二硫化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料及其制备方法技术

本发明专利技术实施例涉及一种二硫化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料及其制备方法。所述制备方法包括：将四硫代钼酸铵溶于纯水中溶解，得到四硫代钼酸铵溶液；将锂镧锆氧固态电解质加入四硫代钼酸铵溶液中，超声分散、搅拌制成浆液；将浆液喷雾干燥成干燥的粉末；将所述粉末在氢气混合保护气的气氛中进行热处理，得到二氧化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料。二氧化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料。二氧化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料。

【技术实现步骤摘要】
二硫化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池材料
，尤其涉及一种二硫化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]化石燃料占世界能源需求的大部分，包括电力。但化石燃料正在耗尽，并且燃烧化石燃料也会导致二氧化碳和其他有毒氮氧化物等污染物直接排放到大气中。全球有向更清洁的可再生能源转变的需求。但是像风能和太阳能这样的可再生能源其主要来源是间歇性的——风不是一直在吹，晚上也没有阳光。因此，先进的能源储存系统需要更有效地利用可再生、间歇性的能源。自从1991年索尼公司将锂离子电池商业化以来，它对现代社会产生了深远的影响，为许多便携式电子设备和家用电器提供了动力。但是，在电动汽车中使用该电池仍然需要对最先进的锂离子技术的容量和安全性方面进行实质性的改进。
[0003]锂金属负极具有比目前商业使用的石墨负极有着更高的理论容量，但是锂金属负极仍然存在技术障碍。例如，在液态电池中，锂枝晶可能会生长，导致电池短路，甚至引发火灾和爆炸。相比而言，固态无机电解质明显更安全，石榴石型陶瓷Li7La3Zr2O
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——锂镧锆氧LLZO，现在被广泛认为是一种有前途的固态电解质材料，因为它具有高离子导电性以及与锂金属的相容性。然而，脆性LLZO电解质与电极材料之间的物理接触不良，导致其界面电阻高，极大地限制了其在全固态锂金属电池中的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种二硫化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料及其制备方法，有效改善界面接触，降低界面电阻，阻止了电解液对LLZO的破坏，同时，二硫化钼包覆层与锂离子反应可部分生成LixMoS2(其中x在0.5
‑
1之间)，有助于提高离子电导率。
[0005]为此，第一方面，本专利技术实施例提供了一种硫化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料的制备方法，包括：
[0006]将四硫代钼酸铵溶于纯水中溶解，得到四硫代钼酸铵溶液；
[0007]将锂镧锆氧固态电解质加入四硫代钼酸铵溶液中，超声分散、搅拌制成浆液；
[0008]将浆液喷雾干燥成干燥的粉末；
[0009]将所述粉末在氢气混合保护气的气氛中进行热处理，得到二氧化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料。
[0010]优选的，所述四硫代钼酸铵溶液的浓度为0.1wt％
‑
1wt％，所述四硫代钼酸铵与锂镧锆氧固态电解质的质量比为1.625:1000
‑
8.125:100。
[0011]优选的，所述超声分散的时间为5
‑
30min，搅拌时间为1
‑
12小时。
[0012]优选的，所述喷雾干燥的设备的进口温度为250
‑
280℃，出口温度为100
‑
200℃。
[0013]优选的，所述氢气混合保护气的气氛包括：氢气和氩气，其中氢气所占体积比为10％
‑
20％。
[0014]优选的，所述热处理的设备包括箱式炉、管式炉、辊道窖、推板窑和回转炉中的一种。
[0015]优选的，所述热处理的升温速率为0.1
‑
20℃/min，热处理的温度为350℃
‑
400℃，保温时间为1
‑
24小时，所述热处理后自然降至室温。
[0016]第二方面，本专利技术实施例提出了一种上述第一方面制备方法获得的硫化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料，所述二硫化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料为核壳结构，内核为锂镧锆氧，外层为二硫化钼层；所述二硫化钼层为紧密排列的纳米二硫化钼颗粒构成。
