一种固体电解质氯化锆锂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种固体电解质氯化锆锂的制备方法，其将熔融的氯化锂与气态的四氯化锆在惰性气氛保护下接触，反应生成氯化锆锂，冷却后得到固体电解质氯化锆锂。本发明专利技术采用气态的四氯化锆和熔融的氯化锂即液态的氯化锂反应，相比球磨混合，四氯化锆和氯化锂可完美的混匀融合，充分反应，生成的氯化锆锂均匀性更好、稳定性更好，电化学性能得到显著提高。电化学性能得到显著提高。

【技术实现步骤摘要】
一种固体电解质氯化锆锂的制备方法


[0001]本专利技术属于电解质制备
，具体涉及了一种固体电解质氯化锆锂的制备方法。

技术介绍

[0002]传统的锂离子电池主要由正极、负极和电解质组成，其中电解质作为锂离子在正负极之间传导的通道，其性能直接影响电池的容量、使用温度、安全性和循环性能等。与液态锂电解质相比，固体电解质具有避免电池内部短路、防止电解液泄漏、不含易燃易爆成分等独特优势，其安全性能大大提高。氯化锆锂是一种新型四价阳离子氯化物固体电解质，由于锆在自然界中的含量较高，成本较低，该新材料的研发大大降低了固体电解质的制造成本。
[0003]氯化锆锂是由中国科学技术大学的教授马骋团队首先设计合成的，并进行了专利申请(CN202010972122.2，一种氯化锆锂的制备方法及应用)，采用的工艺是将四氯化锆和氯化锂按照一定的质量比进行球磨、压制，得到氯化锆锂，该方法的缺点是不能使四氯化锆和氯化锂更完美的混匀融合，使得电化学性能不能良好的呈现。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就在于为解决现有技术的不足，提供一种新的固体电解质氯化锆锂的制备方法，该方法采用气态四氯化锆和液态氯化锂反应，形成均匀性更好、稳定性更优的氯化锆锂，从而提升氯化锆锂的电化学性质。
[0005]本专利技术的目的是以下述技术方案实现的：
[0006]一种固体电解质氯化锆锂的制备方法，将熔融的氯化锂与气态的四氯化锆在惰性气氛保护下接触，反应生成氯化锆锂，冷却后得到固体电解质氯化锆锂。
[0007]优选的，所述反应温度为680～770℃。
[0008]优选的，所述氯化锂与所述四氯化锆的摩尔比为(1.05～1.15):(1～3)，所述氯化锆锂化学式为：LixZrCl
4+x
，其中X为1～3。
[0009]优选的，所述熔融的氯化锂是经过以下步骤制备获得的：
[0010]将固态的氯化锂置于第一密闭加热炉内，抽真空至真空度20～90KPa，加热至200～250℃，真空保温4～8h，然后以5～15℃/h继续升温至680～770℃，保温5～10h，得到所述熔融的氯化锂。
[0011]优选的，所述气态的四氯化锆是通过以下步骤制备获得的：将固体四氯化锆置于第二密闭加热炉内，抽真空至真空度20～90KPa，加热至200～300℃，真空保温4～8h，然后用惰性气体充至表压≥0，以10～20℃/h速度提高温度，当炉内压力升高至表压10～50Kpa时，温度升高至360～450℃，得到所述气态的四氯化锆；
[0012]得到所述气态的四氯化锆以后，将其送入包括所述熔融的氯化锂的第一密闭加热炉内，与所述熔融的氯化锂发生气液反应生成氯化锆锂。
[0013]优选的，将固态的氯化锂置于第一密闭加热炉内，抽真空至真空度20～90KPa，加热至200～250℃，真空保温4～8h，然后以5～15℃/h继续升温至680～770℃，保温5～10h，得到所述熔融的氯化锂；
[0014]将固体四氯化锆置于第二密闭加热炉内，抽真空至真空度20～90KPa，加热至200～300℃，真空保温4～8h，然后用惰性气体充至表压≥0，以10～20℃/h速度提高温度，当炉内压力升高至表压10～50KPa时，温度升高至360～450℃，得到所述气态的四氯化锆；
[0015]将所述气态的四氯化锆持续送入所述第一密闭加热炉内，与所述熔融的氯化锂接触反应，保持第一密闭加热炉表压在2～20KPa；
[0016]在反应后期，当第一密闭加热炉压力下降至表压持续小于5KPa时，将所述第一密闭加热炉温度进一步升高30～80℃，所述第二密闭加热炉内温进一步升高至650～670℃，然后保温3～6h；
[0017]反应结束后，取出所述第一密闭加热炉炉胆，充氩气保持压力20～30Kpa，冷却降温至40～60℃后，进行拆炉，取出氯化锆锂；
[0018]最后经过粉碎、压制成型，即可得到固体氯化锆锂电解质。
[0019]优选的，所述惰性气氛为氩气、氮气或氦气。
[0020]本专利技术还提供了一种固体电解质氯化锆锂，它为采用如上所述的制备方法获得。
