一种氧化物固态电解质、全固态锂离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化物固态电解质、全固态锂离子电池及其制备方法，其中，氧化物固态电解质的制备方法包括步骤：将初始氧化物固态电解质粉末、粘结剂、增塑剂、分散剂、二甲苯及醇类溶剂混合在一起并进行球磨处理后，再进行脱泡处理，制得混合浆料；采用流延法将所述混合浆料涂覆在基板上，干燥后形成膜片；将所述膜片放置到真空管式炉中先进行脱脂处理，然后进行烧结处理，制得所述氧化物固态电解质。本发明专利技术采用流延法替代传统压片法，来制得厚度可控且更薄的固态电解质膜，从而具有更高的电导率；进一步地，本发明专利技术还采用先脱脂再烧结的方式，使得电解质更容易成瓷，机械性功能更强。机械性功能更强。机械性功能更强。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化物固态电解质、全固态锂离子电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，特别涉及一种全固态锂离子电池固态电解质及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]能源作为人们生活所需的重要物质基础，一直促进着社会和科技的发展。能源技术的发展大力推动着当今世界经济的发展和人类社会的进步。然而，传统的非可再生能源的使用严重污染着环境。为了应对能源与环境问题，人们对太阳能等可再生能源的需求日益迫切。但是这些能源的供给十分不稳定，要克服可再生能源在时间和空间上分布不均匀的问题，就需要一种能量存储装置将其转化为电能存储下来，这样才能大规模使用。锂二次电池就是一种很好的储能装置，它具有很高的输出电压和比容量、自放电小、寿命长等优点，是绿色新能源技术的主力军。
[0003]锂二次电池主要应用于数码相机、手机和电脑等高科技商品。随着科学技术的不断发展，锂二次电池的应用也向着大型化、微型化以及柔性化发展，如新能源电动车、微型传感器和运动手环。因此，对于锂离子电池在安全性方面有了更高的要求。
[0004]锂离子电池从专利技术以来，其电解质一直是液态，但液态电解质存在许多安全隐患。近年来，手机爆炸事故频发，这与液态电解质有很大程度的关系。在手机长时间处于高温状态，液态电解质会出现的分解甚至燃烧从而造成爆炸。并且锂电池长时间的使用，锂离子会在负极表面沉积，从而引发枝晶生长，影响其使用寿命。为了提高锂离子电池使用过程中的性能和稳定性，人们把目光转向了不可燃的无机固态电解质。无机固态电解质的化学、电化学性质稳定且不易燃烧，能够有效的高锂离子电池的稳定性。
[0005]目前所研究的无机固态电解质主要有硫化物固体电解质和氧化物固体电解质。硫化物固体电解质虽然具有较高的离子电导率，但是其制备方法繁琐，需要在保护气的手套箱中操作，因而很难大规模生产。与之相比，氧化物固态电解质在空气环境下就能大批量制备。但氧化物固态电解质的离子电导率还没有达到制备锂离子电池的水准。因而，如何提高其电导率是氧化物固态电解质材料能够投入应用的关键。
[0006]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0007]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种氧化物固态电解质、全固态锂离子电池及其制备方法，旨在解决现有氧化物固态电解质的电导率较差导致全固态锂离子电池性能较差的问题。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种氧化物固态电解质的制备方法，其中，包括步骤：
[0010]将初始氧化物固态电解质粉末、粘结剂、增塑剂、分散剂、二甲苯及醇类溶剂混合在一起并进行球磨处理后，再进行脱泡处理，制得混合浆料；
[0011]采用流延法将所述混合浆料涂覆在基板上，干燥后形成膜片；
[0012]将所述膜片放置到真空管式炉中先进行脱脂处理，然后进行烧结处理，制得所述氧化物固态电解质。
[0013]所述氧化物固态电解质的制备方法，其中，所述初始氧化物固态电解质粉末为LLZTO固态电解质粉末、Ta掺杂的LLZTO固态电解质粉末和LAGP固态电解质粉末中的一种。
[0014]所述氧化物固态电解质的制备方法，其中，所述粘结剂为PVB，所述增塑剂为BBP，所述分散剂为鱼油。
[0015]所述氧化物固态电解质的制备方法，其中，所述膜片的厚度为100
‑
120μm。
[0016]所述氧化物固态电解质的制备方法，其中，将所述膜片放置到真空管式炉中先进行脱脂处理的步骤中，以0.5
‑
1℃/min的升温速率升温到250℃并保温2h，之后再以0.5
‑
1℃/min的升温速率升温至600℃对膜片进行脱脂处理。
