本發(fā)明涉及電化學(xué)，具體而言，涉及一種復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法、全固態(tài)電池。

背景技術(shù)：

1、相對(duì)于液態(tài)電池，固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)替換了液態(tài)電池體系的有機(jī)電解液，可有效避免電解液泄露等問題造成的安全隱患，從而可以大幅度提升電池的安全性能。

2、固態(tài)電池體系可以適配更高能量密度的正負(fù)極材料，可有效提高電芯的能量密度，改善當(dāng)前體系的低能量密度的問題。

3、在目前研究的固態(tài)電解質(zhì)體系中，氧化物是一類重要的電解質(zhì)材料，氧化物固態(tài)電解質(zhì)具備對(duì)空氣穩(wěn)定且制備成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是氧化物固態(tài)電解質(zhì)存在著材料質(zhì)地偏硬、離子電導(dǎo)率低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服現(xiàn)有技術(shù)中氧化物固態(tài)電解質(zhì)存在的材料質(zhì)地偏硬、離子電導(dǎo)率低，同時(shí)使用焙燒的氧化物陶瓷片因存在高的楊氏模量和差的界面接觸在固態(tài)電池以及鋰金屬固態(tài)電池中無法保持良好的循環(huán)效率的問題，本發(fā)明提供了一種復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，包括氧化物和氫化物，

2、所述氧化物的化學(xué)式為：li1.3+x+yal0.3-x-ymgxcayti1.7(po4)3；且其中x、y滿足如下條件：0<x<0.05,0<y<0.05；

3、所述氫化物選自linh2、li2nh、li3(nh2)2i、libh4和lialh4中的一種或者多種。

4、優(yōu)選地，其中x、y滿足如下條件：0<x+y≤0.05。

5、優(yōu)選地，所述氧化物的粒徑為50-600nm，在該粒徑范圍可以更好的與正極材料和氫化物材料在顆粒尺寸上良好兼容。

6、優(yōu)選地，所述氫化物和所述氧化物的物料質(zhì)量比為1:4—4:1。

7、本發(fā)明提供了一種上述復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，將氧化物和氫化物按比例進(jìn)行干法行星球磨混合，得到所述固態(tài)電解質(zhì)。

8、優(yōu)選地，將氧化物和氫化物放入行星球磨機(jī)中，球料比為20-40，球磨轉(zhuǎn)速為300-500r/min，球磨時(shí)間2-4h。

9、優(yōu)選地，將li2co3粉末、nh4h2po4粉末、tio2粉末、al2o3粉末、mgo粉末和cao粉末按照latp-mgca結(jié)構(gòu)式的化學(xué)計(jì)量比混合球磨，并在溫度為600-800℃下煅燒3-5h，得到所述氧化物。

10、優(yōu)選地，將li2co3粉末、nh4h2po4粉末、tio2粉末、al2o3粉末、mgo粉末和cao粉末按照latp-mgca結(jié)構(gòu)式的化學(xué)計(jì)量比放入行星式球磨機(jī)中，控制轉(zhuǎn)速200-300rpm，球磨6-10h，然后將得到的粉末裝入氧化鋁坩堝中，再置于馬弗爐煅燒，得到所述氧化物。

11、本發(fā)明還提供了一種全固態(tài)電池，包括正極層、負(fù)極層和電解質(zhì)層，所述電解質(zhì)層為上述的復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)。

12、優(yōu)選地，所述正極層包括正極活性材料和所述復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，且所述正極活性材料與所述復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的混合質(zhì)量比為(2-9)：1；

13、所述電解質(zhì)層為所述復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)壓片形成的陶瓷片；

14、所述負(fù)極層為鋰金屬片。

15、有益效果：

16、采用本發(fā)明技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果如下：

17、(1)采用氧化物和氫化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，在納米氧化物固態(tài)電解質(zhì)顆粒表面和顆粒間界面進(jìn)行高電導(dǎo)率的氫化物進(jìn)行球磨修飾，有效的改善了氧化物素坯片的低電導(dǎo)率特點(diǎn)，可有效推動(dòng)非燒結(jié)氧化物-氫化物復(fù)合物在固態(tài)電池中的應(yīng)用。

18、(2)氧化物采用latp-mgca，其與latp-mg相比，能進(jìn)一步提高電導(dǎo)率，降低反應(yīng)溫度、節(jié)省合成成本，從而達(dá)到優(yōu)化合成方法的目的。

19、(3)復(fù)合電解質(zhì)通過借助于libh4等氫化物的高的鋰離子電導(dǎo)率及其低的剪切模量，可以大幅改善了氧化物-氫化物復(fù)合電解質(zhì)顆粒的形變能力，使其僅經(jīng)過冷壓便能形成致密片，進(jìn)而使得兩相顆粒間的接觸由“點(diǎn)接觸”變?yōu)椤懊娼佑|”，從而構(gòu)成了連續(xù)的鋰離子傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，保證了鋰離子在正負(fù)極之間的有效傳導(dǎo)，進(jìn)而改善了循環(huán)性能。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，包括氧化物和氫化物，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，其中x、y滿足如下條件：0<x+y≤0.05。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述氧化物的粒徑為50-600nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述氫化物和所述氧化物的物料質(zhì)量比為1:4—4:1。

5.一種根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，將氧化物和氫化物按比例進(jìn)行干法行星球磨混合，得到所述固態(tài)電解質(zhì)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，將氧化物和氫化物放入行星球磨機(jī)中，球料比為20-40，球磨轉(zhuǎn)速為300-500r/min，球磨時(shí)間2-4h。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，將li2co3粉末、nh4h2po4粉末、tio2粉末、al2o3粉末、mgo粉末和cao粉末按比例放入行星式球磨機(jī)中，控制轉(zhuǎn)速200-300rpm，球磨6-10h，然后將得到的粉末裝入氧化鋁坩堝中，再置于馬弗爐煅燒，得到所述氧化物。

9.一種全固態(tài)電池，其特征在于，包括正極層、負(fù)極層和電解質(zhì)層，所述電解質(zhì)層采用如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種全固態(tài)電池，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法、全固態(tài)電池，屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，包括氧化物和氫化物，所述氧化物的化學(xué)式為：Li1.3+x+yAl0.3?x?yMgxCayTi1.7(PO4)3；且其中x、y滿足如下條件：0<x<0.05,0<y<0.05；所述氫化物選自LiNH2、Li2NH、Li3(NH2)2I、LiBH4和LiAlH4中的一種或者多種。本發(fā)明的有益效果是：采用氧化物和氫化物復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，在納米氧化物固態(tài)電解質(zhì)顆粒表面和顆粒間界面進(jìn)行高電導(dǎo)率的氫化物球磨修飾，有效的改善了氧化物素坯片的低電導(dǎo)率特點(diǎn)，可有效推動(dòng)非燒結(jié)氧化物?氫化物復(fù)合物在固態(tài)電池中的應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：張路丹,鄧永紅,王朝陽,劉中波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳新宙邦科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30