[发明专利]一种传导钾离子的固态电解质、制备方法及钾固态电池

权利要求书

1.一种传导钾离子的固态电解质，其特征在于，所述固态电解质的化学表达式为：K1-1/2xMg_xTi_2-xO₄；其中，0.3x0.5；所述K1-1/2xMg_xTi_2-xO₄为层状纤铁矿钛酸盐，其中，Mg占据主层的八面体位置，主层的晶体结构由共棱和共顶角的[MgO₂]八面体连接而成，K⁺为层间碱金属离子，Mg²⁺作为阳离子的掺杂，使得晶格中产生大量的空位；

固体电解质的制备方法包括以下步骤：

步骤(1)，称取一定量的含钾化合物A、钛酸钾、钛酸镁和含镁化合物B进行混合；含钾化合物A、钛酸钾、钛酸镁和含镁化合物B的摩尔比为(0.1-0.2):(0.05-0.1):(0.05-0.1):(0.1-0.2)；所述含钾化合物A为碳酸钾或氢氧化钾中的至少一种；所述含镁化合物B包括：氧化镁、氢氧化镁和碳酸镁中的一种或多种；

步骤(2)，向所述步骤(1)中的混合物中加入适量溶剂，研磨一段时间后得到混合粉，并对所述混合粉依次进行干燥和初次烧结处理，初次烧结的温度为1000-1400℃；

步骤(3)，将所述步骤(2)中得到的初次烧结产物冷却到室温之后，进行研磨、成型操作，然后再将其进行二次烧结，二次烧结的温度为800-1000℃，得到固态电解质钛酸镁钾。

2.一种利用如权利要求1所述的传导钾离子的固态电解质制备的钾固态电池。

3.一种如权利要求1至2中任一项所述的传导钾离子的固态电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)，称取一定量的含钾化合物A、钛酸钾、钛酸镁和含镁化合物B进行混合；含钾化合物A、钛酸钾、钛酸镁和含镁化合物B的摩尔比为(0.1-0.2):(0.05-0.1):(0.05-0.1):(0.1-0.2)；所述含钾化合物A为碳酸钾或氢氧化钾中的至少一种；所述含镁化合物B包括：氧化镁、氢氧化镁和碳酸镁中的一种或多种；

步骤(2)，向所述步骤(1)中的混合物中加入适量溶剂，研磨一段时间后得到混合粉，并对所述混合粉依次进行干燥和初次烧结处理，初次烧结的温度为1000-1400℃；

将所述步骤(2)中得到的初次烧结产物冷却到室温之后，进行研磨、成型操作，然后再将其进行二次烧结，二次烧结的温度为800-1000℃，得到固态电解质钛酸镁钾。

4.根据权利要求3所述的传导钾离子的固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述混合物与所述溶剂的料液比为1:(2-4)。

5.根据权利要求3所述的传导钾离子的固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对所述混合粉进行干燥的温度为60-80℃，干燥的时间为10-20h；

所述步骤(2)中，初次烧结的保温时间为2-6h。

6.根据权利要求5所述的传导钾离子的固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，二次烧结的保温时间为2-6h。