[0017]优选的，所述二硫化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料为球形、类球形、片状、针状或无规则形状中的一种或者多种，粒径大小为10nm
‑
10μm；其中，所述二硫化钼层的含量为0.1％
‑
5％。
[0018]第三方面，本专利技术实施例提出了一种锂电池，包括上述第二方面所述的二硫化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料。
[0019]本专利技术实施例提供的二硫化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料的制备方法，以四硫代钼酸铵为前躯体与锂镧锆氧固态电解质通过超声分散制备浆液，再经过喷雾干燥和热处理，得到二氧化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料。通过以上方法获得的二氧化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料，能够有效改善固态电解质材料和电极材料之间的界面接触，降低界面电阻，有效阻止电解液对LLZO的破坏；同时，二硫化钼包覆层与锂离子反应可部分生成LixMoS2(其中x在0.5
‑
1之间)，有助于提高离子电导率。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例提出的二氧化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料的制备方法流程图。
具体实施方式
[0021]下面通过附图和具体的实施例，对本专利技术进行进一步的说明，但应当理解为这些实施例仅仅是用于更详细说明之用，而不应理解为用以任何形式限制本专利技术，即并不意于限制本专利技术的保护范围。
[0022]本专利技术实施例提供了一种二氧化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料，如图1所示，主要步骤包括：
[0023]步骤110，将四硫代钼酸铵溶于纯水中溶解，得到四硫代钼酸铵溶液；
[0024]步骤120，将锂镧锆氧固态电解质加入四硫代钼酸铵溶液中，超声分散、搅拌制成浆液；
[0025]四硫代钼酸铵溶液的浓度为0.1wt％
‑
1wt％，所加入的四硫代钼酸铵与锂镧锆氧固态电解质的质量比为1.625:1000
‑
8.125:100。
[0026]超声分散的时间为5
‑
30min，搅拌时间为1
‑
12小时。
[0027]步骤130，将浆液喷雾干燥成干燥的粉末；
[0028]喷雾干燥采用喷雾干燥机，设备的进口温度为250
‑
280℃，出口温度为100
‑
200℃。
[0029]步骤140，将粉末在氢气混合保护气的气氛中进行热处理，得到二氧化钼包覆锂镧
锆氧复合固态电解质材料。
[0030]氢气混合保护气的气氛包括：氢气和氩气，其中氢气所占体积比为10％
‑
20％。
[0031]热处理的设备包括箱式炉、管式炉、辊道窖、推板窑和回转炉中的一种。
[0032]热处理的升温速率为0.1
‑
20℃/min，热处理的温度为350℃
‑
400℃，保温时间为1
‑
24小时，热处理后自然降至室温。
[0033]通过上述方法获得的二硫化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料为核壳结构，内核为锂镧锆氧，外层为二硫化钼层；二硫化钼层为紧密排列的纳米二硫化钼颗粒构成；二硫化钼层的含量为0.1％
‑
5％。所得的二硫化钼包覆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将四硫代钼酸铵溶于纯水中溶解，得到四硫代钼酸铵溶液；将锂镧锆氧固态电解质加入四硫代钼酸铵溶液中，超声分散、搅拌制成浆液；将浆液喷雾干燥成干燥的粉末；将所述粉末在氢气混合保护气的气氛中进行热处理，得到二氧化钼包覆锂镧锆氧复合固态电解质材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述四硫代钼酸铵溶液的浓度为0.1wt％
‑
1wt％，所述四硫代钼酸铵与锂镧锆氧固态电解质的质量比为1.625:1000
‑
8.125:100。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超声分散的时间为5
‑
30min，搅拌时间为1
‑
12小时。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥的设备的进口温度为250
‑
280℃，出口温度为100
‑
200℃。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氢气混合保护气的气氛包括：氢气和氩气，其中氢气所占体积比为10％
‑
20％。...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈德赟，申彤，李婷，曹文卓，施雅铃，张新华，
申请(专利权)人：南木纳米科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：