[发明专利]固液混合电解质的制备方法及应用其的电化学装置

说明书

本发明提供一种固液混合电解质的制备方法及应用其的电化学装置。固液混合电解质的制备方法，包括如下步骤：步骤S 11：将石墨粉末和掺杂的锂镧锆氧粉末混合并研磨，得到第一中间物；步骤S 12：将所述第一中间物在一第一模具中加压压合得到一第二中间物；步骤S 13：将所述第二中间物置于马沸炉中，使所述第二中间物的外表面被掺杂的锂镧锆氧粉末覆盖，并进行烧结使石墨粉末与氧气反应产生气体，以得到多孔的固态电解质；步骤S 14：将多孔的所述固态电解质浸泡在液态电解质中，使所述液态电解渗入多孔的所述固态电解质内，得到所述固液混合电解质。

技术领域

本发明属于电化学领域，具体涉及一种固液混合电解质的制备方法及应用其的电化学装置。

背景技术

液态电解质具有粘性低、离子电导率高以及电解质电极界面匹配好等优点，因此在商业锂离子电池中应用取得了巨大的成功。然而，近年来，基于液态电解质的锂离子电池越来越难以满足高能量密度和高安全性的需求。因此，固态电池得到了迅速的发展，固态电池利用锂金属作为负极，具有高的能量密度、更好的热稳定性、更高的安全性能。对于全固态锂电池，固态电解质不仅可以起到离子传导的作用，而且还可以作为电子绝缘的隔膜，并抑制锂枝晶的生长。然而，在全固态电池中，固态电解质和电极之间具有非常大的界面阻抗，导致全固态锂电池难以在室温运行。因此，固液混合电解质已经被提出来改善固态电解质和电极之间的界面。通过少量的液态电解质润湿电解质和电极之间的界面，能够大幅降低固态电解质和电极之间的界面阻抗。

对于固液混合电解质来说，有三个重要的方面需要深入探讨和研究。第一是电解质和电极界面，包括固态电解质和正负极之间的界面以及液态电解质和正负极之间的界面，所述界面影响着锂离子在电解质和电极之间的传输；第二是固态电解质和液态电解质之间的界面，对锂离子在固液界面之间的传输有较大的影响；第三是锂离子在固液混合电解质中的传输路径。如何对此作出改良，是本领域技术人员需要考虑的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种固液混合电解质的制备方法，包括如下步骤：

步骤S11：将石墨粉末和掺杂的锂镧锆氧粉末混合并研磨，得到第一中间物；

步骤S12：将所述第一中间物在一第一模具中加压压合得到一第二中间物；

步骤S13：将所述第二中间物置于马沸炉中，使所述第二中间物的外表面被掺杂的锂镧锆氧粉末覆盖，并进行烧结使石墨粉末与氧气反应产生气体，以得到多孔的固态电解质；以及

步骤S14：将多孔的所述固态电解质浸泡在液态电解质中，使所述液态电解渗入多孔的所述固态电解质内，得到所述固液混合电解质。

在一种可能的实施方式中，所述石墨粉末的颗粒尺寸范围为10^-6至10^-9m。

在一种可能的实施方式中，所述石墨粉末包括球形石墨或片状石墨。

在一种可能的实施方式中，在步骤S13中，使所述第二中间物在含有氧气的气氛中进行烧结，使所述石墨粉末与所述氧气反应产生气体。

在一种可能的实施方式中，在步骤S13中，所述烧结的温度范围为1100℃至1150℃。

在一种可能的实施方式中，所述掺杂的锂镧锆氧粉末包括锂镧锆钽氧、锂镧锆铝氧、锂镧锆钨氧和锂镧锆钽氧中的至少一种。

在一种可能的实施方式中，所述石墨粉末与所述掺杂的锂镧锆氧陶瓷的比例为0.125至1。

在一种可能的实施方式中，在步骤S12中，将所述第一中间物置于直径为5mm至20mm的圆形的所述第一模具中加压15Mpa至25Mpa的压力压合，得到片状的所述第二中间物。

在一种可能的实施方式中，在步骤S14中，所述液态电解质包括碳酸酯类液态电解质或者醚类液态电解质。