[发明专利]一种磷酸硅锆基固体电解质及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种磷酸硅锆基固体电解质，其特征在于，

所述磷酸硅锆基固体电解质由磷酸硅锆基粉体制备而成，

所述磷酸硅锆基粉体是一种NASICON结构的离子导体，化学式为Li_3+xM_xZr_2-xSi₂PO₁₂，其中 M 为 Ta、Nb、Hf、Al、Si、Ga、Ge、Sc、Ti、V、Y 和 Sn 中的一种，x=0-0.6。

2.如权利要求1所述的磷酸硅锆基固体电解质的制备方法，其特征在于，包括：

（1）制备所述磷酸硅锆基粉体；

（2）将所述磷酸硅锆基粉体加入分散剂后分散于溶剂中，进行球磨混合，将混合物料加热蒸干溶剂，粉碎后使用筛分仪将球料分离得到混合粉体，将混合粉体放入模具中，给与竖直方向压力并静置，冷压制成陶瓷片；

（3）将步骤（2）所述陶瓷片放置于步骤（1）所述磷酸硅锆基粉体中，高温烧结炉中进行两阶段煅烧，即可得到所述磷酸硅锆基固体电解质。

3.根据权利要求2所述的磷酸硅锆基固体电解质，其特征在于，

所述步骤（1）包括：

（1.1）将材料前驱物粉体的混合物料置于研磨罐中，加入溶剂，使用研磨球对所述混合物料进行球磨；研磨完成后，将所述混合物料加热蒸干溶剂，粉碎后使用筛分仪将球料分离得到混合粉体；

（1.2）将所述混合粉体于置于高温烧结炉中进行两阶段煅烧，对煅烧后的粉体进行粉碎过筛，得到所述磷酸硅锆基粉体。

4.根据权利要求3所述的磷酸硅锆基固体电解质，其特征在于，

所述步骤（1.1）中，将锂Li、硅Si、锆Zr、磷P和掺杂元素M的前驱体按照 Li、Si、Zr、P、M的摩尔比为（3+x）：2：（2-x）：1：x混合，得到混合物。

5.根据权利要求3所述的磷酸硅锆基固体电解质，其特征在于，

所述步骤（1.1）中，球料比为1-20：1，球磨温度为-70-100℃，球磨转速为200-800转/分钟，球磨时间为1-15小时，所述溶剂为乙醇或异丙醇。

6.根据权利要求3所述的磷酸硅锆基固体电解质，其特征在于，

所述步骤（1.2）中，第一阶段煅烧温度为 250-600℃，煅烧时间为1-3小时；第二阶段煅烧温度为800-1200℃，煅烧时间为2-48 小时；煅烧气氛为空气，氧气，氮气，氩气或若干气体的混合气。

7.根据权利要求2所述的磷酸硅锆基固体电解质，其特征在于，

所述步骤（2）中，所述分散剂为PVA、PVB，所述溶剂为乙醇或异丙醇。

8.根据权利要求2所述的磷酸硅锆基固体电解质，其特征在于，

所述步骤（2）中，将所述混合粉体放入模具中，给与竖直方向5-15吨压力并静置3-15分钟，冷压制成陶瓷片。

9.根据权利要求2所述的磷酸硅锆基固体电解质，其特征在于，

所述步骤（3）中，第一阶段煅烧温度为 250-600℃，煅烧时间为1-3小时；第二阶段煅烧温度为800-1200℃，煅烧时间为2-48 小时；煅烧气氛为空气，氧气，氮气，氩气或若干气体的混合气。

10.根据权利要求1所述的磷酸硅锆基固体电解质在制备锂电池中的应用。