System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 电池固态电解质及其制备方法、隔膜和二次电池技术_技高网

电池固态电解质及其制备方法、隔膜和二次电池技术

技术编号:44003304 阅读:4 留言:0更新日期:2025-01-10 20:19
本申请涉及电池技术领域,提供了一种电池固态电解质及其制备方法、隔膜和二次电池,电池固态电解质包括内核以及包覆于内核至少部分表面的包覆层;内核包含化学式为Li<subgt;1+x</subgt;A<subgt;x</subgt;T<subgt;2‑x</subgt;(PO<subgt;4</subgt;)<subgt;3</subgt;的材料,其中,A元素包括Al和Ga中的至少一种,Ti和Ge中的至少一种,0.1≤x≤0.8;包覆层包含化学式为LiM<subgt;y</subgt;Q<subgt;2‑y</subgt;(PO<subgt;4</subgt;)<subgt;3</subgt;的材料,其中,M元素包括Al、Mg、Sc、In和La中的至少一种,Q元素包括Zr和Hf中的至少一种,0≤y≤0.5。本申请的固态电解质具有稳定性好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及电池,特别是涉及一种电池固态电解质及其制备方法、隔膜和二次电池


技术介绍

1、传统技术中将latp(例如li1.4al0.4ti1.6(po4)3)作为涂层涂覆于电池的隔膜上,可以加强离子传导,提高电池性能、热稳定性、循环性能及安全性,延长电池使用寿命等。但是在电池化成时,latp对负极不稳定且能够与活性锂反应,降低电池的首效和循环性能等。


技术实现思路

1、基于此,本申请一实施例提供了一种电池固态电解质及其制备方法、隔膜和二次电池,以提高电池固态电解质的稳定性,进而提高电池首效和循环性能。

2、第一方面,本申请提供了一种电池固态电解质,所述电池固态电解质包括内核以及包覆于所述内核至少部分表面的包覆层;所述内核包含化学式为li1+xaxt2-x(po4)3的材料,其中,a元素包括al和ga中的至少一种,t元素包括ti和ge中的至少一种,0.1≤x≤0.8。

3、所述包覆层包含化学式为limyq2-y(po4)3的材料,其中,m元素包括al、mg、sc、in和la中的至少一种,q元素包括zr和hf中的至少一种,0≤y≤0.5。

4、在一些实施方式中,所述包覆层完全包覆所述内核的表面。

5、在一些实施方式中,所述内核的体积平均粒径dv50为0.3μm~1.5μm。

6、在一些实施方式中,所述包覆层厚度为10nm~150nm。

7、第二方面,本申请提供了一种电池固态电解质的制备方法,所述制备方法包括:p>

8、将第一锂源、含有a元素的化合物、含有t元素的化合物和第一磷源混合,经第一烧结后得到内核,所述内核包含化学式为li1+xaxt2-x(po4)3的材料,其中,a元素包括al和ga中的至少一种,t元素包括ti和ge中的至少一种,0.1≤x≤0.8;

9、将所述内核和包覆材料混合,所述包覆材料包括第二锂源、含有m元素的化合物、含有q元素的化合物和第二磷源,经第二烧结后在所述内核的至少部分表面上形成包覆层,所述包覆层包含化学式为limyq2-y(po4)3的材料,其中,m元素包括al、mg、sc、in和la中的至少一种,q元素包括zr和hf中的至少一种,0≤y≤0.5。

10、在一些实施方式中,所述第一烧结的温度为900℃~1000℃,时间为6h~10h,气氛为保护气氛。

11、在一些实施方式中,所述第二烧结的温度为900℃~1000℃,时间为10h~15h,气氛为保护气氛。

12、第三方面,本申请提供了一种隔膜,所述隔膜包括隔膜基材以及设置于所述隔膜基材至少一侧表面的固态电解质层,所述固态电解质层的材料包括如第一方面所述的电池固态电解质以及由第二方面所述的制备方法制备得到的电池固态电解质中的至少一种。

