[发明专利]一种氧化物陶瓷电解质膜片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化物陶瓷电解质膜片的制备方法，包括以下步骤：将固态电解质粉末、粘结剂溶液、增塑剂、分散剂溶液、溶剂按比例混合处理后得到流延浆料；将所述流延浆料流延成型、低温排胶、高温烧结后得到成品。其中，按重量份计，所述流延浆料包括：固态电解质粉末50～80份、粘结剂溶液5～25份、增塑剂0.5～2份、分散剂溶液1～10份、第一溶剂10～40份。相应地，本发明还提供了一种氧化物陶瓷电解质膜片，本制备方法工艺简单，得到的氧化物陶瓷电解质膜片厚度薄、离子导电率高，适应于多规模、多形状加工。

技术领域

本发明涉及固态电解质技术领域，尤其涉及一种氧化物陶瓷电解质膜片及其制备方法。

背景技术

在低碳减排、绿色生活的时代背景下，为实现全民低碳出行，推行搭载锂离子电池技术的新能源汽车等交通工具成为至关重要的政策方针。传统锂离子电池技术由于采用有机电解液，存在溶剂污染，锂电池易燃、易爆等安全问题。新一代“全固态”锂离子电池技术，将有机电解液替换为固态电解质，可从根本上提升锂离子电池技术的安全性。其中，LLZO固态电解质电导率高达10^-3S/cm，具有电子导电性小、晶界电阻小、电化学稳定好、与锂接触稳定等优势，成为极具发展潜力的新一代电解质体系。

LLZO固态电解质粉末制备方法繁多，无论何种方法，最终都需要将固态电解质粉末制备成电解质膜片进而应用于全固态锂离子电池当中。目前，固态电解质膜片制备方法，主要有：粉末压片法和切割法。

粉末压片法：如中国发明专利申请号202010157145.8，该专利中氧化物固态电解质膜片的制备方法为：将碳酸锂、氧化镧及氧化镓溶解在溶剂中，球磨后离心、干燥，在870-930℃进行一次空烧，之后收集粉末并研磨压片；在950-1050℃进行二次空烧，得到Li₁₉La₃₆Ga₇O₇₄氧化物固态电解质膜片。

切割法：如中国发明专利申请号201610877257.4，该专利使用碳酸锂或氢氧化锂为锂源，将预先制备的固体电解质粉体置于坩埚中，直接在高温下烧结，得到致密的块体；对块体进行切割、打磨，得到固体电解质膜片。

但是，采用粉末压片法压制得到的固态电解质膜片一般厚度较大。在制备过程中，需将粉末铺散在模具内，若铺散不均匀，压制过程和烧结过程中，电解质膜片机械强度过低，极易破裂。同时，烧结后需进行打磨处理，易使电解质膜片破裂。而切割法对切割工艺较高，不易切割成厚度较薄的电解质膜片，机械强度较低，在打磨处理，易使电解质膜片破裂。

上述两种方法制备的固态电解质膜片厚度较大，意味着固态电解质膜片的电阻增高，离子导电能力下降。此外，上述两种方法受制于模具的形状，不易于后续多种形状、多种规格的电解质膜片快速加工。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种氧化物陶瓷电解质膜片的制备方法，该方法工艺简单，得到的氧化物陶瓷电解质膜片厚度薄、离子电导率高，适应于多规模、多形状加工。

本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种氧化物陶瓷电解质膜片，其厚度薄、机械强度较好、离子电导率高。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种氧化物陶瓷电解质膜片的制备方法，包括：

S1、将固态电解质粉末、粘结剂溶液、增塑剂、分散剂溶液、溶剂按比例混合处理后得到流延浆料；

S2、利用流延设备将所述流延浆料涂覆在基材上，干燥后得到固态电解质生坯；

S3、将所述固态电解质生坯裁剪，脱去基材后堆叠，热压后得到多层固态电解质生坯；

S4、将所述多层固态电解质生坯进行低温排胶；

S5、将排胶后的多层固态电解质生坯高温烧结，得到成品；