【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于latp锂氧化物固态电解质制备，涉及一种latp复合固态电解质材料及其制备方法、应用，尤其涉及一种锂氧化物复合固态电解质、制备方法及应用。
技术介绍
1、在电动汽车和智能电网领域中新型电池技术显得尤为关键，尽管锂离子电池具有广泛的应用前景，但其实际能量密度的提升和安全性的保障却显得滞后，从可持续发展的眼光来看，锂离子电池的后续研究重点将主要围绕其能量密度和安全性提升来进行。在此研究背景下，锂离子电池形成了一种新的全固态二次锂电池形式，其与传统锂电池结构的类似，由正极、固态电解质以及锂金属负极组成。与传统锂离子电池相比，全固态二次锂电池具备如下优点：全固态电池具有高的安全性和长的使用寿命；全固态电池具有实现高能量密度的潜力；全固态电池采用的固态电解质具有较高的材料稳定性和化学稳定性，保证了全固态电池具有广泛的应用优势。固态电解质是全固态锂电池的关键组成部分，其主要取代传统锂电池的电解液部分，具有优异的离子电导率，具有不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液等特性，有助于全固态锂电池实现高的安全性、能量密度、功率密度和长的循环寿命。因此固态电解质的研究对于推动全固态锂电池的发展显得尤为关键。
2、现阶段研究的固态电解质主要有氧化物固态电解质、硫化物固态电解质、聚合物固态电解质、复合固态电解质等，其中氧化物固态电解质因其优异的离子电导率、较强的空气稳定性，简单的制备工艺表现出较好的应用前景。其中在半固态电池中nasicon结构的latp氧化物固态电解质同样展现广泛的可应用性，在正极掺混或包覆中，其能够增强正极材料的稳定
3、但是在以上的半固态电池的应用中，latp虽具有较好的安全性提升效果，但其功能较为单一化，对电池材料的容量提升以及电池内阻的降低未达到较好的技术效果。
4、因此，如何找到一种更为适宜的latp锂氧化物固态电解质，解决latp存在的上述问题，已成为领域内众多一线科研人员和研发型企业广为关注的焦点之一。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种latp复合固态电解质材料及其制备方法、应用。本专利技术提供latp复合固态电解质材料，具有较小的粒径、优异的结构化学稳定性、良好的疏水性，多应用性，在电池应用中可以提升正负极容量，对正负极起到较好的保护效果，提升电池的充放电能力与循环稳定性。而且制备方法简单易行，条件温和，可控性强，稳定性好，更加易于工业化生产的推广和应用。
2、本专利技术提供了具有氧缺陷的alpo4-x、tip2o7-y和litiopo4-z中的一种在latp复合固态电解质材料中的应用；
3、其中，0＜x＜4，0＜y＜7，0＜z＜4。
4、优选的，所述应用具体为作为latp复合固态电解质材料的包覆层的应用；
5、所述包覆层的厚度为50～400nm；
6、所述latp复合固态电解质材料具体为具有氧缺陷包覆层的latp复合固态电解质材料；
7、所述latp复合固态电解质材料还包括设置在包覆层里面的latp和氟掺杂的latp。
8、优选的，所述应用包括促进电子传输，提升latp复合固态电解质电子电导率方面的应用；
9、所述应用包括提升采用latp复合固态电解质的电池充放电能力方面的应用；
10、所述应用包括抑制采用latp复合固态电解质的电池中hf形成方面的应用。
11、本专利技术提供了一种latp复合固态电解质材料，所述latp复合固态电解质具有核壳结构，包括latp材料内核以及氧缺陷壳层；
12、所述氧缺陷壳层为alpo4-x、tip2o7-y或litiopo4-z；
13、其中，0＜x＜4，0＜y＜7，0＜z＜4。
14、优选的，所述latp材料内核包括latp和氟掺杂的latp；
15、所述latp材料内核的d50粒径为0.2～1.5μm。
16、优选的，所述latp与氟掺杂的latp的质量比为1：(0.5～2)；
17、所述latp与氧缺陷壳层的质量比为1：(0.1～0.5)；
18、所述氟掺杂的latp中，氟的掺杂质量含量为0.25‰～3.6‰。
19、本专利技术提供了一种latp复合固态电解质材料的制备方法，包括以下步骤：
20、1)将原料第一锂源、第一铝源、第一钛源与第一磷源经过混合后，得到latp前驱体，然后进行第一次烧结后，得到含有latp的混合物；
21、2)将上述步骤得到的含有latp的混合物和含氟的晶粒生长抑制剂进行研磨混合后，经过第二次烧结后，得到latp和氟掺杂的latp复合物；
22、3)将第二锂源、第二铝源、第二钛源和第二磷源中的两种或多种，与上述步骤得到的latp和氟掺杂的latp复合物，再次研磨混合后，然后在保护性气氛下进行第三次烧结，得到具有原位氧缺陷包覆层的latp复合固态电解质材料。
23、优选的，所述第一锂源和第二锂源各自独立的包括碳酸锂、氢氧化锂和磷酸二氢锂中的一种或多种；
24、所述第一铝源和第二铝源各自独立的包括氧化铝、碳酸铝和氢氧化铝中的一种或多种；
25、所述第一钛源和第二钛源各自独立的包括二氧化钛和/或氢氧化钛；
