[实用新型]一种全固态无机固体锂离子电解质的制备系统

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种全固态无机固体锂离子电解质的制备。

背景技术

对于高能量密度的锂离子电池而言，使用全固态电解质的好处在于提高安全性、体积能量密度，使用全固态电解质，特别是无机固体锂离子导体以后，更加容易实现电池的小型化、微型化，适合于对功率要求不高但是对能量密度要求较高的场合。

CN204271201U(2015-4-15)公开了一种固态锂离子薄膜电池，然而该电池中的电解质性能有待改进。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种具有使锂离子导电率高、电化学窗口大、不污染正负极材料的全固态无机固体锂离子电解质的制备系统。

本发明的第一技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种全固态无机固体锂离子电解质的制备系统，其包括烧结装置、与所述烧结装置连接的粉碎装置以及与所述粉碎装置连接的溅射装置；所述溅射装置包括靶材和圆片基材。

本发明通过在烧结装置中烧结不同的固体锂离子物质，然后送入粉碎并进行溅射；结合不种固体锂离子导体的优点而设计双层结构无机固体锂离子导体。

作为优选，所述溅射装置包括Li₃PO₄靶材和圆片基材。

通过控制溅射在圆片基材的一面上得到LiPON层，从而得到双层结构的固体电解质，从而能够克服单独使用LiPON作为电解质时带来的高制备成本；克服硫化物无机固体锂离子导体中硫元素对正负极的污染；克服氧化物玻璃晶界高电阻，而利用其高的本体锂离子导电性；结合上述三种固体锂离子导体的优点而设计双层结构无机固体锂离子导体。

作为优选，所述溅射装置连接有氮气供气系统。

通过氮气系统控制溅射装置内的氮气含量从而控制制备所得溅射沉积层的厚度。

作为优选，将圆片基材未溅射的一侧与阳极接触，将圆片基材溅射有沉积层的一侧与阴极接触。

作为优选，所述溅射装置为射频磁控溅射装置。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明通过在烧结装置中烧结不同的固体锂离子物质，然后送入粉碎并进行溅射；结合不种固体锂离子导体的优点而设计双层结构无机固体锂离子导体，从而使制备的电解质具备不同种固体锂离子导体的优点。

附图说明

图1是本发明全固态无机固体锂离子电解质的制备系统。

具体实施方式

如图1所示，全固态无机固体锂离子电解质的制备系统，其特征在于包括烧结装置1、与所述烧结装置1连接的粉碎装置2以及与所述粉碎装置2连接的溅射装置3；所述溅射装置3包括靶材31和圆片基材32。溅射装置3包括Li₃PO₄靶材31和圆片基材32。溅射装置3连接有氮气供气系统33。

应用实施例一

Li₂S:SiS₂:Li₄SiO₄摩尔比为0.6:0.35:0.05,500度氮气气氛高温烧结8小时，自然冷却后粉碎，200目过筛后，使用PTFE粉与烧结的粉末混合后压成1毫米厚薄片，再在500度烧结3小时，然后自然冷却，使用氮气保护气，以Li₃PO₄作为靶材，氮气气氛中溅射到上述圆片基材上，在圆片基材上得到一层LiPON层，得到双层结构的固体电解质。

在固体电解质圆片两侧夹上不锈钢电极，利用交流阻抗谱技术测量电导率，常温下为0.05mS/cm。

如图1所示，全固态无机固体锂离子电解质的制备所得电解质的应用，应用时将基材一侧与阳极接触，将LiPON一侧与阴极接触。

以钴酸锂作为正极，金属锂作为负极，0.01C倍率下，充电截止为4.30V时容量为130mAh/g，循环50次以后解剖电池，对正极和电解质做x射线结构分析，未发现有杂质。

充电后在60度放置30天，测得容量保持率为95%。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。