[发明专利]一种氧化物固态电解质材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种氧化物固态电解质材料及其制备方法与应用，氧化物固态电解质材料的制备方法为：1)将碳酸锂、氧化镧及氧化镓溶解在有机溶剂中，球磨后离心、干燥；2)在870‑930℃进行一次空烧，之后收集粉末并研磨压片；3)在950‑1050℃进行二次空烧，得到Li₁₉La₃₆Ga₇O₇₄氧化物固态电解质材料。与现有技术相比，本发明以锂、镧、镓和氧作为组成元素，通过在低温下的固相合成反应，制备得到一种氧化物固态电解质材料，其形貌特征均匀规则，La、Ga和O元素有效地分散在电解质材料中，具有较高的离子电导率，将其应用于聚合物固态电解质并组装成电池，能够有效提升电池的电化学性能，且制备工艺温度低，合成过程简单。

技术领域

本发明属于固态电解质材料技术领域，涉及一种氧化物固态电解质材料及其制备方法与应用。

背景技术

目前，商业锂离子电池主要采用有机电解液，其在非常规环境下存在漏液、燃烧、爆炸等安全隐患。基于无机固体陶瓷电解质的固态电池对解决传统液态电池存在的安全问题具有重要意义。一般来说，固态电解质应具备高锂离子电导率、宽化学窗口和对电极材料良好的化学稳定性。

研究较多的石榴石结构锂离子固体电解质(Li₇La₃Zr₂O₁₂，LLZO)具备高电导率(近10^-4S cm^-1)、对金属锂稳定、电化学窗口宽(0-4V)等优点，是下一代高安全性固态锂电池的候选电解质材料之一。但其烧结温度较高，通常为1100℃以上，并且目前基于LLZO陶瓷的固态电池的研究工作较少，电池性能表现不好，仍然需要大量的探索和改进。

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氧化物固态电解质材料及其制备方法与应用，本发明氧化物固态电解质材料的离子电导率高，烧结温度低，将其作为活性填料加入至聚合物固态电解质中，最终组装成电池，能够有效提升电池的电化学性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种氧化物固态电解质材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)将碳酸锂、氧化镧及氧化镓溶解在有机溶剂中，球磨后离心、干燥；

2)在870-930℃进行一次空烧，之后收集粉末并研磨压片；

3)在950-1050℃进行二次空烧，得到Li₁₉La₃₆Ga₇O₇₄氧化物固态电解质材料。

进一步地，步骤1)中，所述的有机溶剂为异丙醇。

进一步地，步骤1)中，所述的球磨为湿法球磨，球磨过程中，球磨转速为500-800r/min，球磨时间为24-48h。

进一步地，步骤1)中，离心过程中，离心转速为7000-9000r/min。

进一步地，步骤1)中，干燥过程中，干燥温度为50-70℃，干燥时间为8-16h。

进一步地，步骤2)中，所述的一次空烧的时间为4-6h；步骤3)中，所述的二次空烧的时间为4-6h。

一种氧化物固态电解质材料，该材料采用所述的方法制备而成。

一种氧化物固态电解质材料的应用，所述的材料作为活性填料，用于制备聚合物固态电解质。