一种固态电解质及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种固态电解质，所述固态电解质为

【技术实现步骤摘要】
一种固态电解质及其制备方法


[0001]本专利技术涉及材料领域，具体涉及一种固态电解质及其制备方法
。

技术介绍

[0002]基于固态电解质的全固态锂离子电池是下一代锂离子电池尤其是动力电池的主要发展方向，有潜力提高高压阴极材料和锂金属阳极的能量密度，同时可解决传统锂离子电池的安全性问题
。
作为全固态锂离子电池的关键组成部分，固态电解质必须具有室温离子电导率高
、
电化学窗口宽
、
成本低
、
环境友好等特点，才能满足电池应用的要求
。
[0003]卤化物固体电解质由于其兼具优异变形性
、
高压正极稳定性和较高锂离子电导率等优势而被广泛关注
。
然而
,
目前报道的卤化物电解质中仅有
Li3ScCl6，
Li3YCl6，
Li3InCl6和
Li3HoCl6等少数含稀土金属的电解质，具有超过
10
‑3s/cm
的室温离子电导率
。
但是较高的原料成本以及普遍较低的室温离子电导率极大地限制了卤化物电解质大规模的实际应用
。
并且基于
UCl3型结构的镧系卤化物固态电解质具有不同于传统的六方密排
(
如
Li3YCl6和
Li3HoCl6)
和立方密排
(
如
Li3ScCl6和
Li3InCl6)
类型的非密排阴离子晶格
。
在
UCl3型结构的镧系卤化物固态电解质晶格中，由
[UCl9]相邻的六列共边三角棱镜包围，为
Li
+
的传导提供了丰富的八面体位点
。
然而，晶格中只有现有的一维通道容易受到通道阻塞的影响，导致离子扩散率低
。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中的问题，公开了一种固态电解质，本专利技术获得固态电解质具有较好的离子电导率
、
良好的电化学稳定性
、
优良的机械性能，将本专利技术获得固态电解质用于电池中，能提升电池的电性能
。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术提供的一种固态电解质，所述固态电解质为
Li3‑
x+2y
Zr
x
‑
y
Ca
y
Ce5‑
x
Cl
18
，其中
0<x
＜3，
y<x
，且
x
‑
2y<3
，
y≥0
，其中
Li
表示锂元素
、Zr
表示锆元素
、Ca
表示钙元素
、Ce
表示铈元素
、Cl
表示氯元素
。
[0007]作为进一步方案，所述固态电解质为
Li3‑
x+2y
Zr
x
‑
y
Ca
y
Ce5‑
x
Cl
18
，其中
0<x
＜3，
y<x
，且
x
‑
2y<3
，
y>0
，其中
Li
表示锂元素
、Zr
表示锆元素
、Ca
表示钙元素
、Ce
表示铈元素
、Cl
表示氯元素
。
[0008]作为进一步方案，所述固态电解质为
Li3‑
x+2y
Zr
x
‑
y
Ca
y
Ce5‑
x
Cl
18
，其中
1.2<x
＜
1.5
，
y<x
，且
x
‑
2y<3
，
y>0
，
0.9
＜
x
‑
y
＜
0.98
，其中
Li
表示锂元素
、Zr
表示锆元素
、Ca
表示钙元素
、Ce
表示铈元素
、Cl
表示氯元素
。
[0009]作为进一步方案，所述固态电解质为
CeCl3晶格的六方相结构
。
[0010]本专利技术还提供了所述固态电解质的制备方法，所述制备方法包括：
[0011]根据固态电解质中的化学计量分别称取锂源材料
、
锆源材料
、
钙源材料
、
铈源材料和氯源材料，其中，锂源材料以锂元素计
、
锆源材料以锆元素计
、
钙源材料以钙元素计
、
铈源
材料以铈元素计，氯源材料以氯元素计，混合，球磨，获得本专利技术的固态电解质
。
[0012]作为进一步方案，所述球磨的环境为真空或惰性气氛下
。
[0013]作为更进一步方案，所述惰性气氛包括氮气
、
氩气中的一种或多种
。
[0014]作为进一步方案，所述球磨的方式包括干磨工艺
。
在本专利技术中，本领域技术人员可以根据实际情况选择其他的球磨的方式，只要能达到技术效果
。
[0015]作为进一步方案，所述球磨为两步球磨，球磨的球料质量比为
(35
‑
55):1
，第一次球磨的转速为
50r/min
‑
150r/min
，第一次球磨时间为
1h
‑
2h
；第二次球磨的转速为
550r/min
‑
600r/min
，第二次球磨时间为
25h
‑
45h。
[0016]作为进一步方案，所述锂源材料包括氯化锂
、
硝酸锂
、
醋酸锂
、
碳酸锂
、
氮化锂
、
磷酸锂
、
锰酸锂
、
金属锂
、
丁基锂
、
苯基锂中的一种或多种
。
[0017]作为进一步方案，所述锆源材料包括氧化锆
、
硝酸锆
、
氢氧化锆中的一种或多种
。
[0018]作为进一步方案，所述钙源材料包括氯化钙
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种固态电解质，其特征在于，所述固态电解质为
Li3‑
x+2y
Zr
x
‑
y
Ca
y
Ce5‑
x
Cl
18
，其中
0<x
＜3，
y<x
，且
x
‑
2y<3
，
y≥0
，其中
Li
表示锂元素
、Zr
表示锆元素
、Ca
表示钙元素
、Ce
表示铈元素
、Cl
表示氯元素
。2.
根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述固态电解质为
Li3‑
x+2y
Zr
x
‑
y
Ca
y
Ce5‑
x
Cl
18
，其中
0<x
＜3，
y<x
，且
x
‑
2y<3
，
y>0
，其中
Li
表示锂元素
、Zr
表示锆元素
、Ca
表示钙元素
、Ce
表示铈元素
、Cl
表示氯元素
。3.
根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述固态电解质为
Li3‑
x+2y
Zr
x
‑
y
Ca
y
Ce5‑
x
Cl
18
，其中
1.2<x
＜
1.5
，
y<x
，且
x
‑
2y<3
，
y>0
，
0.9
＜
x
‑
y
＜
0.98
，其中
Li
表示锂元素
、Zr
表示锆元素
、Ca
表示钙元素
、Ce
表示铈元素
、Cl
表示氯元素
。4.
根据权利要求1所述的固态电解质，其特征在于，所述固态电解质以衍射角2θ
表示的
X
射线粉末衍射图谱中，具有
13.6
°±
0.5
°
，
23.8
°±
0.5
°
，
24.8

【专利技术属性】
技术研发人员：张永杰，曹文卓，闫昭，李婷，
申请(专利权)人：宜宾南木纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：