[发明专利]一种具有空气间隙固态电解质制备方法

说明书

本发明提供了一种具有空气间隙固态电解质制备方法，避免了LATP和锂金属负极之间直接接触会引发严重的副反应。本发明通过吸水纸吸取适量的LATP，使注入双通AAO模板孔中的适当损耗，以获得合适长度的LATP锂离子快速传导路径和合适的间隙尺寸。空气间隙能避免LATP与负极锂金属的接触引起的副反应又能够确保锂离子的跃迁传输。

技术领域

本发明涉及具一种锂电池中固态电解质的制备方法，具体涉及一种在双通AAO模板中制备具有空气间隙固态电解质的方法。

背景技术

近年来，固体电解质中LATP因其高锂离子电导率被受关注，导致其高离子电导率的原因是：（1）铝离子部分掺杂在LTP骨架内，可通过结构变化和随后的致密化有效降低晶界能垒；（2）Al的掺杂不仅增强锂离子的迁移率，促进了锂离子在不同界面上的扩散能力，同时降低了活化能。

但是LATP和锂金属负极之间直接接触会引发严重的副反应，锂金属将LATP中的Ti⁴⁺还原为Ti³⁺，不仅造成LATP结构不稳定，副反应的产物在界面聚集又导致了SSE晶界离子电导率降低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有空气间隙的连续传导LATP固态电解质。其空气间隙能够避免LATP与负极锂金属的接触引起的副反应又能够确保锂离子的跃迁传输。本课题组已经通过真空喷注法，通过控制注入LATP的量获得合适的间隙距离，但是上述方法需要专门的喷注设备，且用量控制精确，工艺难度较大。

本发明的技术解决方案是：

一种连续传导LATP固态电解质，其特征在于，LATP纳米颗粒从双通AAO模板一端，沿AAO模板的孔内壁朝另一端致密生长形成连续的锂离子快速传导路径，能够显著提升离子电导率，所述LATP纳米颗粒粒径均匀，直径为20-30nm；所述LATP纳米颗粒未完全将AAO模板的孔径填充满，所述锂离子快速传导路径的长度距另一端的距离为10 – 50nm；所述AAO模板的另一端与锂金属负极直接接触，10 – 50nm的间隙能避免LATP与负极锂金属的接触引起的副反应又能够确保锂离子的跃迁传输。

一种使用连续传导LATP固态电解质的锂离子电池，其特征在于，正极和锂金属负极间为使用AAO模板作为骨架的LATP纳米线，其中AAO模板一端与正极，AAO模板的另一端与锂金属负极直接接触，AAO模板孔径中的LATP纳米线的一端与正极直接接触，另一端与锂金属负极直接存在10-50nm的空气间隙。

一种具有空气间隙固态电解质制备方法，包含以下步骤：

步骤1，制备LATP （Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO₄)₃）前驱体溶液；

步骤2，双通AAO模板预处理：常压下，对AAO模板加热，去除双通AAO模板中的水蒸气和杂质后冷却；

步骤3，全浸后毛细作用充分吸附：将步骤2获得的双通AAO模板全浸入步骤1制备的LATP前驱体溶液中，全浸时间为1-2小时，确保双通AAO模板的孔中吸附满LATP前驱体溶液；

步骤4，吸水纸吸走双通AAO模板中适量的LATP:将吸附满LATP前驱体溶液的双通AAO模板孔口朝上水平放置在吸水纸上保持一定时间。

步骤5，退火：对上述步骤4处理过的双通AAO模板进行退火处理获得一端具有空气间隙的连续传导LATP固态电解质。

优选地，空气间隙的长度为10 – 50nm。

优选地，所述保持一定时间为2-10秒。

本发明的有益效果是：