[发明专利]一种制备陶瓷固态电解质的方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷固态电解质的一种制备方法，具体说，是涉及一种制备高致密且具有高离子电导率的石榴石结构的Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂（0≤x≤2）陶瓷固态电解质的方法，属于电池材料制备技术领域。

背景技术

锂电池是作为主要的二次电池之一，它由正极、负极、电解质、隔膜等部分组成。电解质作为锂电池的核心部分之一，其性能的好坏，直接决定了锂电池产品的最终性能指标。目前，商用化的锂电池主要采用有机液体以及聚合物电解质，其在高温和高压下的化学稳定性较差，因此在使用过程中存在着一定的安全性问题。陶瓷固态电解质在高温和高压下有较好的化学稳定性，在解决有机电解质的安全性问题方面具有很好的应用前景。石榴石结构的Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂是一种新型的陶瓷固态电解质，在室温下具有较高的离子电导率和较低的电子导电性，有望在未来的固态二次锂电池中得到实际应用。但目前关于Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂陶瓷电解质的制备方法主要为高温烧结法，该方法一般是将原料按化学计量比混合均匀后，低温煅烧得到陶瓷粉体，然后将其球磨至一定粒度，压成生坯，最后高温烧结成陶瓷。虽然该方法具有设备和工艺简单，制备条件容易控制，适合工业化生产等优点，但该方法存在的缺点是：在高温烧结过程中会发生Li₂O组分大量挥发，最终导致陶瓷的致密度较低。因此，到目前为止，石榴石结构的Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂陶瓷固态电解质还未实现在固态二次锂电池中的实际应用，研究一种可制备高致密且具有高离子电导率的石榴石结构的Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂陶瓷固态电解质的方法，将对实现其在固态二次锂电池中的工业应用具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种制备高致密且具有高离子电导率的石榴石结构的Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂陶瓷固态电解质的方法，以实现石榴石结构的Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂陶瓷固态电解质在固态二次锂电池中的工业应用。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种制备陶瓷固态电解质的方法，所述陶瓷固态电解质的组分为Li7_-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂，其中的0≤x≤2；其特征在于：采用液相烧结工艺，需向Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂陶瓷粉中添加含锂离子的液相烧结助剂，且液相烧结助剂与Li_7-xLa₃Zr_2-xTa_xO₁₂陶瓷粉的质量比为y：（1-y），其中：0＜y≤0.08。

作为一种优选方案，所述液相烧结助剂选用Li₂O、LiOH、Li₂CO₃、LiNO₃、Li₂SO₄或Li₃PO₄。

作为一种优选方案，所述的液相烧结工艺，包括如下步骤：