本发明专利技术公开了一种超分散固态电解质及其制备方法和应用,超分散固态电解质的化学通式为Li<subgt;1+x+y</subgt;Al<subgt;x</subgt;Ti<subgt;2‑x</subgt;(PO<subgt;4</subgt;)<subgt;3</subgt;，其中0＜x＜2，0＜y/(1+x)≤10；制备方法为：按化学计量比称取锂源材料和磷源材料加入到醇类溶液中，形成混合溶液，溶解后形成溶胶；将铝源材料、活化材料和钛源材料通过高速搅拌，混合均匀形成混合粉末；将混合粉末加入到溶胶中，通过高速搅拌混合均匀，再加入表面活性剂，继续混合均匀形成悬浊液；将悬浊液在400℃‑550℃下进行低温烧结处理，粉碎处理后获得超分散固态电解质；将本发明专利技术超分散固态电解质应用于二次电池中，可以提高二次电池的循环性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二次电池材料，特别涉及一种超分散固态电解质及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，全球能源需求持续增长，其中包括对清洁能源的需求，同时环境意识不断提高。锂离子电池具有高能量密度、环保、长寿命和高效率等特点，能够满足日益增长的能源需求和环境保护要求，因此这一技术受到了广泛关注。锂离子电池由于其高能量密度、较长的循环寿命、较短的充电时间和较小的体积，被广泛用于各种应用中，为现代生活和工业发展提供了重要的动力支持。
2、已商用的锂离子电池使用的是易挥发易燃的液态电解质，虽然具有较强的锂离子传导能力和对电极的润湿性，但是容易导致安全问题的发生。采用固态电解质替换易燃易爆的有机电解液，从而得到了高安全系数的全固态锂电池。使用固态的电解质不会发生漏液此类问题，排除了部分安全隐患；其次，固态电解质具有优异的热稳定性，电池失效时更佳安全可控。
3、在氧化物固态电解质中，nasicon型无机固态电解质latp具有锂离子电导率高、电化学窗口宽、对环境稳定性高、成本低等优势，广泛应用于固态电池的生产制造。latp固态电解质与锂金属较差的界面稳定性严重限制了其在锂电池中的大规模应用，针对这一问题，目前主要将其与高稳定性的固态电解质进行复合，或者在其表面生长稳定的包覆层，以抑制其与锂金属的表面副反应，同时促进锂离子在界面层的传递。这种解决方法往往需要配合复杂的工艺路线才能实现。目前latp固态电解质主要采用固相烧结的工艺路线生产，不仅烧结过程的温度高能耗高，而且采用固相法得到的latp电解质均匀性较差。
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p>4、因此，本领域急需开发一种生产效率高、性能优、成本低的固态电解质制备方法。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种超分散固态电解质及其制备方法和应用，目的是解决现有采用固相法制备传统latp固态电解质存在的均匀性差，性能不佳，并且烧结过程温度高能耗高，成本较高的问题。
2、为此，第一方面，本专利技术实施例提供了一种超分散固态电解质的制备方法，所述超分散固态电解质的化学通式为li1+x+yalxti2-x(po4)3，其中0＜x＜2，0＜y/(1+x)≤10；
3、所述制备方法包括：
4、步骤s1，按化学计量比称取锂源材料和磷源材料加入到醇类溶液中，形成混合溶液，混合溶液中的固体物质溶解后形成溶胶；
5、步骤s2，将铝源材料、活化材料和钛源材料通过第一次高速搅拌，混合均匀形成混合粉末；
6、步骤s3，将混合粉末加入到溶胶中，通过第二次高速搅拌混合均匀，再加入表面活性剂，继续混合均匀，形成悬浊液；
7、步骤s4，将悬浊液在一定气氛下进行低温烧结处理，低温烧结温度在400℃-550℃之间，最终获得超分散固态电解质。
8、优选的，所述锂源材料包括：li2o、li2s、lioh、li2co3、li2so4、licl、lif、li3po4、c2h5lio、ch3lio、li2c2o4、lipf6、liclo4、li2so3、lialso、litfsi中的一种或多种；
9、所述磷源材料包括：h2po4、nh2h2po4、(nh2)2hpo4中的一种或多种；
10、所述醇类溶液为去离子水和醇类溶质混合组成，所述去离子水与所述醇类溶质的质量比为10:1-20:1，所述醇类溶质包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丙烯醇中的一种或多种；所述混合溶液中的固含量为20wt％-40wt％。
11、优选的，所述铝源材料包括：al2o3、al(oh)3、alooh、al2(co3)3、c9h21alo3、al(no3)3·9h2o、al[ooch3(oh)2]·xh2o中的一种或多种；
12、所述活化材料包括：li3n、lih、lino3、ch3cooli、li2o2、licio4、libf4、liasf6、双草酸硼酸锂(libob)、双二氟磺酰亚胺锂(lifsi)中的一种或多种；
13、所述钛源材料包括：tio2、ticl4、ticl4、ti(no3)4、ti(no3)4、ti3(po4)4和ti(p2o7)2中的一种或多种；
14、所述表面活性剂为长链脂肪醇类；所述长链脂肪醇类的阴离子结构式为{r-[choh]n-nh-}-，阳离子为h+，li+,al3+，ti4+，主链碳原子数为n，其中n≥10。
15、进一步优选的，所述表面活性剂具体包括：正辛醇、鲸蜡醇、正庚醇中的一种或多种。
16、优选的，所述第一次高速搅拌和所述第二次高速搅拌的设备为行星式脱泡机；所述行星式脱泡机的转速在1000rpm-10000rpm之间；
17、所述一定气氛包括空气、氧气、氩气、氮气或氦气中的一种或多种气氛；
18、所述低温烧结处理的升温速率为5℃/min-15℃/min，保温时间为2小时-8小时。
19、第二方面，本专利技术实施例提供了一种根据上述第一方面所述的制备方法制备得到的超分散固态电解质，所述超分散固态电解质的化学通式为li1+x+yalxti2-x(po4)3，其中0＜x＜2，0＜y/(1+x)≤10；
