[发明专利]一种全固态锂离子电池固态电解质的制备方法

说明书

本发明提供一种全固态锂离子电池固态电解质的制备方法，涉及电池技术领域。其中，该方法包括：将Li₂CO₃、La₂O₃、TiO₂和改性剂按照摩尔比0.2：0.1：1.5：0.2混合、研磨得到粉末混合物，将粉末混合物放入模具中，压制成型，并将压制成型后的块状物质在800℃的条件下进行预烧10小时，随炉冷却得到预制固态电解质，将预制固态电解质研磨为粉末，并将粉末放入模具中压制成型、以及将粉末混合物铺覆于压制成型后的块体表面，并在1000℃的条件下终烧10小时随炉冷却得到固态电解质，改性剂为B₂O₃、Al₂O₃、Ba_0.6Sr_0.4TiO₃或SiO₂中的至少一种。该方法提高电导率和致密性。

技术领域

本发明属于电池制备技术领域，尤其涉及一种全固态锂离子电池固态电解质的制备方法。

背景技术

能源与环境是人类社会生存与发展的基本条件，是支撑国家建设和经济发展的重要物质基础，也是当今全世界所面临的两大难题。随着传统非可再生能源的不断消耗和全球环境的日益恶化，开发利用新型绿色能源迫在眉睫。太阳能、风能、海洋能、核能、生物质能和氢能等都是近年来迅速发展起来的新型能源，为了提高能源的利用率，需要更好地实现能源的储存和转化。

Li+电池作为一种可再生的新型绿色能源，由于其可以很好地实现能源的存储、转化和利用，在电子行业中得到广泛的应用。传统的商业化Li+电池一般采用有机电解液体系,但是，有机电解液易燃、易挥发、易漏液，且随着循环次数的增加，生成的锂枝晶容易刺穿隔膜造成电池短路，从而造成燃烧爆炸。为解决这一问题，现有的锂电池采用固态电解质。目前，固态电解质的制备方法包括：溶胶凝胶法、微波加热合成法、共沉淀法和静电纺丝合成法。

其中，溶胶凝胶法中，使用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将原料均匀混合，进行水解、缩合反应，形成稳定透明的溶胶体系，再经陈化聚合，形成凝胶，再经干燥、烧结及固化后得到固态电解质；微波加热合成法是凭借微波较强的穿透能力，深入样品内部使样品由内到外均匀加热的得到固态电解质；共沉淀法是指两种或两种以上的阳离子以均相存在于溶液中，在溶液中加入沉淀剂后反应，得到成分均一的沉淀作为固态电解质；使用静电纺丝制备时，静电纺丝设备中的喷射装置是一个连泵的注射器，其中盛有聚合物溶液或熔体，其中高压电源的两极分别连接注射器的喷嘴和收集装置，在电场力的作用下溶液或熔体流动变形，经过溶剂的挥发或熔体的固化，到达收集装置，得到纤维状的固态电解质。

上述制备方法均存在以下问题，采用溶胶凝胶法时，生产周期长，通常需要几天或几周，而且凝胶中存在大量微孔，在干燥过程中会逸出许多气体及有机物，产生收缩；采用微波加热合成法时的温度难以控制，加热过快会导致“热斑”及“热失控”，而且在制备过程中容易与杂质反应或与绝热层之间相互污染；利用共沉淀法会出现沉淀剂的加入可能会使局部浓度过高，产生团聚；利用静电纺丝技术的生产效率低，工艺的控制因素比较复杂，制备的固态电解质一致性差。现有的方法制备的固态电解质存在的收缩、团聚、一致性差、被杂质污染等因素造成的电导率下降的问题，还存在生产周期长、生成效率低和工艺复杂的问题。

发明内容

本发明提供一种全固态锂离子电池固态电解质的制备方法，旨在解决现有的方法制备的固态电解质存在容易收缩、一致性差，以及制备过程温度难以控制、反应物与杂质污染造成固态电解质的电导率下降的问题，以及生产周期长、生成效率低和工艺复杂的问题。

本发明提供的一种全固态锂离子电池固态电解质的制备方法，包括以下步骤：