[发明专利]一种氧化物固态电解质、全固态锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化物固态电解质、全固态锂离子电池及其制备方法，其中，氧化物固态电解质的制备方法包括步骤：将初始氧化物固态电解质粉末、粘结剂、增塑剂、分散剂、二甲苯及醇类溶剂混合在一起并进行球磨处理后，再进行脱泡处理，制得混合浆料；采用流延法将所述混合浆料涂覆在基板上，干燥后形成膜片；将所述膜片放置到真空管式炉中先进行脱脂处理，然后进行烧结处理，制得所述氧化物固态电解质。本发明采用流延法替代传统压片法，来制得厚度可控且更薄的固态电解质膜，从而具有更高的电导率；进一步地，本发明还采用先脱脂再烧结的方式，使得电解质更容易成瓷，机械性功能更强。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种全固态锂离子电池固态电解质及其制备方法与应用。

背景技术

能源作为人们生活所需的重要物质基础，一直促进着社会和科技的发展。能源技术的发展大力推动着当今世界经济的发展和人类社会的进步。然而，传统的非可再生能源的使用严重污染着环境。为了应对能源与环境问题，人们对太阳能等可再生能源的需求日益迫切。但是这些能源的供给十分不稳定，要克服可再生能源在时间和空间上分布不均匀的问题，就需要一种能量存储装置将其转化为电能存储下来，这样才能大规模使用。锂二次电池就是一种很好的储能装置，它具有很高的输出电压和比容量、自放电小、寿命长等优点，是绿色新能源技术的主力军。

锂二次电池主要应用于数码相机、手机和电脑等高科技商品。随着科学技术的不断发展，锂二次电池的应用也向着大型化、微型化以及柔性化发展，如新能源电动车、微型传感器和运动手环。因此，对于锂离子电池在安全性方面有了更高的要求。

锂离子电池从发明以来，其电解质一直是液态，但液态电解质存在许多安全隐患。近年来，手机爆炸事故频发，这与液态电解质有很大程度的关系。在手机长时间处于高温状态，液态电解质会出现的分解甚至燃烧从而造成爆炸。并且锂电池长时间的使用，锂离子会在负极表面沉积，从而引发枝晶生长，影响其使用寿命。为了提高锂离子电池使用过程中的性能和稳定性，人们把目光转向了不可燃的无机固态电解质。无机固态电解质的化学、电化学性质稳定且不易燃烧，能够有效的高锂离子电池的稳定性。

目前所研究的无机固态电解质主要有硫化物固体电解质和氧化物固体电解质。硫化物固体电解质虽然具有较高的离子电导率，但是其制备方法繁琐，需要在保护气的手套箱中操作，因而很难大规模生产。与之相比，氧化物固态电解质在空气环境下就能大批量制备。但氧化物固态电解质的离子电导率还没有达到制备锂离子电池的水准。因而，如何提高其电导率是氧化物固态电解质材料能够投入应用的关键。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种氧化物固态电解质、全固态锂离子电池及其制备方法，旨在解决现有氧化物固态电解质的电导率较差导致全固态锂离子电池性能较差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种氧化物固态电解质的制备方法，其中，包括步骤：

将初始氧化物固态电解质粉末、粘结剂、增塑剂、分散剂、二甲苯及醇类溶剂混合在一起并进行球磨处理后，再进行脱泡处理，制得混合浆料；

采用流延法将所述混合浆料涂覆在基板上，干燥后形成膜片；

将所述膜片放置到真空管式炉中先进行脱脂处理，然后进行烧结处理，制得所述氧化物固态电解质。

所述氧化物固态电解质的制备方法，其中，所述初始氧化物固态电解质粉末为LLZTO固态电解质粉末、Ta掺杂的LLZTO固态电解质粉末和LAGP固态电解质粉末中的一种。

所述氧化物固态电解质的制备方法，其中，所述粘结剂为PVB，所述增塑剂为BBP，所述分散剂为鱼油。

所述氧化物固态电解质的制备方法，其中，所述膜片的厚度为100-120μm。