[发明专利]一种固态氧化物电解质、其制备方法和在锂离子电池用的应用

说明书

本发明公开了一种固态氧化物电解质、其制备方法和在锂离子电池用的应用。所述方法包括如下步骤：(1)Li盐、含La材料、含Zr材料和含Ta材料混合，得到混合材料；(2)将所述混合材料进行第一烧结，将部分烧结后得到的材料进行初步塑形，得到定型材料，然后将所述定型材料与剩余烧结后得到的材料混合，进行第二烧结，得到定型后的LLZTO；(3)将步骤(2)得到的LLZTO与热塑性树脂混合，得到固态氧化物电解质。所述方法制备的固态氧化物电解质材料可达到几微米到几毫米的厚度，具有较好的柔韧性，可塑成各种形式；且保持了LLZTO氧化物作为电解质时的离子导电率。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种固态氧化物电解质、其制备方法和在锂离子电池用的应用。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、输出电压高、无记忆效应和环境友好等优点，被广泛的应用于电子及能源动力行业。目前，锂离子电池行业正在向着全固态锂电池方向发展，对比与第一代电解液型锂离子电池的局限性和安全性，固态电解质则改善了电解液型锂离子电池的安全性和局限性，并且成为了新市场的主流。但是现阶段的LLZTO氧化物电解质韧性低，不易塑形，市场上利用率不高，不易量产。在保证电池性能、安全、电导率的情况下，提高电解质的韧性，成为了现阶段有待解决的问题。

CN104638295B公开了一种复合电解质片的制备方法，所述方法包括：先进行蜂窝氧化铝片的制备，将氧化铝粉、叔丁醇、粘结剂、分散剂和去离子水混合球磨，注入模具中凝固，真空冷冻干燥，烧结、切割得到蜂窝氧化铝片；然后进行LLZTO浆料的制备，称量碳酸锂、氧化镧、氧化锆和氧化钽，加乙醇球磨后烘干得到预混料，热处理得到预烧粉，将预烧粉、乙二醇独乙醚、粘结剂和三油酸甘油酯混合球磨，得到LLZTO浆料；最后进行“蜂窝氧化铝支撑LLZTO薄膜”复合电解质片的制备，将LLZTO浆料涂抹在蜂窝氧化铝片的一面，自然干燥后置于坩埚盖烧结，即得复合电解质片。但是所述方法制备过程复杂，且得到的电解质材料韧性较差。

CN110176627A公开了可抑制锂枝晶的锂镧锆氧基固体电解质材料及其制备方法和应用。所述可抑制锂枝晶的锂镧锆氧基固体电解质材料包括内核和包覆在所述内核表面的包覆层，所述内核为锂镧锆氧基固体电解质(LLZO)，所述包覆层材料为含锂氧化物和/或非氧化型含锂化合物。但是所述方法得到的电解质材料韧性较差。

因此，本领域需要开发出一种新型锂离子电池固态电解质，其具有较好的电化学性能，且具有较好的韧性，易塑性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固态氧化物电解质、其制备方法和在锂离子电池用的应用。现有的LLZTO制成固态氧化物电解质的厚度只能在毫米级，且硬度比较强，应用范围有局限性。本发明所述方法制备的固态电解质材料可达到几微米到几毫米的厚度，具有较好的柔韧性，可塑成各种形式，且具有较好的电化学性能。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种固态氧化物电解质的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)Li盐、含La材料、含Zr材料和含Ta材料混合，得到混合材料；

(2)将所述混合材料进行第一烧结，将部分烧结后得到的材料进行初步塑形，得到定型材料，然后将所述定型材料与剩余烧结后得到的材料混合，进行第二烧结，得到定型后的LLZTO；

(3)将步骤(2)得到的LLZTO与热塑性树脂混合，得到固态氧化物电解质。

本发明将所述定型材料与剩余烧结后得到的材料混合，进行第二烧结，可以除去定型材料内部的杂质，有益于提升固态氧化物电解质的电化学性能，然后取出定型的材料，即得到定型后的LLZTO，然后在LLZTO粉末中掺杂热塑性树脂类聚合物，利用高分子聚合物的流动性改善LLZTO氧化物的柔韧性差的缺点，提高了固态电解质的韧性，且保持了LLZTO氧化物作为电解质时的离子导电率。