[发明专利]一种共沉淀法制备的高电导固体电解质

说明书

本发明涉及固体电解质技术领域，具体涉及一种共沉淀法制备的高电导固体电解质，包括如下步骤：步骤1：称取掺杂剂、硝酸铝、钛酸四丁酯、磷酸二氢铵依次将原料放入反应容器中，室温条件下不断搅拌至形成淡黄色浆体；步骤2：将淡黄色浆体中缓慢加入氨水溶解；步骤3：将反应容器加热至88‑90℃，恒温水浴磁力搅拌0.8‑1.1h，形成白色沉淀；步骤4：将白色沉淀转移置于鼓风干燥箱中加热，得白色前驱体；步骤5：将白色前驱体预烧得白色粉体；步骤6：将白色粉体球磨，再压片成型并煅烧，得固态电解质烧结体；本发明的固体电解质具有NASICON结构，界面电阻小、电化学稳定性优，粒径达纳米级。

技术领域

本发明涉及固体电解质技术领域，具体涉及一种共沉淀法制备的高电导固体电解质。

背景技术

在众多新兴的储能技术中，锂电池仍然是最有希望的储能设备，应用领域从便携式电子设备到电动汽车、混合动力汽车和智能电网，全固态锂电池能够提供更高的能量密度和安全性，成为下一代储能技术的发展方向，固体电解质是全固态锂电池的核心材料，必须满足高离子电导率、大量的空位和电荷载体、宽电化学窗口和低电子电导率等一系列要求，具有NASICON结构的电解质由于其良好的电化学性能和安全性，在电化学储能领域得到了广泛的应用。

当前应用最广泛的无机固体电解质是NASICON结构的LAGP和LATP，它们都有较好的室温锂离子电导率(＞10^–4S/cm)，可在较低的烧结温度下(700℃)形成致密的电解质层。然而，这两种常用固态电解质与锂金属直接接触时，Ge⁴⁺和Ti⁴⁺会被锂还原，导致界面电阻显著增加，进而使得这两种材料对锂的电化学稳定性不理想。

一般的共沉淀法是将所需沉淀的离子预先配制成均匀混合的溶液，接着采用某种沉淀剂，使体系中离子达到沉淀条件得到沉淀，通常被用来制备超细纳米粉体；该方法具有易于操作的特点，但是该法存在化学试剂过多，易造成环境污染，安全隐患较大，其次，共沉淀法制备的固态电解质离子导电率较低。

目前，关于共沉淀法制备固态电解质的方案，仅公开了《以共沉淀法制备Ce_0.8M_0.2O_1.9固态电解质特性研究》，如何利用共沉制备具有NASICON结构的固态电解质仍在研究中。专利号为CN201811601928.X公开了共沉淀法合成固体氧化物燃料电池氧化铋基电解质材料的方法，涉及固体氧化物燃料电池电解质材料制造技术领域。将硝酸铋水溶液(Bi(NO₃)₃·5H2O)和硝酸铥水溶液(Tm(NO₃)₃·5H2O)混合后置于反应釜中并加入沉淀剂进行水热均匀共沉淀反应；反应完全后经后处理得到固体氧化物燃料电池氧化铋(Bi2O3)基电解质材料，以及专利号CN201010506775.8公开的固体氧化物燃料电池电解质材料纳米YSZ的水热合成方法均使用了沉淀剂。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种共沉淀法法制备的高电导固体电解质。

具体是通过以下技术方案来实现的：

一种利用共沉淀法制备高电导固体电解质的方法，包括如下步骤：

步骤1：称取掺杂剂、硝酸铝、钛酸四丁酯、磷酸二氢铵依次将原料放入反应容器中，室温条件下不断搅拌至形成淡黄色浆体；

步骤2：将淡黄色浆体中缓慢加入氨水溶解，调节pH至4-12；

步骤3：将反应容器加热至88-90℃，恒温水浴磁力搅拌0.8-1.1h，形成均一稳定分层的白色沉淀；

步骤4：将白色沉淀转移置于鼓风干燥箱中，于145-155℃条件下加热9.7-10.3h，得白色前驱体；

步骤5：将白色前驱体在空气中以3-5℃/min的升温速率升温至预烧温度，并保温8-12h，得白色粉体；