一种氯氧化物固态电解质粉体的制备方法与流程

本发明涉及新能源材料领域，特别涉及一种制备氯氧化物固态电解质粉体的方法。

背景技术：

1、锂离子电池因其高比能、高充放电效率和长使用寿命被广泛应用在日常生活中。社会经济的快速发展对锂离子电池提出了更高的要求，锂离子电池的能量密度限制和电解液潜在安全性等问题愈发凸显。近年来，采用固态电解质替代传统锂离子电池中液态电解质构成的全固态锂电池因其高安全性、良好的热稳定性、高能量密度和更好的正极材料兼容性而视为极具应用前景的下一代储能器件，受到广泛关注。

2、开发具有高室温离子电导率、优异化学/电化学稳定性、良好正/负极兼容性的固态电解质是实现全固态电池实用化的关键。卤化物固态电解质因其优异的电化学窗口、高正极稳定性、可接受的室温锂离子电导率等优势，受到了广泛的关注。对于卤化物固态电解质来说，最新的研究结果表明它同时具有高电导率、电化学性能稳定等特点，而且可以在4v以上的电压下稳定循环，是一种十分有潜力的电解质材料，其有望在将来成为一种比较理想的固态电解质。

3、目前金属卤化物固态电解质的合成路径：卤化物的合成是晶体结构重组的化学反应过程，早期实验中金属卤化物多采用液相溶剂结晶和固相混合烧结等方法。近年来，随着高速球磨结合烧结工艺在固态电解质制备中应用的兴起，硫化物电解质、氧化物电解质及卤化物电解质等均有采用该合成工艺制备的报道。在卤化物电解质制备方面，从asano等成功制备高室温电导率的li3ybr6与li3ycl6电解质开始，球磨工艺成为目前研究中卤化物电解质合成的主流工艺。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种制备氯氧化物固态电解质粉体的方法，在保证电解质优良的电化学性能同时，可有效降低电解质制备成本，电解质材料表现出优良的柔韧性并兼具陶瓷材料的高强度特性，为制造高强高柔韧性的固态电解质超薄膜提供了可能。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种制备氯氧化物固态电解质粉体的方法，包括以下步骤：

4、s1：将一氧化二锂、三氧化二镧和二氧化锆按li7la3zr2o1+xcl22-2x(0≤x≤3.5)化学计量比配料，同时锂源过量5％，并将混合均匀的各原料进行预干燥处理；

5、s2：整套沸腾氯化及冷凝收集装置处于干燥室内，先对沸腾氯化炉进行预升温，排空炉系统内可能存在的水分影响，将s1预先干燥好的混合料加入沸腾氯化炉反应室内进行沸腾氯化反应；沸腾氯化反应中，先从底部通入氯气，营造氯气氛围，再于沸腾氯化炉反应室的顶部加入原料，通过沸腾氯化高温反应获得li7la3zr2o1+xcl22-2x氯氧化物固态电解质粉体；

6、s3：从反应冷凝收集器中获得氯氧化物固态电解质，抽真空密封保存。

7、进一步，上述制备氯氧化物固态电解质粉体的方法中，所述s1中，一氧化二锂、三氧化二镧和二氧化锆的纯度大于≥99.9wt％。

8、进一步，上述制备氯氧化物固态电解质粉体的方法中，所述s1中，将混合料于100℃-150℃条件下进行烘干。

9、进一步，上述制备氯氧化物固态电解质粉体的方法中，所述s2中，通过控制沸腾氯化炉反应室通入的氯气流量，氯气流量控制在0.5-20m3/min，使得沸腾氯化炉反应室内的物料保持在沸腾反应状态，氯气纯度要求≥99.9wt％。

10、进一步，上述制备氯氧化物固态电解质粉体的方法中，所述沸腾氯化炉反应室采用感应线圈加热，控制沸腾氯化反应的加热温度为1000℃-1450℃。

11、进一步，上述制备氯氧化物固态电解质粉体的方法中，控制沸腾氯化反应的加热温度为1250-1270℃。

12、进一步，上述制备氯氧化物固态电解质粉体的方法中，所述s2中，将s1预先干燥好的混合料加入沸腾氯化炉反应室内进行沸腾氯化反应的加料量控制在2.50-5.5kg/min。

