一种陶瓷型固体电解质及其制备方法和应用技术

本发明专利技术特别涉及一种陶瓷型固体电解质及其制备方法和应用，属于锂离子电池技术领域，方法包括：将原料进行混合，得到混合物；将所述混合物进行烘干，后进行熔融、淬火，得到陶瓷渣；将所述陶瓷渣进行破碎，得到陶瓷粉；将所述陶瓷粉进行成型，后进行晶化，得到陶瓷型固体电解质；先利用熔融淬火得到陶瓷渣，球磨成粉能有效地消除本身所存在的内应力，再利用普通的烧结就能完成晶化过程并同时压制成型，通过消除陶瓷渣的内应力，避免产生裂纹，进而保证了产品的电导率。了产品的电导率。了产品的电导率。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷型固体电解质及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，特别涉及一种陶瓷型固体电解质及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]全固体电池由于热稳定性高、安全性能好近年来受到广泛关注，被认为是下一代锂离子电池的重点发展方向。全固体电池的核心是固体电解质，而固体电解质的重点问题在于其相对较低的离子导电率，一般可将之分为氧化物固体电解质和硫化物固体电解质。硫化物固体电解质常具有较高的离子导电率，但由于具有较高的吸湿性，其环境稳定性较差，对于实际商业化应用仍有很大一段距离。目前研究较多的是氧化物固体电解质体系，其中具有NASICON结构的陶瓷型LiZr2(PO4)3(LZP)由于较广的电化学窗口、较高的离子导电率而受到广泛关注。
[0003]传统制备玻璃陶瓷的方法即将原料称量混合，高温下熔融后倒入预热好的钢板上制备成玻璃片，再在不同温度、时间下完成晶化得到玻璃陶瓷。该方法制备的玻璃陶瓷的离子电导率较低。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种陶瓷型固体电解质及其制备方法和应用，以解决目前玻璃陶瓷的离子电导率较低的问题。
[0005]本专利技术实施例提供了一种陶瓷型固体电解质的制备方法，所述方法包括：
[0006]将原料进行混合，得到混合物；
[0007]将所述混合物进行烘干，后进行熔融、淬火，得到陶瓷渣；
[0008]将所述陶瓷渣进行破碎，得到陶瓷粉；
[0009]将所述陶瓷粉进行成型，后进行晶化，得到陶瓷型固体电解质。
[0010]可选的，所述将所述陶瓷渣进行破碎，得到陶瓷粉，具体包括：
[0011]将所述陶瓷渣进行研磨，得到研磨粉；
[0012]将所述研磨粉进行湿法球磨，后进行烘干，得到陶瓷粉。
[0013]可选的，所述熔融的温度为1125℃
‑
1250℃，所述熔融的时间为10h
‑
14h。
[0014]可选的，所述成型采用压模成型，所述压模成型的压力为8MPa
‑
12MPa。
[0015]可选的，所述晶化在母粉包埋的情况下进行。
[0016]可选的，所述晶化的升温速率为1℃/min
‑
3℃/min，所述晶化的保温温度为1100℃
‑
1250℃，所述晶化的时间为20h
‑
28h。
[0017]可选的，所述原料包括Li2OH
·
H2O、Fe2O3、ZrO2和H3PO4，所述Li2OH
·
H2O、Fe2O3、ZrO2和H3PO4的摩尔比为1
‑
1.1：0
‑
0.1：1.9
‑
2：1。
[0018]基于同一专利技术构思，本专利技术实施例还提供了一种陶瓷型固体电解质，所述电解质采用如上所述的陶瓷型固体电解质的制备方法制得。
[0019]可选的，所述电解质的晶粒尺寸≥0.2μm。
[0020]基于同一专利技术构思，本专利技术实施例还提供了一种全固态电池，所述全固态电池包括如上所述的陶瓷型固体电解质。
[0021]本专利技术实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0022]本专利技术实施例提供的陶瓷型固体电解质的制备方法，先利用熔融淬火得到陶瓷渣，球磨成粉能有效地消除本身所存在的内应力，再利用普通的烧结就能完成晶化过程并同时压制成型，通过消除陶瓷渣的内应力，避免产生裂纹，进而保证了产品的电导率。
[0023]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0025]图1是本专利技术实施例提供的方法的流程图；
[0026]图2是本专利技术实施例1提供的产物的X射线衍射图谱；
[0027]图3是本专利技术实施例5提供的产物的交流阻抗测试图。
具体实施方式
[0028]下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本专利技术，本专利技术的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。
[0029]在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
[0030]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0031]本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
[0032]申请人在专利技术过程中发现：传统制备玻璃陶瓷的方法即将原料称量混合，高温下熔融后倒入预热好的钢板上制备成玻璃片，再在不同温度、时间下完成晶化得到玻璃陶瓷。此过程中玻璃片的内应力难以完全消除，容易产生微裂纹，对于电导率也有很大影响，此外，长时间的热处理时间容易造成偏析相的产生进一步阻碍离子传导。
[0033]因此本申请的目的在于提供一种陶瓷型固体电解质及其制备方法和应用，以解决目前的方法制备的玻璃陶瓷的离子电导率较低的问题。
[0034]根据本专利技术一种典型的实施方式，提供了一种陶瓷型固体电解质的制备方法，所述方法包括：
[0035]S1.将原料进行混合，得到混合物；
[0036]在一些实施例中，原料包括Li2OH
·
H2O、Fe2O3、ZrO2和H3PO4，所述Li2OH
·
H2O、Fe2O3、ZrO2和H3PO4的摩尔比为1
‑
1.1：0
‑
0.1：1.9
‑
2：1。需要说明的是，在其他的实施例中，本领域技术人员可以根据需要选择其他的NASICON结构的陶瓷型LiM2(PO4)3的原料，其中M可以为Zr、Ge、Mg和Al等。
[0037]控制Li2OH
·
H2O、Fe2O3、ZrO2和H3PO4，所述Li2OH
·
H2O、Fe2O3、ZrO2和H3PO4的摩尔比为1
‑
1.1：0
‑
0.1：1.9
‑
2：1是为了保证烧结后形成LiM2(PO4)3结构。
[0038]本实施例中，原料在混合前先进行预处理，具体而言，预处理包括：称取Li2OH
·
H2O、Fe2O3、ZrO2粉料以及量取H3PO4，将Fe2O3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷型固体电解质的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将原料进行混合，得到混合物；将所述混合物进行烘干，后进行熔融、淬火，得到陶瓷渣；将所述陶瓷渣进行破碎，以消除所述陶瓷渣的内应力，得到陶瓷粉；将所述陶瓷粉进行成型，后进行晶化，得到陶瓷型固体电解质。2.根据权利要求1所述的陶瓷型固体电解质的制备方法，其特征在于，所述将所述陶瓷渣进行破碎，得到陶瓷粉，具体包括：将所述陶瓷渣进行研磨，得到研磨粉；将所述研磨粉进行湿法球磨，后进行烘干，得到陶瓷粉。3.根据权利要求1所述的陶瓷型固体电解质的制备方法，其特征在于，所述熔融的温度为1125℃
‑
1250℃，所述熔融的时间为10h
‑
14h。4.根据权利要求1所述的陶瓷型固体电解质的制备方法，其特征在于，所述成型采用压模成型，所述压模成型的压力为8MPa
‑
12MPa。5.根据权利要求1所述的陶瓷型固体电解质的制备方法，其特征在于，所述晶化在母粉包埋的情况下进行。6.根据权利要求1所述的陶瓷型固体电解质的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚钰，刘敏，龚静怡，胡远森，端木凡昌，
申请(专利权)人：东风汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：