本發(fā)明涉及新能源，具體涉及一種低成本latp固態(tài)電解質(zhì)的制備方法。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池作為廣泛引用的能源儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換設(shè)備，但同時(shí)鋰離子電池頻發(fā)的安全事故引起了人們的擔(dān)憂，目前鋰離子電池已經(jīng)逐漸無(wú)法滿足人們對(duì)高能量密度的需求，所以眾多企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)對(duì)采用固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電池展開(kāi)了深入研究。固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)替換傳統(tǒng)易燃的液態(tài)電解液，降低了安全事故風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還能獲得更高的能量密度。固態(tài)電解質(zhì)的核心就是固態(tài)電解質(zhì)，對(duì)于固態(tài)電解質(zhì)的高效低成本制備，一直是各界積極探索的領(lǐng)域之一。

2、latp(全稱磷酸鋁鈦鋰，li1+xalxti2-x(po4)3，0≤x≤0.5)是一種在新能源領(lǐng)域，特別是在固態(tài)電池技術(shù)中備受矚目的關(guān)鍵材料。作為固態(tài)電解質(zhì)的一種，latp因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在提升電池性能、安全性和穩(wěn)定性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。latp屬于無(wú)機(jī)非金屬材料，其內(nèi)部的離子排列和鍵合方式賦予了它良好的離子傳導(dǎo)性能。在固態(tài)電池中，latp固態(tài)電解質(zhì)能夠替代傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)，從而從根本上解決了電池漏液、起火等安全風(fēng)險(xiǎn)。相較于傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)，latp固態(tài)電解質(zhì)具有更高的安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)能夠顯著提高電池的充放電效率和循環(huán)壽命。

3、近年來(lái)，隨著新能源技術(shù)的不斷發(fā)展和市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng)，latp固態(tài)電解質(zhì)的研究和開(kāi)發(fā)逐漸受到重視。多家企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)都在積極投入研發(fā)力量，推動(dòng)latp固態(tài)電解質(zhì)的商業(yè)化應(yīng)用。針對(duì)latp固態(tài)電解質(zhì)的制備工藝和性能優(yōu)化，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界也開(kāi)展了大量研究。例如，通過(guò)摻雜改性、優(yōu)化合成方法等手段，可以有效提高latp的離子電導(dǎo)率和穩(wěn)定性。

4、如cn?113178615?a公開(kāi)了一種latp固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，涉及鋰離子二次電池固態(tài)電解質(zhì)制備技術(shù)領(lǐng)域，所述的制備方法，步驟如下：s1.在去離子水中加入tioso4，混合，制得tioso4水溶液，調(diào)節(jié)ph值，制得調(diào)節(jié)ph值后的tioso4水溶液，備用；s2.在去離子水中加入naf，制得naf水溶液，備用；s3.在去離子水中加入h3po4制得h3po4水溶液，備用；s4.在反應(yīng)釜中加入去離子水、naf和h2so4，制得混合底水溶液，加熱，在其中同時(shí)加入tioso4溶液、naf溶液和h3po4溶液，固液分離，將制得的固體進(jìn)行洗滌、干燥，制得ti3(po4)3固體粉末；s5.在ti3(po4)3固體粉末中加入alpo4固體、li3po4固體，混合，燒結(jié)，粉碎，過(guò)篩，制得latp固態(tài)電解質(zhì)。

5、cn117766849a公開(kāi)一種高性能latp固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，包括步驟：步驟1，將鋰源、磷源、鈦源和鋁源在溶劑中混合，加入氨水調(diào)節(jié)至堿性，得到前驅(qū)體混合溶液；步驟2，將所述前驅(qū)體混合溶液置于反應(yīng)釜內(nèi)高壓反應(yīng)，分離得到前驅(qū)體粉末；步驟3，將所述前驅(qū)體粉末烘干后煅燒得到所述高性能latp固態(tài)電解質(zhì)。

6、但是目前高純度高離子電導(dǎo)率的latp的制備方法較為復(fù)雜，原料成本偏高。各類(lèi)制備方法中包括低溫氧化latp前驅(qū)體、在保護(hù)氣氛中短時(shí)間高溫?zé)Y(jié)前驅(qū)體、低溫氧化除碳以及動(dòng)態(tài)高溫?zé)Y(jié)除碳等步驟，亦或是設(shè)計(jì)高溫高壓的水熱方法，增加了生產(chǎn)過(guò)程中的操作難度與危險(xiǎn)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為降低latp生產(chǎn)難度，簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程，降低latp生產(chǎn)成本，本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)便低成本的latp生產(chǎn)工藝，制得的latp材料具有高的離子傳導(dǎo)率，更均勻的粒徑。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種低成本latp固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括步驟：

4、將鋰源、鋁源、鈦源、磷源、濕磨溶劑和pvp混合進(jìn)行一次球磨，烘干后煅燒，煅燒后粉末與濕磨溶劑混合進(jìn)行二次球磨，烘干得到所述latp固態(tài)電解質(zhì)。

