固态电解质LATP粉体、其制备方法和固态电池与流程

本发明涉及固态电池，具体而言，涉及固态电解质latp粉体、其制备方法和固态电池。

背景技术：

1、锂离子电池由于具有较高的能量密度、较好的循环性能、较高的工作电压、无记忆效应等优点，被广泛应用在3c数码、动力、储能等领域。传统的锂离子电池由于使用了易燃烧的液体电解液，在使用过程中容易出现起火或爆炸等安全问题，固态电解质由于具备不可燃性、高热稳定性、高机械强度等优点，替代传统液体电解液能大幅提升锂离子电池的安全性能。

2、latp(磷酸铝钛锂)作为氧化物固态电解质，有着离子电导率高、成本低等特点，在固态电池中具有优良的应用前景。目前已知的制备方法有固相法和溶胶凝胶法。固相法工艺简单，适用于大批量工业生产，但其制备的latp通常具有粒径较大、粒径分布不均匀、分散性差、纯度低等缺点；而溶胶凝胶法制备的latp虽然能够获得较小的粒径，但其原料多包涵各种有机物，极大的增加了生产成本，同时产率低也阻碍了其实现量产的过程。

3、因此，目前亟需提供一种可以实现高量产的方法，同时能够制备高纯度、小粒径且粒径均匀分布的latp产品。

4、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供固态电解质latp粉体、其制备方法，旨在获得纯度高、颗粒尺寸小、粒径分布窄的latp单分散粉体。

2、本发明的另一目的在于提供一种固态电池，具备较好的电化学性能。

3、本发明是这样实现的：

4、第一方面，本发明提供一种固态电解质latp粉体的制备方法，包括：

5、以锂盐、铝盐、钛醇盐、磷盐和沉淀剂为原料，采用喷雾沉淀的方法制备一次粒径前驱体；

6、将一次粒径前驱体进行超细化处理，使前驱体的粒径在100nm-1000nm，得到一次分散前驱体；

7、将一次分散前驱体进行煅烧得到一次分散粉体。

8、在可选的实施方式中，一次粒径前驱体的制备过程包括：将锂盐、铝盐、沉淀剂混合溶解得到第一浆料，将钛醇盐通过喷雾机喷头加入搅拌的第一浆料中得到第二浆料，将磷盐加入搅拌的第二浆料中，搅拌速度300rmp-700rmp，搅拌反应0.5h-5h；

9、优选地，通过喷雾机喷头加入钛醇盐时，控制浆料流速60-100l/h，喷头转速5000rmp-15000rmp；

10、优选地，第一浆料的制备过程包括：将锂盐、铝盐和水混合溶解，再与沉淀剂混合。

11、在可选的实施方式中，原料按照化学式li1+xalxti2-x(po4)3进行配料，其中，x＝0.3-0.5；

12、优选地，锂盐选自醋酸锂、草酸锂、氢氧化锂和氧化锂中的至少一种；

13、优选地，铝盐选自硝酸铝、九水硝酸铝和醇铝中的至少一种；

14、优选地，沉淀剂为碳酸氢铵；

15、优选地，磷盐选自磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的至少一种；

16、优选地，钛醇盐选自钛酸四丁酯、钛酸异丙酯和钛酸四乙酯中的至少一种；所选原料的纯度≥99％。

17、在可选的实施方式中，超细化处理的过程包括：将一次粒径前驱体先进行砂磨，得到二次粒径前驱体；将二次粒径前驱体进行干燥、打散和超细处理，得到一次分散前驱体；

18、其中，超细处理是利用气流破碎分级机进行处理。

19、在可选的实施方式中，控制超细处理过程的气压为0.2mpa-2.1mpa，超细次数为1次-6次。

20、在可选的实施方式中，砂磨的过程中，控制砂磨机的转速为1500rmp-3000rmp，砂磨时间为1h-12h，磨介大小为0.1mm-1.0mm。

21、在可选的实施方式中，将一次分散前驱体进行煅烧的过程包括：先将一次分散前驱体在400℃-600℃的条件下进行一次煅烧，之后在600℃-1000℃的条件下进行二次煅烧；

