[发明专利]一种高性能固态电解质浆料的制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高性能固态电解质浆料的制备方法和应用，制备方法为二次水热法，包括：称取原料和去离子水并混合得到第一混合物料；将所述第一混合物料放入有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，进行水热反应，得到第二混合物料；将第二混合物料离心甩干，并用去离子水洗涤再离心甩干数次，得到第三混合物料；将第三混合物料加入去离子水中并高速分散，得到第四混合物料；将第四混合物料放入有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中进行水热反应，得到第五混合物料；将第五混合物料冷却至室温，得到高性能固态电解质浆料；高性能固态电解质浆料包括固态电解质,固态电解质为Li_1+xAl_xTi_(2‑x)(PO4)₃，其中0.01≤x≤0.5。

技术领域

本发明涉及二次电池固态电解质领域，尤其涉及一种高性能固态电解质浆料的制备方法和应用。

背景技术

在国家政策的支持下，我国新能源汽车产业取得了飞速发展，目前年产销量已达到了全球的一般以上。

众所周知，动力电池是新能源汽车的核心部分，其中锂离子电池在成本、能量密度方面具有明显的优势，能够大幅度提升新能源汽车经济性和使用的便利性，在动力电池领域占统治地位。但近期新能源汽车的安全事件时有发生，究其根本原因，现在的溶液型电解液为易燃有机物体系，且电化学窗口窄，采用通常的改进方法无法彻底解决。采用固态电解质具有电化学窗口宽，热稳定性高，不仅可以从根本上解决锂离子电池的安全性问题，同时大大简化制造封装工艺，提高电池的能量密度(在现有正负极体系下比能量密度可以提升20％～50％)、可靠性和设计自由度。

固态电解质是锂离子固态电池的核心，其直接决定了锂离子固态电池倍率性能、安全性能和循环性能等关键性能。现有固态电解质体系从结构上分无机锂离子导体包含钠超离子导体，石榴石结构、钙钛矿结构以及锂的卤化物结构等。其中，钠超离子导体结构具有较宽的电化学窗口和较好环境适应性，是锂离子固态电解质的一个重要研究方向。其中掺杂Al的钠超离子导体结构材料Li_1+xAl_xTi_(2-x)(PO4)₃因为其较高的离子电导率被广泛看好，本发明在此基础上，通过特殊的合成工艺，进一步提升其锂离子迁移效率。

发明内容

本发明实施例提供了一种高性能固态电解质浆料的制备方法和应用，通过二次水热法制备得到了包含固态电解质Li_1+xAl_xTi_(2-x)(PO4)₃的固态电解质浆料，本发明的二次水热法可以有效控制晶粒尺寸，提高锂离子的扩散系数。

第一方面，本实施例提供了一种高性能固态电解质浆料的制备方法，所述制备方法为二次水热法，包括：

称取原料和去离子水混合得到第一混合物料；

将所述第一混合物料放入有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，在100℃-300℃下进行水热反应10小时-24小时，得到第二混合物料；

将所述第二混合物料离心甩干，并用去离子水清洗再离心甩干数次，得到第三混合物料；

将所述第三混合物料加入去离子水中并以1000rmp-5000rmp的分散速度高速分散0.5小时-1小时，得到第四混合物料；

将所述第四混合物料放入有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中进行水热反应，压力在10MPa-100MPa之间，温度在200℃-1000℃之间，反应时间5小时-20小时，得到第五混合物料；

将所述第五混合物料冷却至室温，得到高性能固态电解质浆料；

所述高性能固态电解质浆料包括固态电解质,所述固态电解质为Li_1+xAl_xTi_(2-x)(PO4)₃，其中0.01≤x≤0.5。