[发明专利]一种用于锂离子电池的多孔型固态电解质制备方法

说明书

本发明涉及一种用于锂离子电池的多孔型固态电解质制备方法，其步骤首先是将固态电解质与无机造孔剂混合均匀，制备固体电解质粉体，再以冷压法或流延法制备固态电解质坯体，随后以高温结烧，形成多孔型固态电解质块材。本发明与现有技术相比，将新型造孔剂与固体电解质材料混合，通过冷压法或流延法制备成坯体，再通过高温烧结即可实现多孔型固态电解质的制备方法，避免了造孔剂自身问题而造成固态电解质材料的界面阻抗增大的现象，且操作简单，易于实现。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种用于锂离子电池的多孔型固态电解质制备方法。

背景技术

目前，为实现具备高能量密度、高安全性的锂离子电池，基于无机固态电解质的全固态电池研发迫在眉睫，但受限于电极与电解质之间较大的接触阻抗，使得全固态电池尚无法实际应用。

通过制备多孔型固态电解质，将其分别与正极、负极匹配，增大电极与电解质之间接触面积，可以实现降低界面阻抗的目的。但是由于传统的造孔剂通常都为有机物，包括葡萄糖，淀粉，聚甲基丙烯酸甲酯等，其热分解产物中包含大量水和碳氧化合物，这些产物会与电解质本体发生副反应，反而会增大界面阻抗。因此，开发一种安全可靠的制备多孔型固态电解质的方法具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的一种用于锂离子电池的多孔型固态电解质制备方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种用于锂离子电池的多孔型固态电解质制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：固体电解质粉体制备

按比例将固体电解质材料与无机造孔剂混合均匀，得固体电解质粉体；

步骤S2：固体电解质坯体的制作

取步骤S1获得固体电解质粉体，通过模具冷压法或流延法制备固体电解质坯体；

步骤S3：固态电解质陶瓷块材的制作

将步骤S2获得的固体电解质坯体在保护气氛下结烧后得到多孔型固态电解质陶瓷块材。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S1中固体电解质材料的质量含量为10-90％，所述造孔剂的质量含量为10-90％，所述混合方法为常规混合，包括机械混合或搅拌混合。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S1中固体电解质材料为NASICON型LiTi₂(PO₃)₃基电解质、LiGe₂(PO₃)₃基电解质或Garnet型Li₇La₃Zr₂O₁₂基电解质；所述无机造孔剂为碳酸锂、硝酸锂、氧化锂、氟化锂、氢氧化锂、磷酸锂、氧化硼、二氧化硅、五氧化二磷、氧化铜、氧化硒、硼酸锂、四硼酸锂、氧化镁、三氧化二钇、硅酸锂、氧化铝、三氧化二双锑、氧化碲、三氧化二铋、三氧化二砷、三氟甲基磺酰亚胺锂和双氟代磺酰亚胺锂中的一种或多种。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S2中模具冷压法中使用的模具为不同直径圆形模具或不同尺寸方型模具，所述模具冷压法具体是将固体电解质粉体在模具中按压成型。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S2中的流延法具体为：将固体电解质粉体与流延桨体混合均匀最终制得相应坯体。

作为本发明的进一步优化方案，所述流延桨体包括陶瓷粉体、醇-酯混合溶剂、粘结剂、增塑剂和分散剂，所述陶瓷粉体固含量为50-80wt％，所述醇-酯混合溶剂中的醇为乙醇、丙醇、乙二醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇中的一种或几种，所述混合溶剂中的酯为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯和乙酸丁酯中的一种或几种。