【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池材料，特别涉及一种多离子通路固态电解质及其制备方法和应用。
技术介绍
1、众所周知，动力电池是新能源汽车的核心部分，其中锂离子电池在成本、能量密度方面具有明显的优势，能够大幅度提升新能源汽车经济性和使用的便利性，在动力电池领域占统治地位。但近期新能源汽车的安全事件时有发生，究其根本原因，现在的溶液型电解液为易燃有机物体系，且电化学窗口窄，采用通常的改进方法无法彻底解决。采用固态电解质具有电化学窗口宽，热稳定性高，不仅可以从根本上解决锂离子电池的安全性问题，同时大大简化制造封装工艺，提高电池的能量密度(在现有正负极体系下比能量密度可以提升20％～50％)、可靠性和设计自由度。
2、固态电解质是锂离子固态电池的核心，其直接决定了锂离子固态电池倍率性能、安全性能和循环性能等关键性能。现有固态电解质体系从结构上分无机锂离子导体包含氧化物结构(石榴石结构、钙钛矿结构、nasicon、lisicon)、硫化物、氢化物以及锂的卤化物结构等。但是现有的固态电解质结构较单一，在目前对锂电池的能量密度、安全性要求越来越高的今天，对固态电解质也提出了越来越高的要求，
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供了一种多离子通路固态电解质及其制备方法和应用,通过将固态电解质材料与导电剂一起研磨并用喷雾干燥的方式得到形状规则和大小均一性高的材料颗粒，该颗粒内部构建了通畅的多通路锂离子传输通道,能使电流密度分布更均匀,从而降低了电池极化,显著改善了电池低温循环性能。
2、
3、所述固态电解质颗粒包括：锂的氧化物固态电解质、锂的硫化物固态电解质、锂的氢化物固态电解质或锂的卤化物固态电解质中的一种或多种；
4、所述导电材料包括：石墨导电材料、导电炭黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种；
5、所述多离子通路固态电解质由所述固态电解质颗粒和导电材料复合而成，使所述多离子通路固态电解质的内部构建了多条锂离子传输通道；
6、所述固态电解质颗粒占所述多离子通路固态电解质的质量百分比为10％-85％；
7、所述导电材料占所述多离子通路固态电解质的质量百分比为0.01％-5％；
8、所述多离子通路固态电解质的比表面积在5m2/g-1000m2/g之间；所述多离子通路固态电解质的粒径dv50在100nm-10000nm之间。
9、优选的，所述锂的氧化物固态电解质包括：石榴石型锂的氧化物固态电解质、钙钛矿型锂的氧化物固态电解质、nasicon型锂的氧化物固态电解质、lisicon型锂的氧化物固态电解质中的一种或多种；
10、所述石榴石型锂的氧化物固态电解质包括：li7la3zr2o12；
11、所述钙钛矿型锂的氧化物固态电解质包括:li3.3la0.56tio3；
12、所述nasicon型锂的氧化物固态电解质包括:liti2(po4)3；
13、所述lisicon型锂的氧化物固态电解质包括:li14zn(geo4)4；
14、所述锂的硫化物固态电解质包括：li2s-p2s5；
15、所述锂的氢化物固态电解质包括：libh4、libh4-linh2、linh2、li3alh6、li2nh、libh4-lix中的一种或多种，其中x包括ci、br、i中的一种；
16、所述锂的卤化物固态电解质包括：lil、尖晶石型li2zni4、li3ocl中的一种或多种；
17、所述石墨导电材料包括:ks-6、ks-15、sfg-6、sfg-15中的一种或多种；
18、所述导电炭黑包括:乙炔黑、super p、super s、350g、碳纤维vgcf、科琴黑、活性炭中的一种或多种。
19、优选的，所述多离子通路固态电解质的比表面积在10m2/g-100m2/g之间；所述多离子通路固态电解质的粒径dv50在500nm-1500nm之间。
20、第二方面，本专利技术实施例提供了一种上述第一方面所述的掺杂导电材料的多离子通路固态电解质的制备方法，所述制备方法包括:
21、将溶剂、固态电解质颗粒、导电材料和分散剂按比例置于分散机中进行分散处理，得到混合物料；
22、将混合物料置于砂磨机中进行砂磨处理，使混合物料的固体物质的粒径dv50为1nm-1500nm，得到混合浆料；
23、将混合浆料经过除磁和超声分散之后，再通过喷雾干燥法进行喷雾造粒，得到掺杂导电材料的多离子通路固态电解质；
24、所述多离子通路固态电解质的比表面积5m2/g-1000m2/g之间；所述多离子通路固态电解质的粒径dv50在100nm-10000nm之间。
25、优选的，所述溶剂包括：去离子水、n-甲基吡咯烷酮、酒精、二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、异丙醇中的一种或多种混合；
26、所述固态电解质颗粒包括：锂的氧化物固态电解质、锂的硫化物固态电解质、锂的氢化物固态电解质或锂的卤化物固态电解质中的一种或多种；
27、所述导电材料包括：石墨导电剂、导电炭黑、石墨烯中的一种或多种；
28、所述分散剂包括：聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磷酸钠、六偏磷酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠或聚甲基丙烯酸盐中的一种或多种；
29、所述固态电解质颗粒与所述溶剂的质量比为[1：99]-[3：1]；
