【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池材料制备，具体涉及一种具有单一取向卡屋结构的锂皂石材料及其制备方法。
技术介绍
1、由于具有最低的标准电极电势(-3.04v,vs.she)、高理论容量(3862mah·g-1)，锂金属在二次电池中具有广泛的应用前景。然而液体电解质具有易燃、易泄露、有毒害等安全隐患在使用时受到限制。固体电解质在锂离子电池中的应用不仅消除了这些安全隐患、延长了服役寿命，而且提高了能量密度等电化学性能。一般全固态电解质被分为聚合物电解质、无机陶瓷电解质和复合固体电解质。无机陶瓷电解质具有高离子电导率以及机械强度，但本身的脆性以及与电极接触的界面问题限制了其应用，聚合物电解质具有柔韧性但是其室温下较低的离子电导率以及较差的机械强度使其难以作为电解质实际应用。复合固体电解质兼备无机陶瓷电解质与聚合物电解质的优点，其中的陶瓷填料能抑制锂枝晶的生长并提高离子电导率，而聚合物能使电解质与电极界面具有良好的接触，因此在能源储备方面具有长远的发展前景。
2、陶瓷填料的尺寸、形貌、表面状态、添加量、聚集状态等均极大复合固体电解质及全固态锂金属电池的性能，目前的研究改进思路有，制备一维纳米纤维或二维纳米片的垂直阵列提升复合固体电解质的离子电导率，或构筑3d无机填料在复合固体电解质形成连续的锂离子快速传输通道。
3、然而在复合固体电解质中的一维纳米纤维或二维纳米片的垂直阵列为热力学不稳定状态，结构稳定性相对较差，在锂电池长循环过程中会由于充放电锂的沉积与嵌入、较高的温度以及外部机械力等因素而趋于无序排列，因此对电池性能造成很大
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种具有单一取向卡屋结构的锂皂石材料及其制备方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、本专利技术的第一目的是提供具有单一取向卡屋结构的锂皂石材料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤s1，称取锂皂石nax(mg3-x,lix)si3o9，0≤x≤1和licl粉料，分散溶解于水中，用lioh溶液调节其ph值，油浴加热搅拌一定时间，剥离得到锂皂石悬浮液；
5、步骤s2，将步骤s1中的锂皂石悬浮液进行多次离心水洗，然后冷冻干燥，得到锂皂石纳米片；
6、步骤s3，取适量步骤s2中的锂皂石纳米片超声分散于水中，加入粘结剂，充分搅拌后浇筑在预先冷冻好的聚四氟乙烯薄膜上，采用冰模板法进行自下而上的冰冻，然后真空冷冻干燥得到具有单一取向卡屋结构的锂皂石材料。
7、进一步的，在s1步骤中，锂皂石nax(mg3-x,lix)si3o9(0≤x≤1)，0≤x≤1和licl粉料的质量比例为1:3～1:5。
8、进一步的，锂皂石nax(mg3-x,lix)si3o9和licl粉料的质量和与水的质量比为1:8-1:10，用lioh粉末配制lioh溶液调节锂皂石悬浮液ph为12～13。
9、进一步的，所述的油浴加热的温度为110℃～120℃。
10、进一步的，在s2步骤中，每一次离心结束后将上层清液分离去除，然后再次分散于水中离心，直到调节ph在7～8。
11、进一步的，在s3步骤中，所述粘结剂为聚氧化乙烯或羧甲基纤维素钠。
12、进一步的，所述粘结剂的加入量为锂皂石纳米片质量的1％-5％。
13、本专利技术的第二目的是提供采用上述的制备方法制备得到的具有单一取向卡屋结构的锂皂石材料。
14、进一步的，所述的卡屋结构中锂皂石纳米片彼此交错排列，且锂皂石纳米片单一取向，形成具有多边形形状的贯穿孔洞。
15、进一步的，所述锂皂石材料中的锂皂石纳米片的含量不小于95％。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
17、(1)本专利技术提供了一种具有单一取向卡屋结构的锂皂石材料的制备方法，利用剥离的锂皂石纳米片的边缘与面带有不同的电性质，分散于水中时靠近的锂皂石纳米片能各自以边缘和面相互吸引从而形成卡屋结构，水中同时加入水溶性聚合物粘结剂稳定卡屋结构，然后通过冷冻干燥使其具有单一取向其具有较好的机械强度和结构稳定性。
18、(2)本专利技术提供的锂皂石材料的结构中锂皂石纳米片具有单一取向，引入复合固体电解质可具有与电场方向一致的锂离子快速传输通道。
19、(3)本专利技术提供的具有单一取向卡屋结构的锂皂石材料用于制备复合固体电解质，可以使用较少的陶瓷填料而获得具有较好机械强度和结构稳定性的复合固体电解质。
20、(4)本发提供的锂皂石材料具有单一取向卡屋结构能同时提高复合固体电解质的离子电导率与结构稳定性，有利于改善全固态电池性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种具有单一取向卡屋结构的锂皂石材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在S1步骤中，锂皂石Nax(Mg3-x,Lix)Si3O9、LiCl粉料的质量比例为1:3～1:5。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，锂皂石Nax(Mg3-x,Lix)Si3O9和LiCl粉料的质量和与水的质量比为1:8-1:10，用LiOH粉末配制LiOH溶液调节锂皂石悬浮液pH为12～13。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的油浴加热的温度为110℃～120℃。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在S2步骤中，每一次离心结束后将上层清液分离去除，然后再次分散于水中离心，直到调节pH在7～8。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在S3步骤中，所述粘结剂为聚氧化乙烯或羧甲基纤维素钠。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂的加入量为锂皂石纳米片质量的1％-5％。
8.一种具有单一取向卡屋结构的锂皂石材料，其特征在
9.如权利要求8所述的锂皂石材料，其特征在于，所述的卡屋结构中锂皂石纳米片彼此交错排列，且锂皂石纳米片单一取向，形成具有多边形形状的贯穿孔洞。
10.如权利要求8所述的锂皂石材料，其特征在于，所述锂皂石材料中的锂皂石纳米片的含量不小于95％。
...【技术特征摘要】
1.一种具有单一取向卡屋结构的锂皂石材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在s1步骤中，锂皂石nax(mg3-x,lix)si3o9、licl粉料的质量比例为1:3～1:5。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，锂皂石nax(mg3-x,lix)si3o9和licl粉料的质量和与水的质量比为1:8-1:10，用lioh粉末配制lioh溶液调节锂皂石悬浮液ph为12～13。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的油浴加热的温度为110℃～120℃。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在s2步骤中，每一次离心结束后将上层清液分离去...
【专利技术属性】
技术研发人员：靳洪允，洪建和，李春生，缪循治，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
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。