[发明专利]氧化物固态电解质及其制备方法

说明书

本发明涉及固态电解质技术领域，具体是氧化物固态电解质，氧化物固态电解质的化学组成为LiBiOxSey，其中，0≦x≦6，0≦y≦2，所述氧化物固态电解质LiBiOxSey其中的x:y＝6:2，所述氧化物固态电解质LiBiOxSey其中x+y＝2，所述氧化物固态电解质的原料来源为Li2O或/和Li2Se，或者Bi2O3或/和Bi2Se3，氧化物固态电解质的制备方法，对原料进行两步烧结，制备得到氧化物固态电解质；所述两步烧结之前先对原料进行混合球磨，所述球磨优选为高能机械球磨；所述两步烧结包括一次烧结和二次烧结。本发明制备工艺简单，合成温度低，具有较宽的电化学窗口，较好的电化学稳定性，可用于3D打印固态电池，这种固态电解质还可能用于镁电池。

技术领域

本发明涉及固态电解质技术领域，具体是氧化物固态电解质及其制备方法。

背景技术

新能源汽车是行业的发展趋势，安全性能和续航里程对动力电池提出了更高的要求。传统的锂电池采用有机电解液，易燃、不安全，而且组装成的锂离子电池能量密度不高，而全固态电池以锂金属为终极负极，能够很好的解决动力电池安全性和能量密度问题，提高电池使用寿命。固态电解质作为全固态电池的关键核心材料之一，近年来逐渐成为新能源汽车行业和锂电产业链的研究焦点。

目前，在所有的固态电解质分类中，以氧化物和硫化物的综合性能较为优异，尤以硫化物的离子电导率最高。但是，硫化物固态电解质的界面性能不稳定而且对水分非常敏感，稳定性差，制备条件相对苛刻，易与水接触产生硫化氢气体腐蚀电极并引起胀气，劣化固态电池的性能。

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种掺硒的氧化物固态电解质及其制备方法和用途，其既具有硫化物的高离子电导率，又具有氧化物的空气稳定性，尤其适用于3D打印固态电池。

发明内容

本发明要解决的技术问题是硫化物虽然离子电导率高，但是在空气中不稳定；氧化物虽然空气稳定性好，但是离子电导率又太低；两者都不太适合用作3D打印固态电池，尤其是要求高功率的；玻璃杯的开口容易进去灰尘。氧化物固态电解质的合成温度高，能耗大；硫化物固态电解质的原料成本高；两者都增加了大规模制造的应用成本，有一定的局限性。

为了克服以上的技术缺陷，提供氧化物固态电解质及其制备方法。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：氧化物固态电解质，所述氧化物固态电解质的化学组成为LiBiOxSey，其中，0≦x≦6，0≦y≦2。

作为本发明进一步的方案：所述氧化物固态电解质LiBiOxSey其中的x:y＝6:2。

作为本发明再进一步的方案：所述氧化物固态电解质LiBiOxSey其中x+y＝2。

作为本发明再进一步的方案：所述氧化物固态电解质的原料来源为Li2O或/和Li2Se，或者Bi2O3或/和Bi2Se3。

作为本发明再进一步的方案：氧化物固态电解质的制备方法，其步骤在于：

步骤一：对原料进行两步烧结，制备得到氧化物固态电解质；

步骤二：所述两步烧结之前先对原料进行混合球磨，所述球磨优选为高能机械球磨；

步骤三：所述两步烧结包括一次烧结和二次烧结，在一次烧结之后二次烧结之前进行调整粒径和压制的步骤；

步骤四：调整粒径，在第一压力下压制，一次烧结；

步骤五：调整粒径，在第二压力下压制，二次烧结。

作为本发明再进一步的方案：步骤二所述球磨的转速为200～500rpm，所述球磨的时间为2～12小时，采用行星式球磨机进行湿法球磨，采用玛瑙球作为研磨球。