2h-20h，煅烧次数1-3次，每次的煅烧产物需要进行砂磨后干燥，得到所述固态电解质初品。步骤S7)通过锆球砂磨所述固态电解质初品，得到符合直径分布的所述固态电解质最终品。实施例1步骤S1)选取锂镧钛氧陶瓷Li0.35La0.55TiO3的球磨合成。步骤S2)采用分子式Li0.35La0.55TiO3，按Li:La:Ti＝7:11:20的比例称取微米级原料碳酸锂、氧化镧和氧化钛，按照质量比乙醇:混料＝1.2:1的比例加入无水乙醇；步骤S3)加入直径8mm和5mm锆球，锆球:混料质量比为1:1，球磨转速500rpm，时间为20h；步骤S4)混料120℃干燥，得到混合干粉；步骤S5)将上述干粉研磨；步骤S6)放入高温炉中煅烧，1050℃煅烧2小时，得到锂镧钛氧粉体初品，标记为a。结果分析：XRD显示存在少量杂质，且超结构非常不明显，导致粉体离子电导率偏低。实施例2步骤S1)选取锂镧钛氧陶瓷Li0.35La0.55TiO3的球磨合成。步骤2)采用分子式Li0.35La0.55TiO3，按Li:La:Ti＝7:11:20的比例称取微米级原料碳酸锂、氧化镧和氧化钛；按照质量比乙醇:混料＝1.2:1的比例加入无水乙醇；步骤3)加入直径8mm和5mm锆球，锆球:混料质量比为1:1，球磨转速500rpm，时间为20h；步骤4)混料120℃干燥，得到混合干粉；步骤5)将上述干粉研磨；步骤6)放入高温炉中煅烧，1150℃煅烧6小时，得到锂镧钛氧粉体初品，标记为b。结果分析：XRD显示存在少量杂质，具有一定的超结构，粉体离子电导率得到提升。实施例3步骤S1)选取锂镧钛氧陶瓷Li0.35La0.55TiO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备锂离子电池用固态电解质的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1)选定固态电解质的种类；步骤S2)称取制备所述固态电解质的微米级的原料组分以及乙醇；各原料组分所混合成的总原料与所述乙醇的质量比为1:1‑1:5；步骤S3)混合所述原料与所述乙醇得到混料，搅拌并通过锆球砂磨该混料；步骤S4)升温并保持温度在80℃‑200℃，干燥得到蓬松干粉；步骤S5)研碎干粉；步骤S6)煅烧干粉，煅烧温度控制在900℃‑1200℃，煅烧次数1‑3次，每次的煅烧产物需要进行砂磨后干燥，得到所述固态电解质初品。

【技术特征摘要】
1.一种制备锂离子电池用固态电解质的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1)选定固态电解质的种类；步骤S2)称取制备所述固态电解质的微米级的原料组分以及乙醇；各原料组分所混合成的总原料与所述乙醇的质量比为1:1-1:5；步骤S3)混合所述原料与所述乙醇得到混料，搅拌并通过锆球砂磨该混料；步骤S4)升温并保持温度在80℃-200℃，干燥得到蓬松干粉；步骤S5)研碎干粉；步骤S6)煅烧干粉，煅烧温度控制在900℃-1200℃，煅烧次数1-3次，每次的煅烧产物需要进行砂磨后干燥，得到所述固态电解质初品。2.根据权利要求1所述的制备锂离子电池用固态电解质的方法，其特征在于，所述步骤S6)之后还包括步骤S7)通过锆球砂磨所述固态电解质初品，得到符合粒径分布的所述固态电解质最终品。3.根据权利要求1所述的制备锂离子电池用固态电解质的方法，其特征在于，所述固态电解质的种类包括锂镧钛氧、锂镧锆氧中的一种。4.根据权利要求3所述的制备锂离子电池用固态电解质的方法，其特征在于，所述锂镧钛氧的原料组分包括碳酸锂、氧化镧和氧化钛，按照所述锂镧钛氧分子式中分子数比称取所述碳酸锂、氧化镧和氧化钛，所述锂镧钛氧分子式为Li0.35La0....

【专利技术属性】
技术研发人员：冯玉川，李峥，何泓材，王明辉，万洋，南策文，杨帆，
申请(专利权)人：清陶昆山能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32