[发明专利]一种复合电解质片的制备方法

摘要

一种复合电解质片的制备方法，先进行蜂窝氧化铝片的制备，将氧化铝粉、叔丁醇、粘结剂、分散剂和去离子水混合球磨，注入模具中凝固，真空冷冻干燥，烧结、切割得到蜂窝氧化铝片；然后进行LLZTO浆料的制备，称量碳酸锂、氧化镧、氧化锆和氧化钽，加乙醇球磨后烘干得到预混料，热处理得到预烧粉，将预烧粉、乙二醇独乙醚、粘结剂和三油酸甘油酯混合球磨，得到LLZTO浆料；最后进行“蜂窝氧化铝支撑LLZTO薄膜”复合电解质片的制备，将LLZTO浆料涂抹在蜂窝氧化铝片的一面，自然干燥后置于坩埚盖烧结，即得复合电解质片，本发明所制备的复合电解质性能优异，在锂电池领域有广阔的应用前景。

主权项

一种复合电解质片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)蜂窝氧化铝片的制备：采用冷冻注模法(freeze‑casting)制备，将氧化铝粉、叔丁醇、第一粘结剂、分散剂和去离子水混合球磨4～8小时，氧化铝粉的质量百分比含量为40～50％，平均粒径0.1～1.0μm；叔丁醇的质量百分比含量为45～55％；第一粘结剂质量百分比含量为0.2～0.6％，第一粘结剂为PVB或PTFE；分散剂质量百分比含量为1.0～3.0％，分散剂为BYK163或三油酸甘油酯；去离子水质量百分比含量为1.5～2.5％，将得到的浆料注入模具中，模具底部为铜板，四周为尼龙塑料材质，然后一并放在冷冻台上，冷冻台温度‑40～‑100℃，浆料在模具中从底部开始往上凝固，其中叔丁醇定向结晶成贯穿整个样品的柱状晶，将冷冻好的坯体真空冷冻干燥，使叔丁醇柱状晶升华，在坯体中留下直通孔，直通孔氧化铝生坯柱体在1550～1750℃下烧结1～4小时，得到直通孔氧化铝柱体，最后切割此柱体，得到蜂窝氧化铝片；2)LLZTO浆料的制备：按照Li7‑xLa3Zr2‑xTaxO12式中原子比例称量碳酸锂Li2CO3、氧化镧La2O3、氧化锆ZrO2和氧化钽Ta2O5四种原料，x＝0.4～0.8，加乙醇刚好没过球磨子和粉料，球磨2h，得到混合均匀的浆料，转移浆料，70℃烘干10小时，得到预混料，预混料放入氧化铝坩埚中，以1～3℃/min升温速度升温到800～900℃后保温8～12小时，热处理完得到预烧粉，将预烧粉、乙二醇独乙醚、第二粘结剂和三油酸甘油酯混合球磨10～15小时，即得到LLZTO浆料，预烧粉的质量百分比含量为55.0～65.0％，乙二醇独乙醚的质量百分比含量为34.0～44.0％，第二粘结剂的质量百分比含量为0.2～0.6％，第二粘结剂为PVA；三油酸甘油酯的质量百分比含量为0.2～0.6％；3)“蜂窝氧化铝支撑LLZTO薄膜”复合电解质片的制备：将LLZTO浆料均匀涂抹在蜂窝氧化铝片的一面上，自然干燥得到复合电解质生坯，在氧化铝坩埚中放置一块承烧板，复合电解质片生坯置于承烧板上，承烧板和坩埚间的空隙填充碳酸锂，坩埚盖好后1140℃下烧结5小时，即得复合电解质片。