本發(fā)明屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及一種LiBaLaZrAlREWO鋰離子固體電解質(zhì)的制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)商用鋰離子電池采用含有易燃有機溶劑的液體電解質(zhì)；相對于液體電解質(zhì)，固體電解質(zhì)不揮發(fā)，一般不可燃，因此，采用固體電解質(zhì)的全固態(tài)鋰離子電池具有優(yōu)異的安全性。固體電解質(zhì)是全固態(tài)鋰離子電池的核心部分。固體電解質(zhì)粉的制備常用高溫固相合成法，合成溫度較高，溫度大概是在1600℃以上。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種LiBaLaZrAlREWO鋰離子固體電解質(zhì)的制備方法。本發(fā)明制備方法簡單，合成溫度較低，節(jié)約能源。
本發(fā)明技術(shù)方案具體介紹如下。
本發(fā)明提供一種LiBaLaZrAlREWO鋰離子固體電解質(zhì)的制備方法，具體步驟如下：
(1)將稀土氧化物溶于酸中，配制成摩爾濃度為0.5～1mol/L的稀土鹽溶液；
(2)將含鋇化合物、鑭鹽、鋯鹽、鎢鹽、鋁鹽和上述稀土鹽溶液在水中混合，制成多組分混合溶液；多組分混合溶液中，鋇元素、鑭元素、鋯元素、鋁元素和稀土元素的摩爾比為(0.01～0.05):(2.95～2.99):(1.85～1.95):(0.025～0.125):(0.05～0.15)；
(3)用堿溶液調(diào)節(jié)多組分混合溶液的pH值到8.5～10.5之間，生成沉淀，過濾、干燥，得到BaLaZrAlRE(OH)前驅(qū)體；再將BaLaZrAlRE(OH)前驅(qū)體與三氧化鎢、含鋰化合物混合，得到BaLaZrAlRE(OH)前驅(qū)體-三氧化鎢-鋰混合物；BaLaZrAlRE(OH)前驅(qū)體-三氧化鎢-鋰混合物中，鋰元素、鎢元素和鋇元素的摩爾比為(7.20～9.30)：(0.05～0.45)：(0.01～0.05)；
(4)將上述BaLaZrAlRE(OH)前驅(qū)體-三氧化鎢-鋰混合物放入坩堝中，先在178～190℃溫度下保溫，再在810～990℃溫度下灼燒，之后冷至室溫，磨碎，得到LiBaLaZrAlREWO粉體；
(5)在坩堝中，從上到下依次鋪一層LiBaLaZrAlREWO粉體，一層由LiBaLaZrAlREWO粉體用壓片機壓成的LiBaLaZrAlREWO片，一層LiBaLaZrAlREWO粉體，再在1160～1200℃溫度下灼燒5～12h，冷至室溫，得到LiBaLaZrAlREWO鋰離子固體電解質(zhì)。
上述步驟(1)中，稀土氧化物為鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔或鈧中的一種或多種；酸為硝酸或鹽酸。
上述步驟(2)中，其中含鋇化合物選自氯化鋇、硝酸鋇、醋酸鋇或氫氧化鋇中的一種或多種；鑭鹽選自硝酸鑭或三氯化鑭中的一種或兩種；鋯鹽選自硝酸鋯或硫酸鋯中的一種或兩種；鋁鹽為三氯化鋁或硫酸鋁中的一種或兩種。
上述步驟(3)中，堿溶液為氫氧化鋰溶液或氨水溶液中的一種或兩種；含鋰化合物選自氫氧化鋰、硝酸鋰或草酸鋰中的一種或多種。
上述步驟(3)中，干燥條件為：50～100℃溫度下干燥0.5～5h。
上述步驟(4)中，保溫1～3h，灼燒3～5h。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制備LiBaLaZrAlREWO鋰離子固體電解質(zhì)的合成溫度較低。制備出的LiBaLaZrAlREWO鋰離子固體電解質(zhì)鋰離子電導(dǎo)率在7.52×10-4S·cm-1～9.86×10-3S·cm-1之間。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。
本發(fā)明的各實施例中所得的LiBaLaZrAlREWO鋰離子固體電解質(zhì)鋰離子電導(dǎo)率用英國Solartron1260+1287電化學(xué)工作站進(jìn)行測定，測定方法見Solartron1260+1287電化學(xué)工作站的使用說明書。
實施例1
稱取4.1030g三氧化二鈰于100mL小燒杯中，在攪拌下加20mL質(zhì)量濃度為37％的鹽酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至50mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中鈰濃度為0.5mol/L。稱取4.3590g三氧化二釤于100mL小燒杯中，在攪拌下加20mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至50mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中釤濃度為0.50mol/L。