26、所述第一磷源和第二磷源各自独立的包括磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、焦磷酸钛和五氧化二磷中的一种或多种。
27、优选的，所述步骤1)中，混合的方式包括球磨混合；
28、所述混合的时间为3～15h；
29、所述混合的转速为200～500r/min；
30、所述latp的化学式为li1+xalxti2-x(po4)3，其中，0.3≤x≤0.6。
31、优选的，所述第一次烧结的温度为450～700℃；
32、所述第一次烧结的升温速率为1～6℃/min；
33、所述第一次烧结的保温时间为30～360min；
34、所述含有latp的混合物包括latp、剩余的原料以及过渡产物。
35、优选的，所述含氟的晶粒生长抑制剂包括氟化钙、氟化铝和四氟化钛中的一种或多种；
36、所述晶粒生长抑制剂与含有latp的混合物的质量比(0.01～0.1)：1；
37、所述步骤2)中，研磨混合的转速为200～2000r/min；
38、所述研磨混合的时间为1～12h。
39、优选的，所述第二次烧结的温度为450～700℃；
40、所述第二次烧结的升温速率为1～6℃/min；
41、所述第二次烧结的保温时间为20～300min。
42、优选的，所述步骤3)中，再次研磨混合的转速为200～500r/min；
【技术保护点】
1.具有氧缺陷的AlPO4-x、TiP2O7-y和LiTiOPO4-z中的一种在LATP复合固态电解质材料中的应用；
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用具体为作为LATP复合固态电解质材料的包覆层的应用；
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用包括促进电子传输，提升LATP复合固态电解质电子电导率方面的应用；
4.一种LATP复合固态电解质材料，其特征在于，所述LATP复合固态电解质具有核壳结构，包括LATP材料内核以及氧缺陷壳层；
5.根据权利要求4所述的LATP复合固态电解质材料，其特征在于，所述LATP材料内核包括LATP和氟掺杂的LATP；
6.根据权利要求5所述的LATP复合固态电解质材料，其特征在于，所述LATP与氟掺杂的LATP的质量比为1：(0.5～2)；
7.一种LATP复合固态电解质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一锂源和第二锂源各自独立的包括碳酸锂、氢氧化锂和磷酸二氢锂中的一种或多种；
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，混合的方式包括球磨混合；
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一次烧结的温度为450～700℃；
11.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述含氟的晶粒生长抑制剂包括氟化钙、氟化铝和四氟化钛中的一种或多种；
12.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第二次烧结的温度为450～700℃；
13.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，再次研磨混合的转速为200～500r/min；
14.权利要求1～3任意一项所述的应用中的LATP复合固态电解质材料、权利要求4～6任意一项所述的LATP复合固态电解质材料或权利要求7～13任意一项所述的制备方法所制备的LATP复合固态电解质材料在固态电池中的应用。
15.根据权利要求14所述的应用，其特征在于，所述固体电池包括全固态锂电池；
...【技术特征摘要】
1.具有氧缺陷的alpo4-x、tip2o7-y和litiopo4-z中的一种在latp复合固态电解质材料中的应用；
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用具体为作为latp复合固态电解质材料的包覆层的应用；
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用包括促进电子传输，提升latp复合固态电解质电子电导率方面的应用；
4.一种latp复合固态电解质材料，其特征在于，所述latp复合固态电解质具有核壳结构，包括latp材料内核以及氧缺陷壳层；
5.根据权利要求4所述的latp复合固态电解质材料，其特征在于，所述latp材料内核包括latp和氟掺杂的latp；
6.根据权利要求5所述的latp复合固态电解质材料，其特征在于，所述latp与氟掺杂的latp的质量比为1：(0.5～2)；
7.一种latp复合固态电解质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一锂源和第二锂源各...
【专利技术属性】
技术研发人员：李延凤，李立飞，周龙捷，王锦，狄伟民，梁永超，冯超，
申请(专利权)人：江苏蓝固新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。