[0021]本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0022]本专利技术采用气态的四氯化锆和熔融的氯化锂即液态的氯化锂反应，相比球磨混合，四氯化锆和氯化锂可完美的混匀融合，充分反应，生成的氯化锆锂均匀性更好、稳定性更好，电化学性能得到显著提高。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供的固体电解质氯化锆锂的制备方法，将熔融的氯化锂与气态的四氯化锆在惰性气氛保护下接触，反应生成氯化锆锂，冷却后得到固体电解质氯化锆锂。
[0024]本专利技术采用气态的四氯化锆和熔融的氯化锂即液态的氯化锂反应，相比球磨混合，四氯化锆和氯化锂可完美的混匀融合，充分反应，生成的氯化锆锂均匀性更好、稳定性更好，锂离子电导率可以得到提高，电化学性能得到显著改善。
[0025]优选的，惰性气氛可采用氩气、氮气、氦气等。
[0026]优选的，反应温度为680～770℃，该温度范围内，氯化锂可完全熔融，与四氯化锆发生反应生成氯化锆锂，温度过高使反应过于剧烈，易使产品不均匀，温度偏低液态氯化锂流动性不理想，产品质量不均匀。
[0027]优选的，氯化锂与四氯化锆的摩尔比为(1.05～1.15):(1～3)，得到的氯化锆锂化学式为：LixZrCl
4+x
，其中X为1～3。通过限定氯化锂和四氯化锆的摩尔比，可以调控生成的氯化锆锂电解质中氯、锆的比例，进而调节氯化锆锂电解质的电导率。
[0028]优选的，熔融的氯化锂是经过以下步骤制备获得的：将固态的氯化锂置于第一密闭加热炉内，抽真空至真空度20～90KPa，加热至200～250℃，真空保温4～8h，去除可挥发杂质，然后以5～15℃/h继续升温至680～770℃，保温5～10h，得到熔融的氯化锂。
[0029]优选的，气态的四氯化锆是通过以下步骤制备获得的：将固体四氯化锆置于第二密闭加热炉下，抽真空至真空度20～90KPa，加热至200～300℃，真空保温4～8h，去除可挥
发杂质，然后用惰性气体充至表压≥0，以10～20℃/h速度提高温度，当炉内压力升高至表压10～50KPa时，温度升高至360～450℃，得到气态的四氯化锆；
[0030]得到气态的四氯化锆以后，将其送入包括熔融的氯化锂的第二密闭加热炉内，与熔融的氯化锂反应。
[0031]本专利技术提供一种优选的固体电解质氯化锆锂的制备方法，具体包括如下步骤：
[0032]将固态的氯化锂置于第一密闭加热炉内，抽真空至真空度20～90KPa，加热至200～250℃，真空保温4～8h，然后以5～15℃/h继续升温至680～770℃，保温5～10h，得到熔融的氯化锂。
[0033]将固体四氯化锆置于第二密闭加热炉内，抽真空至真空度20～90KPa，加热至200～300℃，真空保温4～8h，然后用惰性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体电解质氯化锆锂的制备方法，其特征在于，将熔融的氯化锂与气态的四氯化锆在惰性气氛保护下接触，反应生成氯化锆锂，冷却后得到固体电解质氯化锆锂。2.如权利要求1所述的固体电解质氯化锆锂的制备方法，其特征在于，所述反应温度为680～770℃。3.如权利要求1所述的固体电解质氯化锆锂的制备方法，其特征在于，所述氯化锂与所述四氯化锆的摩尔比为(1.05～1.15):(1～3)，所述氯化锆锂化学式为：LixZrCl
4+x
，其中X为1～3。4.如权利要求1所述的固体电解质氯化锆锂的制备方法，其特征在于，所述熔融的氯化锂是经过以下步骤制备获得的：将固态的氯化锂置于第一密闭加热炉内，抽真空至真空度20～90KPa，加热至200～250℃，真空保温4～8h，然后以5～15℃/h继续升温至680～770℃，保温5～10h，得到所述熔融的氯化锂。5.如权利要求4所述的固体电解质氯化锆锂的制备方法，其特征在于，所述气态的四氯化锆是通过以下步骤制备获得的：将固体四氯化锆置于第二密闭加热炉内，抽真空至真空度20～90KPa，加热至200～300℃，真空保温4～8h，然后用惰性气体充至表压≥0，以10～20℃/h速度提高温度，当炉内压力升高至表压10～50Kpa时，温度升高至360～450℃，得到所述气态的四氯化锆；得到所述气态的四氯化锆以后，将其送入包括所述熔融的氯化锂的第一密闭加热炉内，与所述熔融的氯化锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：许刚，陈建立，付凌杰，申庆飞，张玉荣，豆君，司华彬，
申请(专利权)人：云南国钛金属股份有限公司，
类型：发明
国别省市：