[发明专利]一种基于卤化锂掺杂的氧化物固体电解质及其低温烧结方法

权利要求书

1.一种基于卤化锂掺杂的氧化物固体电解质，其特征在于：它是一种以钙钛矿型(Perovskite)、NASICON型、石榴石型(Garnet)电解质为基体，使用卤化锂(LiX)溶液和氧化物固态电解质的复合，并在低温下短时间烧结而成的锂固体电解质。

2.权利要求1的卤化锂掺杂的氧化物固体电解质的低温烧结方法，其特征在于：它包括如下步骤：

(1)原料选择：原料为直接购买的商业化的LATP、LLTO、LLZO固体电解质或自己制备的立方相锂镧锆氧(LLZO)固态电解质粉末，自己制备LLZO电解质粉末的原料为纯度为>99％的Li₂CO₃、La₂O₃、ZrO₂、TaCl₅、Al₂O₃、LiX，其用量的摩尔比关系如下：Li₂CO₃:La₂O₃:ZrO₂:TaCl₅:Al₂O₃:LiX＝3.58～3.88:1.41～1.56:1.75～1.88:0～0.26:0～0.12:0.81～3.57；所述LiX中的X代表卤族元素F、Cl、Br或I；

(2)将上述原料中Li₂CO₃、La₂O₃、ZrO₂及TaCl₅或Al₂O₃在手套箱中充分混合，用研钵手动或采用球磨机将其研磨成粉末；球磨采用低转速100～200转/分钟，球磨时间8～12小时，在高纯氩气保护下球磨，然后将球磨后的粉末放入坩埚并置于马弗炉中850～900℃烧结3～6小时，炉内冷却、水冷或油冷；将冷却后的块体从坩埚中取出，用研钵手动或采用球磨机将其研磨成粉末，球磨采用低转速100～200转/分钟，球磨时间为1小时，粉末粒度控制在20μm以下，制得立方相LLZO固态电解质粉末；或将直接购买的商业化的LATP、LLTO、LLZO固体电解质采用球磨机在高纯氩气保护下将其研磨成粉末，球磨采用低转速100～200转/分钟，球磨时间1小时，粉末粒度控制在20μm以下，制得立方相LLZO固态电解质粉末；

(3)将LiX溶液加入步骤(2)制得的立方相锂镧锆氧固体电解质粉末中，使其充分均匀的润湿形成泥浆状即可，压成片或涂成膜后，置于马弗炉中低温100～250℃烧结1～10小时，或在100～250℃、20～60MPa压力下低温热压烧结0.5～5小时，制得基于卤化锂掺杂的氧化物固体电解质。

3.根据权利要求1所述的卤化锂掺杂的氧化物固体电解质的低温烧结方法，其特征在于：所述LiX溶液为卤化锂和溶剂的混合溶液，其中溶剂为水、甲醇、乙醇、乙二醇、戊醇、乙醚、乙腈、丙酮、吡啶、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰胺、硼氢化锂的四氢呋喃溶液、N-甲基吡咯烷酮中的一种；每1ml的溶剂中添加0.22～0.79g的卤化锂。