[发明专利]NASICON型锂离子固态电解质、制备方法及电池

说明书

本申请涉及一种NASICON型锂离子固态电解质的制备方法，其包括如下步骤：按照设计的化学计量比，称取锂源、铝源、磷源和二氧化钛，搅拌混合，反应后获得电解质前驱体；将所述电解质前驱体烘干后煅烧，得到电解质粉体；将所述电解质粉体依次进行球磨和压片处理，获得电解质压片；将所述电解质压片升温至1000℃～1100℃，并保温烧结1h～3h，完成第一阶段烧结；将所述电解质压片降温至600℃～900℃，并保温烧结6h～8h，完成第二阶段烧结，得到NASICON型锂离子固态电解质。本申请制备的固态电解质具有较高的致密度、结晶度和电导率，从而可以降低界面电阻。

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种NASICON型锂离子固态电解质、制备方法及电池。

背景技术

随着人们对高性能、安全、环保的锂离子电池(LIBs)的需求不断增长，使用固体电解质的所有固态电池受到越来越多的关注，相比于传统的锂离子电池，锂离子固态电解质具有许多优点，包括更高的电流密度和更快的充放电速率，更安全，能量密度更高。

然而，锂离子固态电解质的重点问题在于其相对较低的离子电导率，这也导致锂离子固态电池的发展在很大程度上受到了阻碍。

发展具有高锂离子电导率、低电解质/电极界面阻抗及有较好应变性的固态电解质材料是全固态电池研究的重要研究课题。高电解质/电极界面阻抗是全固态锂离子电池面临的一个关键问题，它限制了电池的倍率性能和功率密度。高界面阻抗主要归因于固体电极/固体电解质界面接触不良、界面接触在电池充放电过程中由于相变或体积变化所导致的劣化与力学失效、离子导电界面层的劣化等。

降低固体电解质与金属锂电极之间的界面电阻的主要途径是降低界面杂质，加大固态电解质与金属锂的有效接触；提高电解质的致密度并尽量消除其晶界。因此，开发一种具有致密度高、结晶度高，具有低界面电阻的固态电解质具有十分重要的意义。

发明内容

本申请实施例提供一种NASICON型锂离子固态电解质、制备方法及电池，制备的固态电解质具有较高的致密度、结晶度和电导率，从而可以降低界面电阻。

第一方面，提供了一种NASICON型锂离子固态电解质的制备方法，其包括如下步骤：

按照设计的化学计量比，称取锂源、铝源、磷源和二氧化钛，搅拌混合，反应后获得电解质前驱体；

将所述电解质前驱体烘干后煅烧，得到电解质粉体；

将所述电解质粉体依次进行球磨和压片处理，获得电解质压片；

将所述电解质压片升温至1000℃～1100℃，并保温烧结1h～3h，完成第一阶段烧结；

将所述电解质压片降温至600℃～900℃，并保温烧结6h～8h，完成第二阶段烧结，得到NASICON型锂离子固态电解质。

一些实施例中，所述NASICON型锂离子固态电解质的化学式为Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃，0＜x≤1。

一些实施例中，在所述第一阶段烧结中，升温速度为3℃/min～5℃/min。

一些实施例中，在所述第二阶段烧结中，降温速度为16℃/min～20℃/min。

一些实施例中，搅拌时间为12h～24h。

一些实施例中，烘干后煅烧时，煅烧温度为600～800℃，煅烧时间为5～6h。

一些实施例中，进行压片处理时的压力为5MPa～10MPa。

一些实施例中，所述锂源为氢氧化锂、草酸锂、碳酸锂、硝酸锂或异丙醇锂；和/或，