[发明专利]锂离子导体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池导体领域；具体涉及锂离子导体及其制备方法。

背景技术

无机锂离子导体具有多种用途和许多潜在的应用前景，但是目前制备的无机锂离子导体存在电导率低的问题。现有的Li_xLa_yBi_zO₁₂离子导体的电导率约为10^-810^-6S/cm。

发明内容

本发明要解决现有无机锂离子导体存在电导率低的问题；而提供了锂离子导体及其制备方法。

本发明锂离子导体是在Li_xM_yN_zO₁₂(x+y×M的化合价+z×N的化合价＝24)中扩渗B而制成的，其中M为稀土元素，N为Nb、Ta、Bi或Sb，B为La、Ce、Sm、Tb、Lu、Nb、Ta、Bi或Sb；其制备方法是按下述步骤进行的：一、按Li_xM_yN_zO₁₂的化学剂量比称取锂源、M的硝酸盐和N的硝酸盐；二、将锂源、M的硝酸盐、N的硝酸盐和水混合，湿磨1小时(白色乳液)，然后在120℃条件下搅拌烘干后球磨或研磨，再在750℃～800℃条件下煅烧5小时，研磨成粉状，即得到Li_xM_yN_zO₁₂；三、将B的硝酸盐溶于蒸馏水中，得到渗液；四、将扩渗炉升温至800℃，迅速将步骤二获得的Li_xM_yN_zO₁₂放入扩渗炉中，向扩渗炉内滴加水，点燃尾气，保持30min(以排空炉内杂质气体)后将水换为渗液，继续扩渗4～5h，扩渗过程中保持温度恒定且尾气火苗稳定，随炉冷却至室温后取出；即得到锂离子导体。

采用下述操作替换步骤四：将步骤二获得的Li_xM_yN_zO₁₂用渗液浸泡、或边喷淋渗液边搅拌，然后烘干，再在800℃下烧结4～5h，随炉冷却至室温后取出，即得到锂离子导体。

其中，步骤一M为稀土元素，N为Nb、Ta、Bi或Sb，步骤三所述B的硝酸盐中B为La、Ce、Sm、Tb、Lu、Nb、Ta、Bi或Sb。通过掺杂改变其晶格参数，造成局部晶格缺陷，从而提高离子电导率；并且气相扩渗对纳米粉体或微米粉体的颗粒表面进行微扰，造成局部晶格缺陷，进一步提高离子电导率。锂离子导体的电导率可达到10^-5S/cm，甚至接近10^-4S/cm。

锂离子导体是在Li_xAM_yN_zO₁₂中扩渗B而制成的，其中M为稀土元素，N为Nb、Ta、Bi或Sb，A为Ca、Sr或Ba，B为La、Ce、Sm、Tb、Lu、Nb、Ta、Bi或Sb；其制备方法是按下述步骤进行的：一、按Li_xAM_yN_zO₁₂的化学剂量比称取锂源、A的硝酸盐、M的硝酸盐和N的硝酸盐；二、将锂源、A的硝酸盐、M的硝酸盐、N的硝酸盐和水混合，湿磨1小时(白色乳液)，然后在120℃条件下搅拌烘干后球磨或研磨，再在750℃～800℃条件下煅烧5小时，研磨成粉状，即得到Li_xM_yN_zO₁₂；三、将B的硝酸盐溶于蒸馏水中，得到渗液；四、将扩渗炉升温至800℃，迅速将步骤二获得的Li_xM_yN_zO₁₂放入扩渗炉中，向扩渗炉内滴加水，点燃尾气，保持30min(以排空炉内杂质气体)后将水换为渗液，继续扩渗4～5h，扩渗过程中保持温度恒定且尾气火苗稳定，随炉冷却至室温后取出；即得到锂离子导体；其中，M为稀土元素，N为Nb、Ta、Bi或Sb、A为Ca、Sr或Ba，步骤三所述B为La、Ce、Sm、Tb、Lu、Nb、Ta、Bi或Sb。通过掺杂改变其晶格参数，造成局部晶格缺陷，从而提高离子电导率；并且气相扩渗对纳米粉体或微米粉体的颗粒表面进行微扰，造成局部晶格缺陷，进一步提高离子电导率。锂离子导体的电导率可达到10^-5S/cm，甚至接近10^-4S/cm。

具体实施方式