[发明专利]一种锂镧锆钽氧固态电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种锂镧锆钽氧固态电解质及其制备方法和应用。所述方法包括以下步骤：将锂源、锆源、镧源、钽源、助烧剂和第一溶剂混合，干燥后进行烧结，将得到的烧结产物与第二溶剂混合并进行陶瓷膜洗涤，得到所述锂镧锆钽氧固态电解质。本发明提供的制备方法对批量化制备的锂镧锆钽氧材料进行高纯化处理，可以有效降低PH值、碱含量、铁等磁性元素含量，氯离子和硫酸根离子有效除去，从而使得材料可直接用于固态电池领域，同时锂离子电导率的提高，有益于固态电池性能的提升。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种锂镧锆钽氧固态电解质及其制备方法和应用。

背景技术

传统燃油汽车的大规模使用被认为是导致石油资源的逐渐枯竭，温室效应日益增加的原因之一。针对上述问题，国内外汽车厂商和机构推出正在逐步采用电动汽车取代传统燃油汽车。液态锂离子电池由于其能量密度高、循环寿命长等优点被汽车厂商采用为电池汽车的主要动力电源。随着电动汽车行业的日益发展，目前液态锂离子电池逐步满足不了要求，如里程要求、安全要求等。目前搭载锂电池的电动汽车出现了起火燃烧等问题，引起上述安全问题的主要原因在于锂电池中液态电解液的使用。

相比于液态电解液，固态电解质得益于其高安全、高能量密度的优点逐渐引起电动车行业的关注。在这些固态电解质中石榴石结构的锂镧锆钽氧具有室温锂离子电导率高和对锂金属和空气的稳定性被认为是有望商业应用的材料。现阶段对锂镧锆钽氧的制备与研究主要集中在实验室中，这严重制约了其用于商业化的进展，目前也有部分企业开始开发批量化制备。从克级到批量化级制备这其中有许多的问题需要解决和优化，包括前驱体混料工艺，烧结工艺，材料后续处理等。

对于固相高温烧结法批量化制备锂镧锆钽氧粉体，目前存在表面含有残余的杂物如氯离子、铁元素等磁性杂物，继而可能导致浆料凝胶、离子电导率低的问题，从而影响后续该电解质材料在固态电池领域使用。

CN111211272A公开了一种涂层隔膜、涂覆浆料和制备方法，该方案中锂镧锆钽氧采用以下方法制备，1)将氢氧化锂、氧化镧、氧化锆、氧化钽加入异丙醇，分散均匀，得到混合物A；2)将混合物A加入球磨机，进行球磨；3)将球磨后的混合物A烘干，再进行研磨；4)将研磨后的混合物A烧结4-6h，则得到烧结粉末；5)使用清洗剂对烧结粉末进行清洗；6)清洗完成后，用100-120℃干燥4-8h，获得所述锂镧锆钽氧。

CN112289931A公开了一种忆阻器的制备方法、忆阻器及存储器件。该方案公开了制备LLZTO固态电解质的方法包括：将LiOH·H₂O、La₂O₃、Ta₂O₅及ZrO₂混合得到锂镧锆钽氧固体粉末；对所述锂镧锆钽氧固体粉末进行球磨处理；将球磨处理后的锂镧锆钽氧固体粉末进行高温处理，得到LLZTO固态电解质。

但是上述方法均存在锂镧锆钽氧中存在杂质，影响后续作为固态电解质进行使用的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种锂镧锆钽氧固态电解质及其制备方法和应用。本发明提供的方法可对批量化制备的锂镧锆钽氧材料进行高纯化处理，从而使得材料可直接用于固态电池领域，同时锂离子电导率的提高，有益于固态电池性能的提升。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种锂镧锆钽氧固态电解质的制备方法，所述方法包括以下步骤：将锂源、锆源、镧源、钽源、助烧剂和第一溶剂混合，干燥后进行烧结，将得到的烧结产物与第二溶剂混合并进行陶瓷膜洗涤，得到所述锂镧锆钽氧固态电解质。