[发明专利]一种抑制锂枝晶生长钴酸锂电解质的制备方法

摘要

本发明涉及一种抑制锂枝晶生长钴酸锂电解质的制备方法，所述方法简单易操作，成本低，耗时短，所述方法在正极材料中掺杂Nb离子，对正极材料晶格中的Co离子位点进行同晶取代，改变晶格参数，获得电化学性能优良的无机电解质；本发明中以轻质碳氮聚合物作为填充剂，与电解质均匀混合，形成固态电解质，可用于抑制锂金属电池中枝晶的生长。

主权项

1.一种抑制锂枝晶生长钴酸锂电解质的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备铌改性钴酸锂该铌改性钴酸锂的化学式为LiCo1‑x‑yFexNbyO2，其中：x=0.12‑0.15，y=0.02‑0.03，按照上述化学式中的Li、Fe、Nb、Co的摩尔量称取碳酸锂、乙酸铁、氧化铌和氧化钴，以适量的水和乙醇为分散介质，对称取的原料进行湿法球磨混料，得到混合好的浆料；将混合好的浆料进行喷雾干燥，得到钴酸锂前驱体粉；对前驱体粉在还原性气氛下施以等离子电弧，使反应粉料熔融，等离子电弧电压20‑40kV，等离子电弧电流500‑1000A；将熔融反应粉料用还原性气体喷射入冷却装置内，冷却后对颗粒粉碎筛分，筛分得到的颗粒大小为5‑10微米的铌改性钴酸锂材料；其中所述用于喷射的喷嘴直径2‑5mm；（2）制备轻质碳氮聚合物填料称取三聚氰胺2‑2.5重量份，溶于100‑125重量份的二甲基亚砜中；取与三聚氰胺相等重量份的三聚氰酸溶于45‑50重量份mL的二甲基亚砜中，两种溶液各自在65‑75℃下搅拌，均匀溶解后，相互混合，再保持在65‑75℃下搅拌15‑20分钟，然后静置后，将混合液离心，洗涤，干燥，得到白色粉末，将白色粉末放入陶瓷坩埚中，置于管式炉中，在高纯氩气的氛围中，烧结，得到轻质碳氮聚合物填料，所述轻质碳氮聚合物填料的粒径为1.5‑2.5μm；（3）通过静电纺丝技术制备网络骨架称取轻质碳氮聚合物填料和聚乙烯吡咯烷酮，二者的质量比为1：(1‑2)，然后将聚乙烯吡咯烷酮加入到乙二醇中，在水浴中加热并磁力搅拌，制得粘度均匀的聚乙烯吡咯烷酮溶液；再将轻质碳氮聚合物填料加入到聚乙烯吡咯烷酮溶液中，超声分散均匀，并在65‑75℃恒温溶胀2‑4h，形成成分均匀的轻质碳氮聚合物填料/聚乙烯吡咯烷酮/乙二醇纺丝液；将轻质碳氮聚合物填料/聚乙烯吡咯烷酮/乙二醇纺丝液装入纺丝装置中，经过静电纺丝技术制备成轻质碳氮聚合物填料/可纺高聚物纳米纤维；将该纳米纤维经过820‑900℃烧结，得到陶瓷纳米线网络骨架；（4）通过磁控溅射的方法将所述铌改性钴酸锂材料复合到陶瓷纳米线网络骨架上，得到薄膜固态电解质。