[发明专利]石榴石型固体电解质材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体电解质材料技术领域，尤其涉及一种石榴石型固体电解质材料的制备方法。

背景技术

由于锂二次电池具有输出功率大、能量密度高、使用寿命长、平均输出电压高、自放电小、无记忆效应、可快速充放电、循环性能优越和无环境污染等诸多优点，其已成为当今用于便携式电子产品的可充电电源的首选对象，也被认为是最具竞争力的车用动力电池。因此，当前，锂二次电池已走进千家万户，成为社会不可分割的一部分。一般来说，锂二次电池主要包括液态锂二次电池和固态锂二次电池。在固态锂二次电池中，不含液态电解质而采用固态电解质材料的电池称为全固态锂二次电池。由于全固态锂二次电池具有液态锂二次电池不可比拟的安全性，并有望彻底消除电池使用过程中存在的安全隐患，其更符合电动汽车和规模储能领域未来发展的需求。

全固态锂二次电池的核心组成部分包括固态电解质材料，其性能好坏是全固态锂二次电池能否实现高性能化的关键点。固态电解质材料主要有两大类：有机聚合物电解质材料和无机固体电解质材料。在无机固体电解质材料中，由于石榴石型Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO)固态电解质材料高的离子电导率和稳定的化学和电化学特性，在高安全性全固态二次锂电池的研究中受到关注。石榴石型Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO)固态电解质材料成为目前发展最快的无机固体电解质材料。

现有技术中的石榴石型全固态电解质片是通过金属磨具压制而成。利用该方法获得的电解质片形状受制于磨具的形状与大小，并且在电解质片脱膜的过程中，很容易发生破损，很难获得厚度很小的完整电解质片。除此之外，电解质的电阻与电解质片的厚度成正比。如果想获得完整电极片，需要增加电解质片的厚度。但是电解质片的电阻也随着电解质片厚度的增加而加大，进而影响全固态电池的电学性能。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种石榴石型固体电解质材料的制备方法，以解决现有的全固态电解质片制备方法在制备电解质片时，电解质片的厚度较厚，并且会影响全固态电池的电学性能的问题。

本发明实施例提供了一种石榴石型固体电解质材料的制备方法，其包括以下步骤：将石榴石型电解质粉体、粘结剂与溶剂混合，得到电解质浆料；将所述电解质浆料涂布在PET薄膜上，在设定的烘干温度下烘干，以将所述溶剂部分蒸发，得到电解质薄膜；从所述PET膜上取下所述电解质薄膜，并将所述电解质薄膜按照一定规格裁剪；以及排出所述裁剪后的电解质薄膜中的粘结剂与残留的溶剂，并得到致密的石榴石型锂离子导体电解质片。

所述石榴石型电解质为石榴石型锂离子导体，其包括Li₃+_xLn₃Te_2-xM_xO₁₂，其中0≤x≤2，Ln为La，Y，Pr，Nd，Sm，Lu等中的一种或几种，M为Nb，Ta，Bi，Sb等中的一种或几种。

所述石榴石型电解质为石榴石型锂离子导体，其包括Li₅+_xLn_3-xA_xM₂O₁₂，其中0≤x≤3，Ln为La，Y，Pr，Nd，Sm，Lu等中的一种或几种，A为Mg，Ca，Sr，Ba等中的一种或几种，M为Nb，Ta，Bi，Sb中的一种或几种；

所述石榴石型电解质为石榴石型锂离子导体，其包括Li_δ+_x-3yLn_3-xA_xM₂B_yO_12±λ其中δ、λ为正整数，由B元素的价态决定，6≤δ≤7，0≤λ≤1，0≤x≤3，0≤y≤2，Ln为La，Pr，Nd，Sm，Lu等中的一种或几种，A为Mg，Ca，Sr，Ba等中的一种或几种，M为Zr，Hf，Sn，Nb，Ta，Bi，Sb，W，Te等中的一种或几种，B为Ga，Al，Y，Cr，V等中的一种或几种。

所述粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙基纤维素(EC)、丙烯酸类树脂中的一种或几种。

所述溶剂为饱和烃基溶剂、氟基溶剂、芳香烃基溶剂、氯基溶剂、NMP(N-甲基吡咯烷酮)中的一种或几种。