无机氧化物固态电解质材料、制备方法、锂离子电池及电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种无机氧化物固态电解质材料，所述无机氧化物固态电解质材料的化学通式为Li

【技术实现步骤摘要】
无机氧化物固态电解质材料、制备方法、锂离子电池及电子装置
本专利技术涉及锂电池领域，尤其涉及一种无机氧化物固态电解质材料、所述无机氧化物固态电解质材料的制备方法、锂离子电池及电子装置。
技术介绍
近年来，随着电子产品和电动汽车的普及和发展，具备大功率、高能量和长寿命的锂离子电池得到广泛应用。传统的锂离子电池一般使用易燃的有机溶剂作为电解液，因此存在较大的安全隐患。无机氧化物固态电解质因为具有电化学窗口宽以及热稳定性高的特点，相比易燃的有机溶剂具有较高的安全性，因此得到了广泛的应用。然而，无机氧化物固态电解质的离子电导率较低，限制了其在锂离子电池中的进一步应用。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种离子电导率较高的无机氧化物固态电解质材料。另，还有必要提供一种所述无机氧化物固态电解质材料的制备方法。另，还有必要提供一种包括所述无机氧化物固态电解质材料的锂离子电池。另，还有必要提供一种包括所述锂离子电池的电子装置。本专利技术提供一种无机氧化物固态电解质材料，所述无机氧化物固态电解质材料的化学通式为Li6+xM1+yM’1-0.2x-0.2yO6，其中M选自Na、K、Rb以及Cs中的至少一种，M’选自Sb、Bi、Nb以及Ta中的至少一种，-0.5<x≤0.6，-0.4<y≤0.7。本专利技术还提供一种所述无机氧化物固态电解质材料的制备方法，包括以下步骤：将锂源、M源以及M’源混合后，在450-550℃温度下煅烧2-12h，得到电解质前驱体粉体，其中M选自Na、K、Rb以及Cs中的至少一种，M’选自Sb、Bi、Nb以及Ta中的至少一种；将所述电解质前驱体粉体研磨后进行压片，得到一片体；以及将所述片体在500-950℃温度下煅烧6-24h，从而得到化学通式为Li6+xM1+yM’1-0.2x-0.2yO6的所述无机氧化物固态电解质材料，其中，-0.5<x≤0.6，-0.4<y≤0.7。本专利技术还提供一种锂离子电池，包括正极极片和负极极片，所述锂离子电池还包括所述无机氧化物固态电解质材料，所述无机氧化物固态电解质材料位于所述正极极片和所述负极极片之间。本专利技术还提供一种电子装置，所述电子装置包括所述锂离子电池。本专利技术制备的所述无机氧化物固态电解质材料具有较高的离子电导率以及较宽的电压窗口，热稳定性高，且组成简单。本专利技术的制备方法简单、易于操作，具有空气稳定性高，对锂金属稳定性好，电化学窗口宽等优点，用所述无机氧化物固态电解质材料组装的全固态锂离子电池，具有充放电比容量高、安全性高以及循环稳定性优异等特点。附图说明图1是本专利技术较佳实施例提供的无机氧化物固态电解质材料的制备方法的流程图。图2是本专利技术实施例1制备的电解质前驱体粉体以及无机氧化物固态电解质材料的XRD图。图3是本专利技术实施例1制备的无机氧化物固态电解质材料的阻抗谱图。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。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本专利技术较佳实施例提供一种无机氧化物固态电解质材料，所述无机氧化物固态电解质材料的化学通式为Li6+xM1+yM’1-0.2x-0.2yO6。其中，M选自Na、K、Rb以及Cs中的至少一种，M’选自Sb、Bi、Nb以及Ta中的至少一种。优选地，M为K，M’为Bi。其中，-0.5<x≤0.6，-0.4<y≤0.7。优选地，-0.2<x≤0.5，-0.2<y≤0.4。在本实施例中，所述无机氧化物固态电解质材料的晶胞参数为α＝90.0°±5°，β＝90.0°±10°，γ＝120.0°±5°，a＝0.82±0.1nm，b＝0.82±0.1nm，c＝0.72±0.1nm。所述无机氧化物固态电解质材料具有α-Li6[UO6]类结构特征。具体地，Li和M’分别与O配位形成[LiO4]四面体和[M’O6]八面体，所有四面体之间共顶连接，M填充在十二面体空隙中。所述无机氧化物固态电解质材料的XRD图谱在17.5°±3°、21.5°±3°、27.5°±3°、35°±3°和37°±3°角度出现衍射峰。请参阅图1，本专利技术较佳实施例还提供一种所述无机氧化物固态电解质材料的制备方法，包括以下步骤：步骤S11，将锂源、M源以及M’源混合后，在450-550℃温度下煅烧2-12h，得到电解质前驱体粉体。其中，M选自Na、K、Rb以及Cs中的至少一种，M’选自Sb、Bi、Nb以及Ta中的至少一种。优选地，M为K，M’为Bi。其中，所述电解质前驱体粉体的制备方法为固相法、液相法或熔盐法。步骤S12，将所述电解质前驱体粉体研磨后进行压片，得到一片体。具体地，可通过球磨的方式研磨所述电解质前驱体粉体以细化所述电解质前驱体粉体。其中，球磨介质可为乙醇。步骤S13，将所述片体在500-950℃温度下煅烧6-24h，从而得到化学通式为Li6+xM1+yM’1-0.2x-0.2yO6的所述无机氧化物固态电解质材料。其中，-0.5<x≤0.6，-0.4<y≤0.7。优选地，-0.2<x≤0.5，-0.2<y≤0.4。本专利技术较佳实施例还提供一种锂离子电池，包括正极极片和负极极片，所述锂离子电池还包括所述无机氧化物固态电解质材料，所述无机氧化物固态电解质材料位于所述正极极片和所述负极极片之间。本专利技术较佳实施例还提供一种电子装置，所述电子装置包括所述锂离子电池。下面通过实施例对本专利技术进行具体说明。实施例1第一步，将纯度为99.99％KBiO3以及LiOH·H2O混合，并通过高纯氧化锆磨球对上述原料进行球磨混合24h，得到浆料。其中，球磨介质为乙醇，转速为200r/min。第二步，将所述浆料置于80℃烘箱中烘干，并在具有氧气气氛的马弗炉中于470℃下煅烧6h，冷却，破碎，过筛，得到电解质前驱体粉体。第三步，将所述电解质前驱体粉体加入到压片模具中进行压片，得到一片体。第四步，将所述片体在680℃温度下煅烧12h，得到化学式为Li6KBiO6的无机氧化物固态电解质材料。实施例2实施例2与实施例1的区别在于：在第一步中将纯度为99.99％K2CO3、Rb2CO3、Cs2CO3、Bi2O3以及Li2CO3混合，转速为300r/min。在第二步中煅烧温度为550℃，煅烧时间为2h。在第四步中煅烧温度为650℃，煅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无机氧化物固态电解质材料，其特征在于，所述无机氧化物固态电解质材料的化学通式为Li

