硫化物固态电解质制备工艺

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。