[0017]所述氧化物固态电解质的制备方法，其中，将所述膜片放置到真空管式炉中进行烧结处理的步骤中，以5℃/min的升温速率升温至1100℃并保温3h进行烧结处理，最后以5℃/min降温至400℃，冷却至室温。
[0018]一种氧化物固态电解质，其中，采用本专利技术所述氧化物固态电解质的制备方法制得。
[0019]一种全固态锂离子电池的制备方法，其中，包括步骤：
[0020]将至少一片氧化物固态电解质放置在正极片和负极片之间并堆叠在一起，形成叠层；
[0021]将所述叠层放入放电等离子烧结炉中进行真空烧结，制得所述全固态锂离子电池。
[0022]一种全固态锂离子电池，其中，采用本专利技术所述全固态锂离子电池的制备方法制得。
[0023]有益效果：本专利技术采用流延法将所述混合浆料涂覆在基板上，干燥后形成膜片，之后再将膜片放置到真空管式炉中先进行脱脂处理，然后进行烧结处理，制得所述氧化物固态电解质。本专利技术采用流延法替代传统压片法，来制得厚度可控且更薄的固态电解质膜，从而具有更高的电导率；进一步地，本专利技术还采用先脱脂再烧结的方式，使得电解质更容易成瓷，机械性功能更强。
附图说明
[0024]图1为本专利技术一种氧化物固态电解质的制备方法较佳实施例的流程图。
[0025]图2为本专利技术对膜片进行脱脂及烧结处理的加热示意图。
[0026]图3为本专利技术实施例1中制备的膜片示意图。
[0027]图4为本专利技术实施例1中制备的氧化物固态电解质的SEM图，其中，左侧的为在10μm下的SEM图，右侧的为在100μm下的SEM图。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供一种氧化物固态电解质、全固态锂离子电池及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处
所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]请参阅图1，图1为本专利技术提供的一种氧化物固态电解质的制备方法较佳实施例流程图，如图所示，其包括步骤：
[0030]S10、将初始氧化物固态电解质粉末、粘结剂、增塑剂、分散剂、二甲苯及醇类溶剂混合在一起并进行球磨处理后，再进行脱泡处理，制得混合浆料；
[0031]S20、采用流延法将所述混合浆料涂覆在基板上，干燥后形成膜片；
[0032]S30、将所述膜片放置到真空管式炉中先进行脱脂处理，然后进行烧结处理，制得所述氧化物固态电解质。
[0033]具体来讲，本专利技术采用流延法替代传统压片法，来制得厚度可控且更薄的固态电解质膜，从而具有更高的电导率，若需要厚度较厚的电解质膜可通过多片薄膜层压烧结获取；进一步地，采用流延法制作固态电解质膜时的技术难点在于虽然控制了膜的厚度，但在烧结时过薄的电解质片不易于成瓷，本专利技术则采用在低速率升温环境下脱脂的方式，使得电解质先脱脂再烧结，这样更容易成瓷，且形成的电解质片机械性功能更强。
[0034]在一些实施方式中，所述初始氧化物固态电解质粉末为LLZTO固态电解质粉末、Ta掺杂的LLZTO固态电解质粉末和LAGP固态电解质粉末中的一种，但不限于此。优选地，所述初始氧化物固态电解质粉末为Ta掺杂的LLZTO固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化物固态电解质的制备方法，其特征在于，包括步骤：将初始氧化物固态电解质粉末、粘结剂、增塑剂、分散剂、二甲苯及醇类溶剂混合在一起并进行球磨处理后，再进行脱泡处理，制得混合浆料；采用流延法将所述混合浆料涂覆在基板上，干燥后形成膜片；将所述膜片放置到真空管式炉中先进行脱脂处理，然后进行烧结处理，制得所述氧化物固态电解质。2.根据权利要求1所述氧化物固态电解质的制备方法，其特征在于，所述初始氧化物固态电解质粉末为LLZTO固态电解质粉末、Ta掺杂的LLZTO固态电解质粉末和LAGP固态电解质粉末中的一种。3.根据权利要求1所述氧化物固态电解质的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为PVB，所述增塑剂为BBP，所述分散剂为鱼油。4.根据权利要求1所述氧化物固态电解质的制备方法，其特征在于，所述膜片的厚度为100
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120μm。5.根据权利要求1所述氧化物固态电解质的制备方法，其特征在于，将所述膜片放置到真空管式炉中先进行脱脂处理的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令兵，代宝鑫，何宇，周曼，张玲，刘凯歌，项炳锡，翟剑庞，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：发明
国别省市：