一种新型LGSP固态电解质及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型LGSP固态电解质及制备方法，LGSP固态电解质分子式为Li

【技术实现步骤摘要】
一种新型LGSP固态电解质及制备方法


[0001]本专利技术涉及玻璃陶瓷
，具体为一种新型LGSP固态电解质及制备方法。

技术介绍

[0002]锂电池是目前应用最为广泛的二次电池，被广泛应用于数码电子、家用电器、电动汽车等领域中。目前商用锂电池的安全性问题愈发显著，其主要由于电池内部的有机碳酸酯类液体电解质的不稳定性。在机械滥用、内短路等情况发生时，会造成电解液的热失控，从而引发一系列的安全性问题。同时，因为液体电解质在滥用条件下的安全性不足，难以进一步在其基础上发展高能量密度的电池。为了解决这一问题，无溶剂的全固态锂电池被提出，与传统的液态电池相比，高稳定性的电解质使得实现更高能量密度同时具备更高安全性成为了可能。陶瓷材料作为固态电解质中的一个大类，被越来越多研究与应用到固态锂电池中。无机陶瓷电解质可以延长锂离子电池的使用寿命和安全性，并具有更好的电化学稳定性，电化学窗口宽，优秀的热稳定性降低了电池的可燃性。NASICON型材料是一种快离子导体，其陶瓷特性可在高达600
o
C的温度下稳定。目前NASICON型材料主要包括Li
1+x
Al
x
Ti2−
x
(PO4)3（LATP）和Li
1+x
Al
x
Ge2‑
x
(PO4)3（LAGP）,这两种材料被进行了广泛大量的研究。
[0003]基于此，本专利技术的固态电解质中，通过对LGP掺杂适量的硅得到一种全新的LGSP电解质，合适的合成方法以及退火温度能够成功得到该电解质。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种新型LGSP固态电解质及制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种新型LGSP固态电解质及制备方法，包括：锂、锗、硅、磷和氧。
[0006]所述化学分子式如下：Li
1+y
Ge2Si
y
P3‑
y
O
12
，其中，y=0~0.7。
[0007]包括以下步骤：（1）将Li2CO3、GeO2、SiO2、NH4H2PO4混合并研磨均匀，并将粉末在150~220
o
C下干燥15~25h；（2）以3~8
o
C/min升温到400~450
o
C并保持1~5h；（3）继续5~20
o
C/min升温至1300~1450
o
C并保持1~3h使原料熔融；（4）将熔融材料急速冷却到室温，得到透明玻璃；（5）将玻璃在550~1050
o
C下3~10h退火，得到LGSP电解质材料。
[0008]所述原料Li2CO3、GeO2、SiO2、NH4H2PO4的添加量物质的量之比为(1+y)/2 : 2 : y : (3
‑
y)，其中y=0~0.7。
[0009]所述Li2CO3的含量过量0~10%。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该新型LGSP固态电解质及制备方法，通过
熔融淬火方法，将硅成功掺入LGP材料中，首次得到LGSP材料，与现有商业电解质相比，所述的电解质本质安全，具有很好的热稳定性，能够有效的解决锂离子电池液态电解液所产生的安全性问题，同时，所述电解质机械性能良好，制备工艺简单。
附图说明
[0011]图1为本专利技术示意图；图2为本专利技术实施案例1、2、3制备得到的电解质的XRD测试曲线；图3为本专利技术实施案例1制备得到的电解质的固态核磁
29
Si
‑
MAS
‑
NMR测试曲线；图4为本专利技术实施案例1制备得到的电解质的SEM图片。
具体实施方式
[0012]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。
[0013]实施例1：合成Li
1.5
Ge2Si
0.5
P
2.5
O
12
，退火温度650
o
C步骤1：将物质的量之比为0.75:2:0.5:2.5的Li2CO3、GeO2、SiO2、NH4H2PO4混合并研磨均匀；步骤2：将粉末在200
o
C下干燥20h；然后以5
o
C/min升温到450
o
C并保持2h，以释放挥发分；步骤3：继续15
o
C/min升温至1350
o
C并保持1h使原料熔融；步骤4：将熔融材料急速冷却到室温，得到透明玻璃；步骤5：将玻璃在650
o
C下退火5h，得到Li
1.5
Ge2Si
0.5
P
2.5
O
12
电解质材料。
[0014]实施例2：合成Li
1.5
Ge2Si
0.5
P
2.5
O
12
，退火温度750
o
C步骤1：将物质的量之比为0.75:2:0.5:2.5的Li2CO3、GeO2、SiO2、NH4H2PO4混合并研磨均匀；步骤2：将粉末在200
o
C下干燥20h；然后以5
o
C/min升温到450
o
C并保持2h，以释放挥发分；步骤3：继续15
o
C/min升温至1350
o
C并保持1h使原料熔融；步骤4：将熔融材料急速冷却到室温，得到透明玻璃；步骤5：将玻璃在750
o
C下退火5h，得到Li
1.5
Ge2Si
0.5
P
2.5
O
12
电解质材料。
[0015]实施例3：合成Li
1.5
Ge2Si
0.5
P
2.5
O
12
，退火温度850
o
C步骤1：将物质的量之比为0.75:2:0.5:2.5的Li2CO3、GeO2、SiO2、NH4H2PO4混合并研磨均匀；步骤2：将粉末在200
o
C下干燥20h；然后以5
o
C/min升温到450
o
C并保持2h，以释放挥发分；步骤3：继续15
o
C/min升温至1350
o
C并保持1h使原料熔融；步骤4：将熔融材料急速冷却到室温，得到透明玻璃；步骤5：将玻璃在850
o
C下退火5h，得到Li
1.5
Ge2Si...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型LGSP固态电解质，具有NASICON型晶体结构,包括：锂、锗、硅、磷和氧。2.根据权利要求1所述的一种新型LGSP固态电解质，其特征在于：所述化学分子式如下：Li
1+y
Ge2Si
y
P3‑
y
O
12
，其中，y=0~0.7。3.根据权利要求1所述的一种新型LGSP固态电解质制备方法，包括以下步骤：（1）将Li2CO3、GeO2、SiO2、NH4H2PO4混合并研磨均匀，并将粉末在150~220
o
C下干燥15~25h；（2）以3~8
o
C/min升温到400~450
o
C并保...

【专利技术属性】
技术研发人员：程元，刘众擎，王辰博，王军，
申请(专利权)人：万年县阿尔伯特新能源研究有限公司，
类型：发明
国别省市：