一种去除碳酸锂的石榴石型锂离子固体电解质的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种去除碳酸锂的石榴石型锂离子固体电解质的制备方法。所述制备方法按预定比例称取锂源、镧源、锆源后，将原料球磨、再烘干、干法球磨，得到原料粉末，煅烧后得到石榴石型电解质粉；在电解质粉中加入氧化物，再次球磨混合、烘干并干法球磨，得到含有碳酸锂去除剂的石榴石型锂离子电解质粉；再将粉末成型后高温烧结，得到去除碳酸锂的石榴石型锂离子固体电解质。本发明专利技术基于空气气氛，通过加入氧化物在高温下分解粉体中已经存在的碳酸锂，有效去除碳酸锂，提高固体电解质材料的致密度，从而改善固体电解质的离子电导率。该固体电解质可用于锂电池，可提高电池的能量密度，同时增加全固态电池的循环寿命，有效减少全固态电池循环过程中的短路风险。

Preparation of garnet type lithium ion solid electrolyte for removing lithium carbonate

【技术实现步骤摘要】
一种去除碳酸锂的石榴石型锂离子固体电解质的制备方法
本专利技术属于新材料和电化学领域，具体涉及一种去除碳酸锂的石榴石型锂离子固体电解质的制备方法。
技术介绍
锂离子固体电解质材料是一类具有高锂离子电导率的功能材料，这种锂离子固体电解质可以广泛应用于全固态电池、传感器和忆阻器等功能器件。锂离子固体电解质材料具有电化学窗口宽、热稳定性好、可燃性低等特点，利用锂离子固体电解质组装得到的全固态电池具有功率密度高、能量密度大、安全性好等优点。相比于其他结构的固体电解质材料，石榴石型固体电解质具有较高的离子电导率(10-4S/cm)，高达6V的电化学窗口，良好热稳定性和对锂较好的化学稳定性，因此受到研究学者的广泛关注。尽管如此，相比于传统商业电解液的锂离子电导率(10-2S/cm)，石榴石型锂离子固体电解质具有的离子电导率仍无法满足实际需求。造成石榴石型固体电解质材料的离子电导率低下的原因之一，是因为在空气气氛中制备、石榴石型固体电解质颗粒表面会生成碳酸锂。通过热力学计算可以得到碳酸锂的分解温度高达1400℃，在高温烧结过程中，碳酸锂会阻碍材料致密本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种去除碳酸锂的石榴石型锂离子固体电解质的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n步骤S1，按化学计量比或质量比称取锂源、镧源、锆源作为原料；/n步骤S2，将所述原料与磨球和球磨介质一同加入球磨罐中，在预定转速下球磨预定时间，得到混合原料；/n步骤S3，将所述混合原料烘干、干法球磨，得到原料粉末；/n步骤S4，将所述原料粉末在预定温度下煅烧预定时间，得到石榴石型电解质粉；/n步骤S5，按预定比例在所述固体电解质粉中加入碳酸锂消除剂，球磨混合均匀后在预定温度下烘干并干法球磨，得到含有碳酸锂消除剂的电解质粉。/n

【技术特征摘要】
1.一种去除碳酸锂的石榴石型锂离子固体电解质的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S1，按化学计量比或质量比称取锂源、镧源、锆源作为原料；
步骤S2，将所述原料与磨球和球磨介质一同加入球磨罐中，在预定转速下球磨预定时间，得到混合原料；
步骤S3，将所述混合原料烘干、干法球磨，得到原料粉末；
步骤S4，将所述原料粉末在预定温度下煅烧预定时间，得到石榴石型电解质粉；
步骤S5，按预定比例在所述固体电解质粉中加入碳酸锂消除剂，球磨混合均匀后在预定温度下烘干并干法球磨，得到含有碳酸锂消除剂的电解质粉。


2.根据权利要求1所述的去除碳酸锂的石榴石型锂离子固体电解质的制备方法，其特征在于，所述方法还包括步骤S6，称取预定质量的所述去除碳酸锂的锂电池电解质粉，在预定压力下制备成预定形状并在预定条件下烧结，得到去除碳酸锂的石榴石型锂离子固体电解质。


3.根据权利要求1所述的去除碳酸锂的石榴石型锂离子固体电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S1原料还包括：钽源、铌源、镓源、钙源、锶源、钡源、铝源、铁源中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的去除碳酸锂的石榴石型锂离子固体电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中所述锂源、镧源、锆源分别为含有锂元素、镧元素、锆元素的化合物；所述锂源、镧源、锆源化学计量比为6-8:2-3:1-2。


5.根据权利要求4所述的去除碳酸锂的石榴石型锂离子固体电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中所述含有锂元素的化合物为氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂中...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海雷，张赛赛，王捷，徐涛，张康康，杜志鸿，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11