[发明专利]一种结晶态Li3有效

专利信息
申请号: 202010593902.6 申请日: 2020-06-28
公开(公告)号: CN111484042B 公开(公告)日: 2020-09-11
发明(设计)人: 刘清虎 申请(专利权)人: 长沙宝锋能源科技有限公司
主分类号: H01M10/0525 分类号: H01M10/0525
代理公司: 长沙市融智专利事务所(普通合伙) 43114 代理人: 蒋太炜
地址: 410000 湖南省长沙市长沙高*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 结晶 li base sub
【说明书】:

发明公开了一种结晶态Li3OCl无机锂离子导体及其制备方法和应用;所述Li3OCl无机锂离子导体为Zn掺杂Li3OCl,所述制备方法为:将氢氧化锂、氧化锂和氯化锂按比例混匀,在三者共熔点以上熔融得到前驱体;将前驱体和金属锌粉混合,在保护气氛下于前驱体熔融温度以上热处理即得到产物Zn掺杂Li3OCl。本发明所得供的Li3OCl无机锂离子导体具有优异的锂离子电导性能和环境稳定性。本发明所提供的制备方法制备周期短,成本低,工艺可控性高,适合于工业化应用。

技术领域

本发明涉及一种结晶态Li3OCl无机锂离子导体及其制备方法和应用,属于固态电解质制备技术领域。

背景技术

锂离子电池由于其工作电压高、能量密度高、能量效率高、自放电率小、循环寿命长、无记忆效应等技术优势,是迄今为止整体性能最好的电池装置。而目前市场上锂离子电池使用的有机电解液,存在漏液, 腐蚀电极甚至发生氧化燃烧等安全性问题。锂离子无机固体电解质可以很好的避免上述问题,且具有锂离子导电率高(最高可达10-2 S/cm)、化学稳定性好、电位窗口大(5~10 V)等优点,极有希望开发出高比能量、安全、可高温使用的新型锂离子电池。以硫化物为主的全固态锂离子电池已初步应用于一些强调安全性甚于功率性能的场合。但是,硫化物电解质易于与氧气、水蒸气发生化学反应,对制备、生产环境要求严苛,增加电池的设备制备成本。为此,研究者提出了反钙钛矿结构Li3OCl无机锂离子导体(JACS,2012,134,15042),以改善无机电解质的环境稳定性。目前,Li3OCl无机电解质的合成方法主要有水热法,高压固相法等,合成设备和工艺条件较为苛刻,而且材料形貌和电化学性能可控性不佳。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明旨在提供一种结晶态Li3OCl无机锂离子导体及其制备方法和应用,采用金属锌化学置换的方法制备该种结晶态Li3OCl无机锂离子导体,相比于传统固相合成的显著优点是反应时间短、产量高、可以控制产物形貌,且电导率高,空气稳定性好。

为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

本发明一种结晶态Li3OCl无机锂离子导体,所述Li3OCl无机锂离子导体为Zn掺杂Li3OCl。

本发明一种结晶态Li3OCl无机锂离子导体,所述Li3OCl无机锂离子导体的化学式为Li3-2yZnyOCl,0.01y0.3。

本发明一种结晶态Li3OCl无机锂离子导体,所述Li3OCl无机锂离子导体为多孔形貌。

本发明一种结晶态Li3OCl无机锂离子导体的制备方法,包括如下步骤:将氢氧化锂、氧化锂和氯化锂混合均匀,获得混合物,将混合物熔融获得熔融前驱体,将锌粉分散于熔融前驱体,然后于真空气氛或保护气氛下热处理,即得结晶态Li3OCl无机锂离子导体;

所述混合物中,按摩尔比计,氢氧化锂:氧化锂:氯化锂=2-x:x:1,0x0.5。

本发明一种结晶态Li3OCl无机锂离子导体的制备方法,所述熔融的温度为300~400℃,保温的时间为2-10h;升温速率为2~10℃/min,在熔融温度下保温一段时间,可形成充份混合均匀的熔融前驱体。

本发明一种结晶态Li3OCl无机锂离子导体的制备方法,所述锌粉的加入量,按摩尔比计,Zn:氯化锂=0.01-0.3:1;优选为0.05-0.2:1。

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