[发明专利]一种固态电解质材料及其制备方法、电池

说明书

本申请提供一种固态电解质材料及其制备方法、电池，属于电池技术领域。固态电解质材料包括锂镧锆氧颗粒，以及包覆于锂镧锆氧颗粒的包覆层。包覆层的材质包括锂镧钛氧、偏铝酸锂或钛酸锂。包覆层的厚度为5～100nm。本申请以锂镧钛氧、偏铝酸锂或钛酸锂作为包覆层材料包覆于锂镧锆氧颗粒表面，包覆层能够将锂镧锆氧颗粒与外界空气隔离，使得固态电解质材料对空气稳定，且残碱量低。同时纳米级的包覆能够有效避免晶界电导率低的问题，使得制得的固态电解质材料的电导率依旧保持在较好水平。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种固态电解质材料及其制备方法、电池。

背景技术

汽车尾气排放是导致温室效应的一个重要因素，各国陆续颁布新汽车排放的标准，现阶段传统燃油车达标困难。新能源汽车由于其动力系统为锂离子电池的电芯，无尾气排放问题，逐渐引起各大汽车厂商的重视。现在常用的锂电芯需要使用液态的电解液，如果发生强烈碰撞，电解液泄露很容易燃烧导致出现安全问题。

固态电池由于高的能量密度、无毒、高安全和电池柔性容易加工等优点是一种解决上述问题的有效路径。固态电池的核心的问题之一是制备出高性能的固态电解质材料。无机氧化固态电解质锂镧锆氧由于具有室温下高的锂离子电导率、的离子迁移系数和对金属锂负极稳定的特点，被认为最有望商用化的一种固态电解质材料。但是锂镧锆氧材料在空气中容易发生反应，并且存在残碱量高的问题导致使用存在部分问题。

发明内容

本申请提供了一种固态电解质材料及其制备方法、电池，其对空气稳定，残碱量低，且能够有效改善晶界电导率低的问题。

本申请的实施例是这样实现的：

在第一方面，本申请示例提供了一种固态电解质材料，其包括锂镧锆氧颗粒，以及包覆于锂镧锆氧颗粒的包覆层。

包覆层的材质包括锂镧钛氧、偏铝酸锂或钛酸锂。

包覆层的厚度为5～100nm。

在上述技术方案中，本申请以锂镧钛氧、偏铝酸锂或钛酸锂作为包覆层材料包覆于锂镧锆氧颗粒表面，包覆层能够将锂镧锆氧颗粒与外界空气隔离，使得固态电解质材料对空气稳定，且残碱量低。同时纳米级的包覆能够有效改善晶界电导率低的问题，使得制得的固态电解质材料的电导率依旧保持在较好水平。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述锂镧锆氧颗粒的粒径为1～10um。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的示例中，上述锂镧锆氧为无掺杂的锂镧锆氧或掺杂的锂镧锆氧。

掺杂的锂镧锆氧的掺杂元素包括钽、钙、铝、钡、钨、铌和锶中的任意一种或多种。

第二方面，本申请示例提供了一种上述固态电解质材料的制备方法，其包括：将第一溶液喷涂到锂镧锆氧颗粒表面得到包覆前驱体，将包覆前驱体经烧结制得固态电解质材料。

第一溶液包括包覆层材料或制备包覆层材料的原料。

在上述技术方案中，本申请以喷涂的方法在锂镧锆氧颗粒表面形成包覆层，喷涂的方法能够制得纳米级的包覆层，且此制备方法简便，适用于工业化应用。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的示例中，采用流化床将上述第一溶液喷涂到锂镧锆氧颗粒表面得到包覆前驱体，喷涂速率为1～10g/min，沸腾温度为200～400℃。

在上述示例中，控制流化床的喷涂速率和沸腾温度能够控制包覆层的厚度。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第二种可能的示例中，上述包覆前驱体的烧结温度为600～1200℃，烧结时间为2～8h。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第三种可能的示例中，上述第一溶液的溶剂包括乙醇。