[发明专利]一种固态电解质材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种固态电解质材料及其制备方法和应用,该固态电解质材料的化学通式为Mgsubgt;0.5/subgt;Lisubgt;x/subgt;Tisubgt;2‑0.25x/subgt;(POsubgt;4/subgt;)subgt;3/subgt;，其中，0.2≤x≤0.42；通过本发明制备方法制备得到的该固态电解质材料可以作为锂离子电池的正极材料添加剂、负极材料添加剂和隔膜涂覆材料使用，使锂离子电池具有较高的电导率和容量保持率。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，特别涉及一种固态电解质材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着电子产品，电动汽车，新能源产业以及航空航天等领域的迅速发展，对能源储存与转换所用的电池在能量密度、稳定性以及安全性等方面提出了越来越高的要求。其中锂离子电池因其较高的能量密度，受到学者们的关注。而目前高能量密度的追求已越来越凸显出锂离子电池的安全性问题，因此发展或开发更高安全性的电池技术具有重要的战略意义。

NASICON结构具有良好的离子电导率、高理论容量和优异的安全特性，被认为是很有前途的电极材料，并且它还是一种零应变材料，可以抑制固体电解质界面的形成。

磷酸钛镁材料可以稳定地储存碱金属和碱土金属离，并拥有所有上述NASICON结构材料的优异特性，但是其也不可避免的在导电性方面表现不佳，导致其倍率性能差和循环衰减较大。

因此，研究如何改善磷酸钛镁材料的性能，以有效提高将其应用的电池的电化学性能，对未来能源的可持续发展具有重要意义。

发明内容

本发明实施例提供的一种固态电解质材料及其制备方法和应用，通过将锂源材料、镁源材料、磷源材料和钛源材料通过一次烧结或分段式烧结的方法，获得NASICON型锂掺杂磷酸钛镁固态电解质材料；该固态电解质材料，锂元素的加入可以使材料保持NASICON型结构的同时，还有效提高材料的电导率和容量保持率，尤其可以提高电导率；该固态电解质材料可以作为锂离子电池的正极材料添加剂、负极材料添加剂和隔膜涂覆材料使用，使锂离子电池具有较高的电导率和容量保持率。

本发明提供的态电解质材料的制备方法为固相烧结法，该方法简单、快捷、易操作；有利于其大规模制备。

为此，第一方面，本发明实施例提供了一种固态电解质材料，所述固态电解质材料的化学通式为Mg_0.5Li_xTi_2-0.25x(PO₄)₃，其中，0.2≤x≤0.42；

所述固态电解质材料的X射线衍射峰的角度为14.6°、20.6°、20.8°、24.4°、25.2°、25.6°、29.6°、32.4°、23.0°、36.6°。

优选的，所述固态电解质材料为NASICON型固态电解质；所述固态电解质材料的粒径Dv50在0.3μm-2μm之间。

第二方面，本发明实施例提供了一种上述第一方面所述的固态电解质材料的制备方法，所述制备方法包括：

按化学计量比称取锂源材料、镁源材料、磷源材料和钛源材料,作为原料；

将原料置于混合机中，混合均匀，得到混合物料；

将混合物料进行烧结处理，得到块状的前驱体材料；

将前驱体材料进行第一次破碎处理，得到粒径Dv50小于1mm的大颗粒固态电解质材料；

将大颗粒固态电解质进行第二次破碎处理，之后再进行砂磨处理，最终得到粒径Dv50为0.3μm-2μm的固态电解质材料。

优选的，所述锂源材料包括：碳酸锂和/或氢氧化锂；所述锂源材料的粒径Dv50为1μm-10μm；