[发明专利]一种LiNiLaZrO固体电解质的制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种LiNiLaZrO固体电解质的制备方法和应用，包括以下步骤：将La₂O₃、ZrO₂、镍化合物和锂盐混合，加入分散剂，经过研磨、干燥得到前驱体；将前驱体在300～809℃焙烧处理，冷至室温，磨碎，得到LiNiLaZrO粉体；用压片机将LiNiLaZrO粉体压片得到LiNiLaZrO片，在焙烧容器中加入LiNiLaZrO粉体，将所述LiNiLaZrO片插入LiNiLaZrO粉体中，在1000～1159℃下烧结，冷至室温，得到所述LiNiLaZrO固体电解质。与现有技术相比，本发明具有制备方法简单、合成温度低、节约能源等优点。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，尤其是涉及一种LiNiLaZrO固体电解质、制备方法及应用。

背景技术

全固态锂离子电池由于具有安全性高、循环寿命长、能量密度高、使用温度范围宽等特点，成为当今研究的热点，固体电解质是全固态锂离子电池的核心部分之一。固体电解质的制备常用高温固相合成法，合成温度较高，温度大概在1600℃以上；较高的合成温度造成制备条件苛刻，不利于扩大化生产以及生产过程中的设备选型。

中国专利CN106684440A公布了一种LiBaLaZrWREAlO固体电解质的制备方法；以La₂O₃、ZrO₂、WO₃、稀土氧化物、Al₂O₃和含锂化合物为原料，第一次焙烧温度为810～990℃，第二次焙烧温度为1160～1200℃；中国专利CN106025349A公布了一种LiBaLaZrREAlO固体电解质的制备方法，以La₂O₃、ZrO₂、稀土氧化物、Al₂O₃和含锂化合物为原料，第一次焙烧温度为810～990℃，第二次焙烧温度为1160～1200℃；中国专利CN106159319A公布了一种LiBaLaZrAlREWO锂离子固体电解质的制备方法，该方法第一次焙烧温度为810～990℃，第二次焙烧温度为1160～1200℃；以及中国专利CN105977531A公布了一种LiBaLaZrAlREO锂离子固体电解质的制备方法以，该方法第一次焙烧温度为810～990℃，第二次焙烧温度为1160～1200℃。这些专利的焙烧温度还有进一步的降低空间；有的制备方法的制备路线，制备方法复杂；并且这些专利中得到的固体电解质的锂离子电导率还有进一步的提高空间。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种LiNiLaZrO固体电解质的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种LiNiLaZrO固体电解质的制备方法，包括以下步骤：

(1)将La₂O₃、ZrO₂、镍化合物和锂盐混合，加入分散剂，经过研磨、干燥得到前驱体；

(2)将步骤(1)中的前驱体在300～809℃焙烧处理，冷至室温，磨碎，得到LiNiLaZrO粉体；

(3)用压片机将步骤(2)中的LiNiLaZrO粉体压片得到LiNiLaZrO片，在焙烧容器中加入LiNiLaZrO粉体，将所述LiNiLaZrO片插入LiNiLaZrO粉体中，在1000～1159℃下烧结，冷至室温，得到所述LiNiLaZrO固体电解质。

现有技术中需要1600℃高温的焙烧温度以及较高的前驱体处理温度，是为了获得更好的、符合要求的致密结构。本发明添加了能使陶瓷致密的Ni元素掺杂剂，锂盐采用能形成低的最低共熔点的锂盐，利用Ni元素的特性，使得LiNiLaZrO中各个元素形成致密结构，使得前驱体焙烧处理得温度降低至300～809℃，而现有技术中，前驱体焙烧处理则需要810～990℃，才能形成初步符合要求的致密结构；并且本发明的后续焙烧温度也大大降低。