[发明专利]铋酸镧锂基固态电解质材料及其制备方法

权利要求书

1.一种铋酸镧锂基固态电解质材料，包括具有La₃Li₅Bi₂O₁₂化学式组成的铋酸镧锂基，其特征在于：

所述铋酸镧锂基的镧位和铋位掺杂后的化学式组成为La_3-XA_XLi_5+δBi_2-YB_YO₁₂，化学式中的A为镧位掺杂物，其为钡或钙或钾或稀土元素，x为0～1.25，B为铋位掺杂物，其为铟或钒或钽或铌或锑，y为0～1.25。

2.根据权利要求1所述的铋酸镧锂基固态电解质材料，其特征是La_3-XA_XLi_5+δBi_2-YB_YO₁₂的晶粒直径为2～10μm。

3.根据权利要求1所述的铋酸镧锂基固态电解质材料，其特征是稀土元素为镨，或钕，或钇，或铈，或钐，或钆。

4.一种权利要求1所述铋酸镧锂基固态电解质材料的制备方法，包括溶胶-凝胶法，其特征在于完成步骤如下：

步骤1，按照La_3-XA_XLi_5+δBi_2-YB_YO₁₂的成分比，称取相应量的锂、镧、铋、镧位掺杂物和/或铋位掺杂物的硝酸盐或碳酸盐或氯化物或醋酸盐或醇盐或在酸中可溶的氧化物，并将其分别加入溶剂中配制成相应的溶液后，先向置于30～100℃、搅拌下的锂盐溶液中滴加镧盐溶液、铋盐溶液、镧位掺杂物溶液和/或铋位掺杂物溶液，得到金属离子总浓度为0.1～10mol/L的混合溶液，再向混合溶液中添加柠檬酸后搅拌，其中，柠檬酸与混合溶液中的总金属离子的摩尔比为0.5～2∶1，接着，向其中加入硝酸调节pH值为0.5～5后，将其置于30～100℃下搅拌1～2h，得到透明清亮的溶胶；

步骤2，向溶胶中加入水溶性高分子聚合物后，将其置于30～100℃下搅拌至形成凝胶，其中，水溶性高分子聚合物与柠檬酸的质量比为1～2∶1～40；

步骤3，先将凝胶置于80～100℃下干燥22～26h，得到蓬松的干凝胶，再将干凝胶置于600～800℃下热处理2～10h，得到纳米晶粉体，接着，先将纳米晶粉体模压成坯体，再将其置于730～800℃下煅烧5～10h，制得铋酸镧锂基固态电解质材料。

5.根据权利要求4所述的铋酸镧锂基固态电解质材料的制备方法，其特征是溶剂为水，或乙醇，或乙二醇，或前述两种以上的混合液。

6.根据权利要求4或5所述的铋酸镧锂基固态电解质材料的制备方法，其特征是相应的溶液为相应的澄清溶液。

7.根据权利要求4所述的铋酸镧锂基固态电解质材料的制备方法，其特征是水溶性高分子聚合物为聚乙二醇，或聚乙烯醇，或聚乙烯吡咯烷酮。

8.根据权利要求4所述的铋酸镧锂基固态电解质材料的制备方法，其特征是模压为单轴压，其成形的压力为150～600MPa。

9.根据权利要求4所述的铋酸镧锂基固态电解质材料的制备方法，其特征是升温至600～800℃热处理时的升温速率为0.5～4℃/min。

10.根据权利要求4所述的铋酸镧锂基固态电解质材料的制备方法，其特征是纳米晶粉体的晶粒直径为50～200nm。