[发明专利]一种储能充电系统电池用高电导率的固态电池电解质的制备方法

说明书

本发明提供一种储能充电系统电池用高电导率的固态电池电解质的制备方法，包括以下步骤：(1)按物质的量的比为7‑7.8:3:2称取锂的氧化物、氧化镧(La₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)为原料混合得到混合物，将混合物使用高速球磨机球磨得到混合粉末A；(2)将步骤(1)得到的混合粉末A装入坩埚，将坩埚放入气氛炉中进行烧结后自然降温得到石榴石型电解质Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO)前驱体粉末，取出前驱体粉末进行与步骤(1)相同转速、时间的高速球磨得粉末B；(3)用压片机将步骤(2)得到的粉末B用压片机压成电解质片,然后将电解质片放入坩埚中采用母粉填埋烧结，通过两段式烧结冷却到室温即可得到LLZO固态电解质，可以解决储能充电系统电池电解质导电率低的技术问题。

技术领域

本发明属于锂离子固态电池技术领域，涉及一种储能充电系统电池用高电导率的固态电池电解质的制备方法。

背景技术

锂二次电池作为一种新型的绿色储能充电系统，因其环境污染小、具有较高的能量密度、较长的循环稳定性以及优秀的电化学稳定性在21世纪得到人们广泛的关注。锂离子电池中电解质性能的好坏直接决定了锂电池技术的发展。传统的锂电池通常使用具有易燃易爆的液态电解质，容易造成手机爆炸、电动汽车自燃等安全事故发生。

为了提高锂电池的安全性和稳定性，人们把目光转移到全固态锂电池，这是由于全固态锂电池中的固态电解质具有良好的安全性、优异的化学稳定性和较高的机械强度。对于固态电解质的应用，无机固态电解质是固态电解质中发展较好的一种，其中石榴石型固态电解质 Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO)由于具有较好的电化学稳定性、热稳定性和宽的电化学窗口得到广大学者的关注。LLZO固态电解质具有四方、立方两种晶体结构，四方相结构的LLZO在空气中稳定但离子电导率低，立方结构的LLZO离子电导率高但在室温下不稳定，为了获得室温下具有更高离子电导率的立方结构的LLZO，人们对LLZO的制备工艺进行了广泛的探索。

为了解决上述问题，目前广大学者通过对不同制备方法进行了广泛研究，例如溶胶-凝胶法、场辅助烧结法、喷雾热解法以及化学气相沉积法等，但是这些制备方法存在制备工艺繁琐、成本高以及发展不成熟等缺点，未得到大规模应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有储能充电系统中固态电解质的制备工艺不足，本发明的目的旨在提供一种储能充电系统电池用高电导率的固态电池电解质的制备方法，以解决储能充电系统电池电解质导电率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种储能充电系统电池用高电导率的固态电池电解质的制备方法，包括以下步骤：

(1)按物质的量的比为7-7.8:3:2称取锂的氧化物、氧化镧(La₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)为原料进行混合，将所述混合物使用高速球磨机在球磨转速为500-1000rpm下球磨8-12h得到粒度为1μm～3μm的混合粉末A；

(2)将步骤(1)得到的混合粉末A装入坩埚，盖上坩埚盖以减少锂元素挥发损失，将所述坩埚放入气氛炉中进行烧结后自然降温得到石榴石型电解质Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO)前驱体粉末，取出所述前驱体粉末进行与步骤(1)相同转速、时间的高速球磨得粉末B；

(3)用压片机将步骤(2)得到的粉末B用压片机压成电解质片,然后将电解质片放入坩埚中采用母粉填埋烧结，通过两段式烧结冷却到室温即可得到LLZO固态电解质。

作为一种改进的方式，步骤(1)中，所述锂的氧化物为氢氧化锂、碳酸锂或者硝酸锂中的一种或者多种。