20、所述超分散固态电解质使用cu-kα靶材进行x射线衍射测试，扫描衍射角2θ的范围为10°-80°，衍射角2θ在19°-25°范围内存在4个特征衍射峰，2θ在32°-37°范围内存在4个特征峰。
21、优选的，所述超分散固态电解质的粒径dv50在5nm-100nm之间。
22、第三方面，本专利技术实施例提供了一种上述第二方面所述的超分散固态电解质的应用，所述超分散固态电解质用于固态电解质、电解液添加剂、隔膜涂层、正极材料及添加剂、负极材料添加剂中的一种或多种中。
23、第四方面，本专利技术实施例提供了一种二次电池，所述二次电池包括上述第三方面所述的含有所述超分散固态电解质的固态电解质、电解液添加剂、隔膜涂层、正极材料及添加剂、负极材料添加剂中的一种或多种。
24、优选的，所述二次电池包括：锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、锂硫电池、锌离子电池中的任一种。
25、本专利技术提供了一种超分散固态电解质及其制备方法和应用，通过将锂源材料和磷源材料预先形成溶胶，利于调节碱金属元素浓度配比，形成非整比化合物，再向溶胶中加入铝源材料、活化材料和钛源材料高速搅拌形成的均匀悬浊液，继续高速搅拌并加入长链脂肪醇类表面活性剂，低温烧结处理后得到超分散固态电解质；其中，本专利技术采用的长链脂肪醇类表面活性剂可以在其他材料的颗粒表面放热，具体的是活化材料中的活性锂离子与表面活性剂中的羟基或阴离子基团中的氨基发生置换反应，放出大量热量,这部分热量聚焦与颗粒反应界面处，能有效促进固体电解质生成反应的进行，进而降低反应所需外界提供的热量，同时防止晶粒的进一步长大，保证晶粒的细化，进而可以提供更多的电化学反应活性位点；将本专利技术超分散固态电解质应用于二次电池中，降低界面阻抗，可以提高二次电池的循本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种超分散固态电解质的制备方法，其特征在于，所述超分散固态电解质的化学通式为Li 1+x+yAlxTi2-x(PO4)3，其中0＜x＜2，0＜y/(1+x)≤10；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂源材料包括：Li2O、Li2S、LiOH、Li2CO3、Li2SO4、LiCl、LiF、Li 3PO4、C2H5LiO、CH3LiO、Li2C2O4、LiPF6、LiClO4、Li2SO3、LiAlSO、LiTFSI中的一种或多种；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝源材料包括：Al 2O3、Al(OH)3、AlOOH、Al2(CO3)3、C9H21AlO3、Al(NO3)3·9H2O、
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂具体包括：正辛醇、鲸蜡醇、正庚醇中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一次高速搅拌和所述第二次高速搅拌的设备为行星式脱泡机；所述行星式脱泡机的转速在1000rpm-10000rpm之间；
6.一种根据上述权利要求1-5所述的制备方法制备得到的超分散固态电解质，其特征在于，所述超分散固态电解质的化学通式为Li 1+x+yAlxTi2-x(PO4)3，其中0＜x＜2，0＜y/(1+x)≤10；
7.根据权利要求6所述的超分散固态电解质，其特征在于，所述超分散固态电解质的粒径Dv50在5nm-100nm之间。
8.一种上述权利要求6-7任一所述的超分散固态电解质的应用，其特征在于，所述超分散固态电解质用于固态电解质、电解液添加剂、隔膜涂层、正极材料及添加剂、负极材料添加剂中的一种或多种中。
9.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括上述权利要求8所述的含有所述超分散固态电解质的固态电解质、电解液添加剂、隔膜涂层、正极材料及添加剂、负极材料添加剂中的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池包括：锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、锂硫电池、锌离子电池中的任一种。
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【技术特征摘要】
1.一种超分散固态电解质的制备方法，其特征在于，所述超分散固态电解质的化学通式为li 1+x+yalxti2-x(po4)3，其中0＜x＜2，0＜y/(1+x)≤10；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂源材料包括：li2o、li2s、lioh、li2co3、li2so4、licl、lif、li 3po4、c2h5lio、ch3lio、li2c2o4、lipf6、liclo4、li2so3、lialso、litfsi中的一种或多种；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝源材料包括：al 2o3、al(oh)3、alooh、al2(co3)3、c9h21alo3、al(no3)3·9h2o、
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂具体包括：正辛醇、鲸蜡醇、正庚醇中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一次高速搅拌和所述第二次高速搅拌的设备为行星式脱泡机；所述行星式脱泡机的转速在...
【专利技术属性】
技术研发人员：王朔，张子健，刘柏男，陆浩，褚赓，罗飞，
申请(专利权)人：溧阳天目先导电池材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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