[发明专利]一种高强度beta-Al2O3固体电解质的制备方法

权利要求书

1.一种高强度beta-Al₂O₃固体电解质的制备方法，其具体步骤为：(a)含过渡金属原子的盐添加到钠盐、锂盐和铝盐或铝的氧化物中，混合后以无水有机极性溶剂为介质球磨干燥，过筛预烧制得前驱料；(b)将前驱料粉料于无水有机极性溶剂中球磨后干燥，过筛后添加PVA水溶液到前驱料粉料中并混合均匀，压制成型；(c)然后将成型的素坯缓慢加热至550-650℃保温，然后升温，并于1550-1680℃保温烧结，接着降温至在1400-1500℃保温，最后随炉冷却得到高强度的beta-Al₂O₃固体电解质。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的含过渡金属原子的盐为含过渡金属原子的草酸盐、硝酸盐、碳酸盐、醋酸盐、柠檬酸盐或甲酸盐，其中过渡金属原子为Fe、Cr或Ni。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的钠盐、锂盐和铝盐分别为钠的草酸盐、硝酸盐、碳酸盐、醋酸盐、柠檬酸盐或甲酸盐，锂的草酸盐、硝酸盐、碳酸盐、醋酸盐、柠檬酸盐或甲酸盐，铝的草酸盐、硝酸盐、碳酸盐、醋酸盐、柠檬酸盐或甲酸盐。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：含过渡金属原子的盐的添加量为：含过渡金属原子氧化物占总氧化物质量的0.005-0.75％；钠盐的加入量为Na₂O占总氧化物质量的10.60-10.80％；锂盐的加入量为占总氧化物质量的0.40-1.00％；其中总氧化物为钠盐、锂盐和铝盐或铝的氧化物中Li₂O、Na₂O、Al₂O₃和过渡金属原子氧化物的总质量。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(a)和(b)中球磨时间均为6-12小时；步骤(b)中压制成型的压力为10-30MPa。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(a)中所述的预烧温度为1000-1300℃，预烧时间为1-3小时；步骤(c)中缓慢加热的速率是1-3℃/min，缓慢加热至550-650℃时保温1-3小时；在1550-1680保温烧结5-25min；降温至在1400-1500℃时的降温速率为2-3℃/min，降温至1400-1500℃时保温40-80min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(a)和(b)中所述的无水有机极性溶剂均为无水乙醇、无水乙醚或无水丙酮中一种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的PVA水溶液是聚乙烯醇和去离子水按质量比为5-10：100配制的溶液；PVA水溶液的添加量是前驱料粉料质量的5-15％。