[发明专利]抵抗金属锂接触还原的固态锂离子导体材料及制备方法

说明书

本发明属于固态锂离子电池用固态电解质材料制备技术领域，特别涉及抵抗金属锂接触还原的固态锂离子导体材料及制备方法。该导体材料利用金属离子M⁶⁺掺杂含有Ti⁴⁺的NASICON型Li_1+xAl_xTi_2‑x(PO₄)₃或钙钛矿型Li_3yLa_2/3‑yTiO₃导体材料，其中金属M为W、Cr、Mo或Mn；并利用固相烧结法制备得到；本发明提供的导体材料具有高的锂离子传导性能以及抵抗金属锂还原Ti⁴⁺的能力。

技术领域

本发明属于固态锂离子电池用固态电解质材料制备技术领域，特别涉及抵抗金属锂接触还原的固态锂离子导体材料及制备方法。

背景技术

能量及功率密度高且清洁的锂离子电池在便携式电子设备领域的应用已经成熟，但是应用到固定设备和机动车上还需要解决有机液体电解质的漏液、腐蚀电极甚至氧化燃烧等安全隐患问题，并且也需要进一步提高电池容量及耐久性。具有良好的热稳定性、抗震性、宽化学窗口、无泄漏及无污染的无机固体电解质是一个很好的选择。但是和有机液体电解质相比，无机固体电解质的离子电导率较低，还不能满足电动汽车在动力方面的需求，因此开发高离子电导性能的无机固体锂离子导体材料是解决这一问题的关键。

目前研究最多的固态锂离子导体材料有NASICON型的Li_1+xTi_2-xAl_x(PO₄)₃和钙钛矿型的Li_3yLa_(2/3)-y□_(1/3)-2yTiO₃，其中0≤y≤0.16，□代表钙钛矿型Li_3yLa_(2/3)-y□_(1/3)-2yTiO₃结构中的空位。室温下，两种材料的总电导率均在10^-4S/cm数量级。但是由于这两种体系都含有四价的钛，存在与金属锂接触时被还原成三价钛，金属锂氧化为锂离子的缺陷，这种缺陷会导致电子导电，使电池发生内部短路，降低电池的性能。因此解决含有四价钛固态锂离子导体材料与金属锂接触时易氧化还原的技术问题，并且进一步提高其离子电导率，对锂离子电池固态电解质的研究与应用会产生重大意义。

发明内容

本发明的目的在于提供抵抗金属锂接触还原的固态锂离子导体材料及制备方法，具体技术方案为：

一种抵抗金属锂接触还原的固态锂离子导体材料，所述导体材料为利用金属离子M⁶⁺掺杂含有Ti⁴⁺的固态锂离子导体材料；所述金属离子M⁶⁺为W⁶⁺、Cr⁶⁺、Mo⁶⁺或Mn⁶⁺中的一种或两种以上；

所述含有Ti⁴⁺的固态锂离子导体材料为NASICON型Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃或钙钛矿型Li_3yLa_2/3-yTiO₃，其中0＜x＜2，0＜y＜0.16；

所述金属离子M⁶⁺均以金属氧化物的形式进行掺杂，掺杂量为0wt％～10wt％，优选为5wt％。

所述固态锂离子导体材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称量原料，研磨后均匀混合，在马弗炉中煅烧，除去水分和挥发性物质；

(2)煅烧完成后，取出、充分研磨后，用压片机压制成型；