硫化物固态电解质制备工艺
文献发布时间:2023-06-19 19:30:30
技术领域
本发明属于锂电池技术领域,具体涉及硫化物固态电解质制备工艺。
背景技术
固态电解质是未来锂离子电池发展的一个趋势。由于固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液,即使在高温下也不会着火,安全性更高。因此,固态离子电池技术已成为重要的下一代技术储备,硫化物固态电池是固态锂电池中的一种,它具有电导率高、电化学窗口宽、活化能低、工作温度广等优点。
硫化物固态电解质中最具代表性的是Li
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种硫化物固态电解质制备工艺,成本低、方法简单,提高了固态电解质的成型度,解决了压片过程中固态电解质片变形、起泡的缺陷。
本发明所述的硫化物固态电解质制备工艺,其特征在于,其制备方法包括以下步骤:
(1)将Li
(2)在混合粉体中加入粘结剂混合均匀,真空干燥,研磨筛分得到细粉体,将细粉体进行压片得到片材;
(3)将片材进行热处理,得到硫化物固态电解质片。
Li
粘结剂加入量为混合粉体质量的1%~3%。
粘结剂为松油醇。
步骤(2)中,研磨采用干法球磨,球磨机为行星式球磨机,研磨球为玛瑙球,球磨的球料比为(5~10):1,球磨转速为300~400rpm/min,球磨时间为8~12h,球磨过程中隔绝氧气。
步骤(2)中,压片压力为5~15Mpa,保压时间为5~10min。
步骤(2)中,筛分得到的细粉体粒径不大于800目。
步骤(3)中,热处理制度为:以1~3℃/min的速率升温至540~600℃,保温8~12h。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明的硫化物固态电解质制备工艺,采用固化的松油醇作为粘结剂,有助于提高固态电解质压片的成功率,制备的硫化物固态电解质具有很好的成型度,大大降低了所制得的硫化物固态电解质的厚度,同时提高了固态电解质片的强度;本发明有助于后期进一步制备高能量密度的全固态电池。
附图说明
图1为本发明实施例1的交流阻抗图;
图2为本发明实施例1制备的固态电解质片的实物图;
图3为本发明对比例1制备的固态电解质片的实物图;
图4为本发明对比例2制备的固态电解质片的实物图;
图5为本发明对比例3制备的固态电解质片的实物图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例中用到的所有原料除特殊说明外,均为市购。
实施例1
本发明所述的硫化物固态电解质制备工艺,包括以下步骤:
(1)将Li
(2)取0.8g混合粉体,加入混合粉体质量1%的松油醇,混合均匀后真空80℃干燥,研磨后用过滤筛筛分至800目得到细粉体,将细粉体平铺在压片机磨具中,用5Mpa压力进行压片,保压5min后取出得到片材;
(3)然后放入马弗炉中,设定升温速率为1℃/min,升温至540℃,保温8h,自然冷却至室温,得到LGPS固态电解质片。
实施例2
本发明所述的硫化物固态电解质制备工艺,包括以下步骤:
(1)将Li
(2)取0.8g混合粉体,加入混合粉体质量2%的松油醇,混合均匀后真空80℃干燥,研磨后用过滤筛筛分至800目得到细粉体,将细粉体平铺在压片机磨具中,用8Mpa压力进行压片,保压8min后取出得到片材;
(3)然后放入马弗炉中,设定升温速率为2℃/min,升温至540℃,保温10h,自然冷却至室温,得到LGPS固态电解质片。
实施例3
本发明硫化物固态电解质制备工艺,包括以下步骤:
(1)将Li
(2)取0.8g混合粉体,加入混合粉体质量3%的松油醇,混合均匀后真空80℃干燥,研磨后用过滤筛筛分至800目得到细粉体,将细粉体平铺在压片机磨具中,用12Mpa压力进行压片,保压10min后取出得到片材;
(3)然后放入马弗炉中,设定升温速率为3℃/min,升温至580℃,保温8h,自然冷却至室温,得到LGPS固态电解质片。
实施例4
本发明硫化物固态电解质制备工艺,包括以下步骤:
(1)将Li
(2)取0.8g混合粉体,加入混合粉体质量3%的松油醇,混合均匀后真空80℃干燥,研磨后用过滤筛筛分至800目得到细粉体,将细粉体平铺在压片机磨具中,用15Mpa压力进行压片,保压8min后取出得到片材;
(3)然后放入马弗炉中,设定升温速率为1℃/min,升温至580℃,保温8h,自然冷却至室温,得到LGPS固态电解质片。
实施例5
本发明硫化物固态电解质制备工艺,包括以下步骤:
(1)将Li
(2)取0.8g混合粉体,加入混合粉体质量3%的松油醇,混合均匀后真空80℃干燥,研磨后用过滤筛筛分至800目得到细粉体,将细粉体平铺在压片机磨具中,用15Mpa压力进行压片,保压10min后取出得到片材;
(3)然后放入马弗炉中,设定升温速率为3℃/min,升温至600℃,保温12h,自然冷却至室温,得到LGPS固态电解质片。
对比例1
本对比例1与实施例1的不同之处在于,在步骤(2)进行压片时不对粘结剂松油醇在筛分之后、压片之前添加,使得进入压片机的细粉体不是充分干燥的,除此之外均与实施例1相同。煅烧后得到的产品如图3所示,砂纸打磨后发现电解质内部起泡。
对比例2
本对比例2与实施例1的不同之处在于,步骤(1)中Li
对比例3
本对比例3与实施例1的不同之处在于,步骤(3)中压片压力为3Mpa,除此之外均与实施例1相同。得到的产品如图5所示,说明降低压片压力过低电解质片产品容易开裂。
性能测试
将实施例1~5所得硫化物固态电解质片进行交流阻抗测试,所得结果见表1。
采用Zennium电化学工作站测试系统,将硫化物固态电解质取0.08样品粉末,研细后装入直径10mm的不锈钢模具,阻抗谱扫描频率为100mHz~8MHz,测量时给予一个5mV的交流振幅信号,测试结果采用ZSimpWin软件进行拟合,求得样品的本体电阻。
再根据公式σ=L/(Re×S)得出硫化物固态电解质的离子电导率,其中,σ为离子电导率,单位为S/cm;L、S分别为测试电解质膜的厚度和面积,单位分别为cm和cm
表1实施例1~5离子电导率表
通过实施例1和对比例1~3的对比,表明本发明有助于提高固态电解质压片的成功率,制备的硫化物固态电解质具有很好的成型度,所得固态电解质片完整,表面中固态电解质片变形、起泡的缺陷;通过表1可看出,本发明制备的硫化物固态电解质片离子电导率均满足使用要求。
- 硫化物固态电解质的制备方法、硫化物固态电解质及应用
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