13、进一步，上述制备氯氧化物固态电解质粉体的方法中，所述s2中，将s1预先干燥好的混合料加入沸腾氯化炉反应室内进行沸腾氯化反应的加料量控制在3.50kg/min。

14、进一步，上述制备氯氧化物固态电解质粉体的方法中，所述s1中，将一氧化二锂、三氧化二镧和二氧化锆按li7la3zr2o1cl22化学计量比配料，同时锂源过量5％。

15、本发明还保护上述制备氯氧化物固态电解质粉体的方法制得的氯氧化物固态电解质粉体。

16、本发明的有益效果在于：设计li7la3zr2o1+xcl22-2x氯氧化物电解质材料体系并通过沸腾氯化工艺制备氯氧化物固态电解质材料，制造工艺简单，反应稳定性好，一步法炉内工艺实现氯氧化物电解质粉体制备，制备得到的氯氧化物固态电解质材料成本低，成分均匀性好，表面活化能高，材料柔韧性好，电解质电化学性能优良，为制备更薄的电解质膜提供可能。

技术特征：

1.一种制备氯氧化物固态电解质粉体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备氯氧化物固态电解质粉体的方法，其特征在于，所述s1中，一氧化二锂、三氧化二镧和二氧化锆的纯度大于≥99.9wt％。

3.根据权利要求1所述的制备氯氧化物固态电解质粉体的方法，其特征在于，所述s1中，将混合料于100℃-150℃条件下进行烘干。

4.根据权利要求1所述的制备氯氧化物固态电解质粉体的方法，其特征在于，所述s2中，通过控制沸腾氯化炉反应室通入的氯气流量，氯气流量控制在0.5-20m3/min，使得沸腾氯化炉反应室内的物料保持在沸腾反应状态，氯气纯度要求≥99.9wt％。

5.根据权利要求1所述的制备氯氧化物固态电解质粉体的方法，其特征在于，所述沸腾氯化炉反应室采用感应线圈加热，控制沸腾氯化反应的加热温度为1000℃-1450℃。

6.根据权利要求1所述的制备氯氧化物固态电解质粉体的方法，其特征在于，控制沸腾氯化反应的加热温度为1250-1270℃。

7.根据权利要求1所述的制备氯氧化物固态电解质粉体的方法，其特征在于，所述s2中，将s1预先干燥好的混合料加入沸腾氯化炉反应室内进行沸腾氯化反应的加料量控制在2.50-5.5kg/min。

8.根据权利要求1所述的制备氯氧化物固态电解质粉体的方法，其特征在于，所述s2中，将s1预先干燥好的混合料加入沸腾氯化炉反应室内进行沸腾氯化反应的加料量控制在3.50kg/min。

9.根据权利要求1所述的制备氯氧化物固态电解质粉体的方法，其特征在于，所述s1中，将一氧化二锂、三氧化二镧和二氧化锆按li7la3zr2o1cl22化学计量比配料，同时锂源过量5％。

10.根据权利要求1-9任一项所述的制备氯氧化物固态电解质粉体的方法制得的氯氧化物固态电解质粉体。

技术总结
本发明涉及新能源材料领域，特别涉及一种制备氯氧化物固态电解质粉体的方法，通过设计Li<subgt;7</subgt;La<subgt;3</subgt;Zr<subgt;2</subgt;O<subgt;1+x</subgt;C<subgt;l22‑2x</subgt;氯氧化物电解质材料体系并通过沸腾氯化工艺制备氯氧化物固态电解质材料，制造工艺简单，反应稳定性好，一步法炉内工艺实现氯氧化物电解质粉体制备，制备得到的氯氧化物固态电解质材料成本低，成分均匀性好，表面活化能高，材料柔韧性好，电解质电化学性能优良，为制备更薄的电解质膜提供可能。

技术研发人员：包晓刚,陈伟民,张泽程,吴承熙,叶丽珍
受保护的技术使用者：三祥新材股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15