在5L的燒杯中加入0.01摩爾二氯化鋇、2.95摩爾硝酸鑭、1.85摩爾硝酸鋯、0.025摩爾三氯化鋁，加上述鈰濃度為0.5mol/L的溶液50mL，上述釤濃度為0.5mol/L的溶液50mL，加1900mL去離子水，制成二氯化鋇-硝酸鑭-硝酸鋯-三氯化鋁-三氯化鈰-硝酸釤溶液，用氫氧化鋰溶液調(diào)節(jié)溶液pH值為8.5，生成沉淀，過濾得到BaLaZrAlCeSm(OH)前驅(qū)體,BaLaZrAlCeSm(OH)前驅(qū)體在50℃下干燥5h，放入3L坩堝中，加入0.05摩爾三氧化鎢、3.6摩爾氫氧化鋰、3.6摩爾硝酸鋰，混合均勻，得到BaLaZrAlCeSm(OH)前驅(qū)體-三氧化鎢-氫氧化鋰-硝酸鋰混合物，在178℃下保溫1h，升溫至810℃，在810℃下灼燒5h，冷至室溫，磨碎，得到LiBaLaZrAlCeSmWO粉體。用壓片機將上述LiBaLaZrAlCeSmWO粉體壓成片得到LiBaLaZrAlCeSmWO片，在坩堝底部鋪一層LiBaLaZrAlCeSmWO粉體，放入LiBaLaZrAlCeSmWO片，在LiBaLaZrAlCeSmWO片上覆蓋一層LiBaLaZrAlCeSmWO粉體，在1160℃下灼燒5h，冷至室溫，得到LiBaLaZrAlCeSmWO固體電解質(zhì)。用英國Solartron1260+1287電化學(xué)工作站測定LiBaLaZrAlCeSmWO固體電解質(zhì)鋰離子電導(dǎo)率為7.52×10-4S·cm-1。
實施例2
稱取11.291g三氧化二釔于100mL小燒杯中，在攪拌下加50mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至100mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中釔濃度為1.00mol/L。稱取8.4120g三氧化二釹于100mL小燒杯中，在攪拌下加35mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至100mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中釹濃度為0.50mol/L。在5L的燒杯中加入0.02摩爾氫氧化鋇、0.03摩爾醋酸鋇、1.00摩爾硝酸鑭、1.99摩爾三氯化鑭、1.95摩爾硫酸鋯、0.125摩爾硫酸鋁，加上述釔濃度為1.00mol/L的溶液100mL，上述釤濃度為0.50mol/L的溶液100mL，加1800mL去離子水，制成氫氧化鋇-醋酸鋇-硝酸鑭-三氯化鑭-硫酸鋯-硫酸鋁-硝酸釔-硝酸釹溶液，用氨水溶液調(diào)節(jié)溶液pH值為10.5，生成沉淀，過濾得到BaLaZrAlYNd(OH)前驅(qū)體,BaLaZrAlYNd(OH)前驅(qū)體在100℃下干燥0.5h，放入3L坩堝中，加入0.45摩爾三氧化鎢、9.30摩爾草酸鋰，混合均勻，得到BaLaZrAlYNd(OH)前驅(qū)體-三氧化鎢-草酸鋰混合物，在190℃下保溫3h，升溫至990℃，在990℃下灼燒3h，冷至室溫，磨碎，得到LiBaLaZrAlYNdWO粉體。用壓片機將上述LiBaLaZrAlYNdWO粉體壓成片得到LiBaLaZrAlYNdWO片，在坩堝底部鋪一層LiBaLaZrAlYNdWO粉體，放入LiBaLaZrAlYNdWO片，在LiBaLaZrAlYNdWO片上覆蓋一層LiBaLaZrAlYNdWO粉體，在1200℃下灼燒12h，冷至室溫，得到LiBaLaZrAlYNdWO固體電解質(zhì)。用英國Solartron1260+1287電化學(xué)工作站測定LiBaLaZrAlYNdWO固體電解質(zhì)鋰離子電導(dǎo)率為7.12×10-3S·cm-1。
實施例3
稱取13.3882g三氧化二鉺于100mL小燒杯中，在攪拌下加45mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至100mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中鉺濃度為0.70mol/L。稱取5.5950g三氧化二鏑于100mL小燒杯中，在攪拌下加20mL濃硝酸，加熱，使其溶解，待其冷卻后，移至100mL的容量瓶中，用水稀釋至刻度，該溶液中鏑濃度為0.30mol/L。在5L的燒杯中加入0.03摩爾硝酸鋇、2.97摩爾三氯化鑭、1.0摩爾硝酸鋯、0.9摩爾硫酸鋯、0.05摩爾三氯化鋁、0.025摩爾硫酸鋁，加上述鉺濃度為0.70mol/L的溶液100mL，上述鏑濃度為0.30mol/L的溶液100mL，加1800mL去離子水，制成硝酸鋇-三氯化鑭-硝酸鋯-硫酸鋯-三氯化鋁-硫酸鋁-硝酸鉺-硝酸鏑溶液，用氨水溶液調(diào)節(jié)溶液pH值為9.5，生成沉淀，過濾得到BaLaZrAlErDy(OH)前驅(qū)體,BaLaZrAlErDy(OH)前驅(qū)體在75℃下干燥2.8h，放入3L坩堝中，加入0.25摩爾三氧化鎢、4.1摩爾氫氧化鋰、4.15摩爾硝酸鋰，混合均勻，得到BaLaZrAlErDy(OH)前驅(qū)體-三氧化鎢-草酸鋰混合物，在185℃下保溫2h，升溫至900℃，在900℃下灼燒4h，冷至室溫，磨碎，得到LiBaLaZrAlErDyWO粉體。用壓片機將上述LiBaLaZrAlErDyWO粉體壓成片得到LiBaLaZrAlErDyWO片，在坩堝底部鋪一層LiBaLaZrAlErDyWO粉體，放入LiBaLaZrAlErDyWO片，在LiBaLaZrAlErDyWO片上覆蓋一層LiBaLaZrAlErDyWO粉體，在1180℃下灼燒8.5h，冷至室溫，得到LiBaLaZrAlErDyWO固體電解質(zhì)。用英國Solartron1260+1287電化學(xué)工作站測定LiBaLaZrAlErDyWO固體電解質(zhì)鋰離子電導(dǎo)率為9.86×10-3S·cm-1。