13、在一些实施方式中,所述隔膜基材的厚度为5μm~12μm,孔隙率41%~49%。

14、在一些实施方式中,所述固态电解质层的厚度为1μm~5μm,涂覆面密度为3.4g/m2~5.0g/m2。

15、在一些实施方式中,所述隔膜还包括陶瓷层,所述陶瓷层设置于所述隔膜基材远离所述固态电解质层的一侧。

16、可选地,所述陶瓷层的厚度为1μm~5μm,涂覆面密度为3.1g/m2~5.1g/m2。

17、在一些实施方式中,所述隔膜还包括涂胶层,所述涂胶层设置于所述固态电解质层远离所述隔膜基材的一侧。

18、可选地,所述涂胶层的厚度为1μm~3μm,涂覆面密度为0.3g/m2~0.9g/m2。

19、第四方面,本申请提供了一种二次电池,所述二次电池包括如第三方面所述的隔膜。

20、与传统技术相比,本申请至少具有如下有益效果:

21、本申请利用具有nasicon结构的limyq2-y(po4)3的材料包覆内核,其中m元素和q元素的化合价稳定,均不与负极发生反应,有效隔绝内核材料与负极或活性锂之间的反应,扩大内核材料中a元素和t元素的选择范围。本申请有效提高电池固态电解质的稳定性,避免内核电池固态电解质与活性锂反应造成离子电导率下降的问题,进而提高电池首效,并提高循环性能。

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【技术保护点】

1.一种电池固态电解质,其特征在于,所述电池固态电解质包括内核以及包覆于所述内核至少部分表面的包覆层;所述内核包含化学式为Li1+xAxT2-x(PO4)3的材料,其中,A元素包括Al和Ga中的至少一种,T元素包括Ti和Ge中的至少一种,0.1≤x≤0.8;

2.如权利要求1所述的电池固态电解质,其特征在于,所述电池固态电解质满足如下条件中的至少一个:

3.一种电池固态电解质的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:

4.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述第一烧结的温度为900℃~1000℃,时间为6h~10h,气氛为保护气氛。

5.如权利要求3或4所述的制备方法,其特征在于,所述第二烧结的温度为900℃~1000℃,时间为10h~15h,气氛为保护气氛。

6.一种隔膜,其特征在于,所述隔膜包括隔膜基材以及设置于所述隔膜基材至少一侧表面的固态电解质层,所述固态电解质层的材料包括权利要求1-2任一项所述的电池固态电解质以及由权利要求3-5任一项所述的制备方法制备得到的电池固态电解质中的至少一种。

7.如权利要求6所述的隔膜,其特征在于,所述固态电解质层满足如下条件中的至少一个:

8.如权利要求6或7所述的隔膜,其特征在于,所述隔膜还包括陶瓷层,所述陶瓷层设置于所述隔膜基材远离所述固态电解质层的一侧;

9.如权利要求6或7所述的隔膜,其特征在于,所述隔膜还包括涂胶层,所述涂胶层设置于所述固态电解质层远离所述隔膜基材的一侧;

10.一种二次电池,其特征在于,所述二次电池包括权利要求6-9任一项所述的隔膜。

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【技术特征摘要】

1.一种电池固态电解质,其特征在于,所述电池固态电解质包括内核以及包覆于所述内核至少部分表面的包覆层;所述内核包含化学式为li1+xaxt2-x(po4)3的材料,其中,a元素包括al和ga中的至少一种,t元素包括ti和ge中的至少一种,0.1≤x≤0.8;

2.如权利要求1所述的电池固态电解质,其特征在于,所述电池固态电解质满足如下条件中的至少一个:

3.一种电池固态电解质的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:

4.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述第一烧结的温度为900℃~1000℃,时间为6h~10h,气氛为保护气氛。

5.如权利要求3或4所述的制备方法,其特征在于,所述第二烧结的温度为900℃~1000℃,时间为10h~15h,气氛为保护气氛...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨丽琴李顺念
申请(专利权)人:无锡桥德新能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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