30、所述导电材料与所述固态电解质颗粒的质量比为[0.1：99]-[1：9]；
31、所述分散剂与所述固态电解质颗粒的质量比为[0.1：9]-[1：9]。
32、进一步优选的，所述固态电解质颗粒包括：所述锂的氧化物固态电解质包括：石榴石型锂的氧化物固态电解质、钙钛矿型锂的氧化物固态电解质、nasicon型锂的氧化物固态电解质、lisicon型锂的氧化物固态电解质中的一种或多种；
33、所述石榴石型锂的氧化物固态电解质包括：li7la3zr2o12；
34、所述钙钛矿型锂的氧化物固态电解质包括:li3.3la0.56tio3；
35、所述nasicon型锂的氧化物固态电解质包括:liti2(po4)3；
36、所述lisicon型锂的氧化物固态电解质包括:li14zn(geo4)4；
37、所述锂的硫化物固态电解质包括：li2s-p2s5；
38、所述锂的氢化物固态电解质包括：libh4、libh4-linh2、linh2、li3alh6、li2nh、libh4-lix中的一种或多种，其中x包括ci、br、i中的一种；
39、所述锂的卤化物固态电解质包括：lil、尖晶石型li2zni4、li3ocl中的一种或多种；
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【技术保护点】
1.一种掺杂导电材料的多离子通路固态电解质，其特征在于，所述多离子通路固态电解质包括:固态电解质颗粒和导电材料；
2.根据权利要求1所述的掺杂导电材料的多离子通路固态电解质，其特征在于，所述锂的氧化物固态电解质包括：石榴石型锂的氧化物固态电解质、钙钛矿型锂的氧化物固态电解质、NASICON型锂的氧化物固态电解质、LISICON型锂的氧化物固态电解质中的一种或多种；
3.根据权利要求1所述的掺杂导电材料的多离子通路固态电解质，其特征在于，所述多离子通路固态电解质的比表面积在10m2/g-100m2/g之间；所述多离子通路固态电解质的粒径Dv50在500nm-1500nm之间。
4.一种上述根据权利要求1-3任一所述的掺杂导电材料的多离子通路固态电解质的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括:
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括：去离子水、N-甲基吡咯烷酮、酒精、二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、异丙醇中的一种或多种混合；
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述固态电解质颗粒包括：所述锂的氧化物固态
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述离子通路固态电解质的比表面积10m2/g-100m2/g之间；所述离子通路固态电解质的粒径Dv50在500nm-1500nm之间；
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述分散处理具体包括：设置分散机的转速为500rmp/min-5000rmp/min，所述分散处理的时间为0.5小时-2小时；
9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括正极极片、负极极片和隔膜；其中，所述正极极片包含上述权利要求1-3任一所述的掺杂导电材料的多离子通路固态电解质；和/或所述负极极片包含上述权利要求1-3任一所述的掺杂导电材料的多离子通路固态电解质；和/或所述隔膜包含上述权利要求1-3任一所述的掺杂导电材料的多离子通路固态电解质。
...【技术特征摘要】
1.一种掺杂导电材料的多离子通路固态电解质，其特征在于，所述多离子通路固态电解质包括:固态电解质颗粒和导电材料；
2.根据权利要求1所述的掺杂导电材料的多离子通路固态电解质，其特征在于，所述锂的氧化物固态电解质包括：石榴石型锂的氧化物固态电解质、钙钛矿型锂的氧化物固态电解质、nasicon型锂的氧化物固态电解质、lisicon型锂的氧化物固态电解质中的一种或多种；
3.根据权利要求1所述的掺杂导电材料的多离子通路固态电解质，其特征在于，所述多离子通路固态电解质的比表面积在10m2/g-100m2/g之间；所述多离子通路固态电解质的粒径dv50在500nm-1500nm之间。
4.一种上述根据权利要求1-3任一所述的掺杂导电材料的多离子通路固态电解质的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括:
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括：去离子水、n-甲基吡咯烷酮、酒精、二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、异丙醇中的一种或多种混合；
6.根据权利要求5所述的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：史晶，石永明，
申请(专利权)人：溧阳天目先导电池材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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