[发明专利]一种以高岭土为原料的固体锂离子电解质及制备方法

权利要求书

1.一种以高岭土为原料的固体锂离子电解质，其特征在于：其化学通式为Li_{1+2(x1+x2)+2(y1+y2+y3+y4)}Al_x1Mg_y1Fe_y2K_y3Na_y4M_{2-(x1+x2)-(y1+y2+y3+y4)}Si_x2P_3-(x1+x2)O₁₂，其中M为Ti、Ge或Zr，0.1≤x1≤0.5，0.1≤x2≤0.5，0.01≤y1≤0.1，0.01≤y2≤0.1，0.008≤y3≤0.05，0.008≤y4≤0.05。

2.一种制备权利要求1所述的以高岭土为原料的固体锂离子电解质的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将高岭土在置于管式炉中，在500℃-1000℃的温度条件下，煅烧10-30小时，将煅烧后的高岭土粉末在碾钵中研磨30-50分钟；

(2)将步骤(1)中研磨得到的煅烧高岭土粉末、MO₂、NH₄H₂PO₄和Li₂CO₃按如下质量比混合，煅烧高岭土粉末∶MO₂∶NH₄H₂PO₄∶Li₂CO₃为1∶0.783～16.618∶3.220～24.623∶1.688～3.771，在得到的混合料中加入3-9wt％％的乙醇溶液，置于球磨机中以100-500转/分钟的转速球磨10-50小时，其中M为Ti、Ge或Zr；

(3)将步骤(2)中球磨得到的混合料在温度为60-80℃，真空度为10-100Pa的真空烘箱中干燥2-10小时，然后在碾钵中研磨30-50分钟，将研磨后的粉体加入1-5wt％的结合剂，在压强为200-500MPa的压力机下，保持2-6分钟形成一定形状的坯体；

(4)将步骤(3)得到的坯体置于氮气中，在800-1200℃的温度条件下，保持5-16小时，得到以高岭土为原料的固体锂离子电解质。

3.根据权利要求2所述的一种制备权利要求1所述的以高岭土为原料的固体锂离子电解质的方法，其特征在于：所述的高岭土的化学通式为Al_2x1Si_x2Mg_y1Fe_2y2K_2y3Na_2y4O_{3x1+2x2+y1+3y2+y3+y4}，所述的高岭土含Si元素15-30wt％，含Al元素10-20wt％，含Fe元素、Mg元素、K元素和Na元素分别低于1wt％，其中0.1≤x1≤0.5，0.1≤x2≤0.5，0.01≤y1≤0.1，0.01≤y2≤0.1，0.008≤y3≤0.05，0.008≤y4≤0.05。

4.根据权利要求2所述的一种制备权利要求1所述的以高岭土为原料的固体锂离子电解质的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的乙醇溶液的浓度为75-95％。

5.根据权利要求2所述的一种制备权利要求1所述的以高岭土为原料的固体锂离子电解质的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的结合剂为聚氯乙烯即PVC或聚乙烯醇即PVA。 

6.根据权利要求2所述的一种制备权利要求1所述的以高岭土为原料的固体锂离子电解质的方法，其特征在于：步骤(4)中所述的坯体置于氮气中，以5-30℃/分钟的速率升温到800-1200℃。