5、所述濕磨溶劑為異丙醇和/或乙醇；所述鋰源、鋁源和磷源組成固體物料，所述pvp與固體物料的質(zhì)量比為1:3-5。

6、本發(fā)明中采用一步濕磨法處理鋰源、鋁源、鈦源和磷源等前驅(qū)體，保證了原料通過(guò)最簡(jiǎn)單的物理球磨分散混合均勻，并且杜絕了傳統(tǒng)制備方法中對(duì)前驅(qū)體處理的高溫高壓等環(huán)境，具有高效率的特點(diǎn)。通過(guò)濕磨溶劑對(duì)鈦源的水解縮合，使得鈦源分散更均勻，加入分散劑pvp促使原料之間分散更均勻，合成效率更高，提高球磨罐的空間利用率，提高單罐單次產(chǎn)量。另外，通過(guò)二次球磨，將原本因燒結(jié)而團(tuán)聚的顆粒通過(guò)物理分離作用分散成更小粒徑的latp顆粒。

7、所述鋰源包括lioh、li2co3、ch3cooli、lino3、li3po4中一種或多種化合物及其水合物；所述鋁源包括al2o3、al(oh)3、al2(co3)3中一種或多種化合物及其水合物；所述鈦源包括(ch3ch2cho)4ti、ti(och2ch2ch2ch3)4、tio2、ti(no3)4中一種或多種；所述磷源包括h4h2po4、(nh4)2hpo4、li3po4中一種或多種。

8、優(yōu)選的，所述鋰源為lioh，磷源為nh4h2po4，鈦源為ti(och2ch2ch2ch3)4，鋁源為al(no3)3。

9、鈦源采用液體鈦酸四丁酯，濕磨溶劑選用異丙醇時(shí)可促進(jìn)其水解縮合，減小異丙醇的用量，提高球磨罐的空間利用率，提高單罐單次產(chǎn)量。

10、所述一次球磨中濕磨溶劑與固體物料的質(zhì)量比為1:1-2:1；球料質(zhì)量比為8-15:1；

11、所述一次球磨的轉(zhuǎn)速為400-500rpm，優(yōu)選的轉(zhuǎn)速為500rpm，每轉(zhuǎn)10-20min暫停10-20min，總球磨時(shí)間為36-48h；

12、所述二次球磨中濕磨溶劑與物料質(zhì)量比為2:1-5:1；球料質(zhì)量比為8-15:1；

13、所述二次球磨的轉(zhuǎn)速為400-500rpm，優(yōu)選的轉(zhuǎn)速為500rpm，每轉(zhuǎn)10-20min暫停10-20min，總球磨時(shí)間為8-15h；

14、所述烘干溫度為50-80℃，干燥10-12h。

15、所述煅燒溫度為700-900℃，優(yōu)選900℃，煅燒時(shí)間為5-8h，優(yōu)選6h。

16、該方法可使用1500ml球磨罐作為容器單罐產(chǎn)量可達(dá)近200g高純度latp粉末，產(chǎn)量高，效率快。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

18、本發(fā)明中以濕磨法將前驅(qū)體和濕磨溶劑、分散劑經(jīng)簡(jiǎn)單的物理球磨分散，直接制得latp前驅(qū)體混合粉末，杜絕了傳統(tǒng)制備方法中對(duì)前驅(qū)體處理的高溫高壓等環(huán)境，制備方法簡(jiǎn)單高效；在經(jīng)過(guò)煅燒后的粉末再次球磨促使latp顆粒分散均勻，粒徑更小。該方法產(chǎn)量高，設(shè)備要求低，產(chǎn)物純度高，非常適用于大批量的工藝化生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種低成本latp固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本latp固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述濕磨溶劑為異丙醇和/或乙醇。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本latp固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述鋰源包括lioh、li2co3、ch3cooli、lino3、li3po4中一種或多種化合物及其水合物；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本latp固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述鈦源為(och2ch2ch2ch3)4ti。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本latp固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述一次球磨中濕磨溶劑與固體物料的質(zhì)量比為1:1-2:1；球料質(zhì)量比為8-15:1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本latp固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述一次球磨的轉(zhuǎn)速為400-500rpm，每轉(zhuǎn)10-20min暫停10-20min，總球磨時(shí)間為36-48h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述二次球磨中濕磨溶劑與物料質(zhì)量比為2:1-5:1；球料質(zhì)量比為8-15:1。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本latp固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述二次球磨的轉(zhuǎn)速為400-500rpm，每轉(zhuǎn)10-20min暫停10-20min，總球磨時(shí)間為8-15h。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本latp固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述烘干溫度為50-80℃，干燥10-12h。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本latp固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述煅燒溫度為700-900℃，煅燒時(shí)間為5-8h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及新能源技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)一種低成本LATP固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，包括步驟：將鋰源、鋁源、鈦源、磷源、濕磨溶劑和PVP混合進(jìn)行一次球磨，烘干后煅燒，煅燒后粉末與濕磨溶劑混合進(jìn)行二次球磨，烘干得到所述LATP固態(tài)電解質(zhì)；所述PVP與固體物料的質(zhì)量比為1:3?5。本發(fā)明中以濕磨法將前驅(qū)體和濕磨溶劑、分散劑經(jīng)簡(jiǎn)單的物理球磨分散，直接制得LATP前驅(qū)體混合粉末，杜絕了傳統(tǒng)制備方法中對(duì)前驅(qū)體處理的高溫高壓等環(huán)境，在經(jīng)過(guò)煅燒后的粉末再次球磨促使LATP顆粒分散均勻，粒徑更小。該方法產(chǎn)量高，設(shè)備要求低，產(chǎn)物純度高，非常適用于大批量的工藝化生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳寶,陸盈盈,阮奇棟,譚超強(qiáng)沈康,吳勇,張存銀
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江新安化工集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15