【技术特征摘要】
1.一种无机氧化物固态电解质材料，其特征在于，所述无机氧化物固态电解质材料的化学通式为Li6+xM1+yM’1-0.2x-0.2yO6，其中M选自Na、K、Rb以及Cs中的至少一种，M’选自Sb、Bi、Nb以及Ta中的至少一种，-0.5<x≤0.6，-0.4<y≤0.7。


2.如权利要求1所述的无机氧化物固态电解质材料，其特征在于，M为K，M’为Bi，-0.2<x≤0.5，-0.2<y≤0.4。


3.如权利要求1所述的无机氧化物固态电解质材料，其特征在于，所述无机氧化物固态电解质材料的晶胞参数为α＝90.0°±5°，β＝90.0°±10°，γ＝120.0°±5°。


4.如权利要求2所述的无机氧化物固态电解质材料，其特征在于，所述无机氧化物固态电解质材料的晶胞参数为a＝0.82±0.1nm，b＝0.82±0.1nm，c＝0.72±0.1nm。


5.如权利要求1所述的无机氧化物固态电解质材料，其特征在于，Li和M’分别与O配位形成[LiO4]四面体和[M’O6]八面体，所有四面体之间共顶连接，M填充在十二面体空隙中。


6.如权利要求1所述的无机氧化物固态电解质材料，其特征在于，所述无机氧化物固态电解质材料的XRD图谱在17.5°...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宇楠，李宝华，涂文强，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44