22、优选地，控制一次煅烧的升温速率为1℃/min-5℃/min，保温时间为0.5h-4h；

23、优选地，控制二次煅烧的升温速率为0.5℃/min-5℃/min，保温时间为0.5h-6h。

24、在可选的实施方式中，还包括：将一次分散粉体进行球磨；

25、优选地，控制球磨的磨介大小为2mm-20mm，磨介材质选自氧化铝和氧化锆中的至少一种；

26、优选地，控制球磨转速为400rmp-800rmp，球磨时间为2h-12h，球重是料重的3-10倍。

27、第二方面，本发明提供一种固态电解质latp粉体，通过前述实施方式中任一项的制备方法制备而得；

28、优选地，固态电解质latp粉体的中位粒径为100nm-1000nm，bet为1m2/g-15m2/g，峰值粒径与中位粒径之比大于0.7，且跨度小于2；

29、其中，跨度＝(体系累计分布占比达到90％的粒径-体系累计分布占比达到10％的粒径)/体系累计分布占比达到50％的粒径；

30、优选地，固态电解质粉体latp的原晶形貌主要为类球形，按照krumbein标准粒子图，粉体圆润度大于0.5；粉体颗粒勒让德椭圆短轴长度b/长轴长度a之比≥0.5。

31、优选地，通过xrd测试其晶型符合liti2(po4)3相，且大于99％，在xrd图谱上50°以上可观察到峰位偏移，其偏移量在0～0.4°之间。

32、第三方面，本发明提供一种固态电池，包括前述实施方式的固态电解质latp粉体。

33、本发明具有以下有益效果：本发明提供超细、纯度高、粒径分布窄的latp单分散粉体，具有非常好的市场应用前景。

34、采用喷雾沉淀的方法制备粒径较小的一次粒径前驱体，通过共沉淀的原理，喷雾沉淀不仅降低了前驱体的粒径，并且从分子层面上促进了后续固相煅烧的速率，获得了高纯度的latp。将一次粒径前驱体在煅烧之前进行超细化处理，进一步提高产品粒径分布的均匀度。整体工艺路线简单，能够获得超细、纯度高、粒径分布窄的latp单分散粉体，有利于大规模的生产。

技术特征：

1.一种固态电解质latp粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述一次粒径前驱体的制备过程包括：将所述锂盐、所述铝盐、所述沉淀剂混合溶解得到第一浆料，将所述钛醇盐通过喷雾机喷头加入搅拌的所述第一浆料中得到第二浆料，将所述磷盐加入搅拌的所述第二浆料中，搅拌速度300rmp-700rmp，搅拌反应0.5h-5h；

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，原料按照化学式li1+xalxti2-x(po4)3进行配料，其中，x＝0.3-0.5；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超细化处理的过程包括：将所述一次粒径前驱体先进行砂磨，得到二次粒径前驱体；将所述二次粒径前驱体进行干燥、打散和超细处理，得到所述一次分散前驱体；

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，控制超细处理过程的气压为0.2mpa-2.1mpa，超细次数为1次-6次。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，砂磨的过程中，控制砂磨机的转速为1500rmp-3000rmp，砂磨时间为1h-12h，磨介大小为0.1mm-1.0mm。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述一次分散前驱体进行煅烧的过程包括：先将所述一次分散前驱体在400℃-600℃的条件下进行一次煅烧，之后在600℃-1000℃的条件下进行二次煅烧；

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：将所述一次分散粉体进行球磨；

9.一种固态电解质latp粉体，其特征在于，通过权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备而得；

10.一种固态电池，其特征在于，包括权利要求9所述的固态电解质latp粉体。

技术总结本发明公开了固态电解质LATP粉体、其制备方法和固态电池，涉及固态电池技术领域。采用喷雾沉淀的方法制备粒径较小的一次粒径前驱体，通过共沉淀的原理，喷雾沉淀不仅降低了前驱体的粒径，并且从分子层面上促进了后续固相煅烧的速率，降低煅烧温度，获得了高纯度的LATP。将一次粒径前驱体在煅烧之前进行超细化处理，进一步提高产品粒径分布的均匀度。整体工艺路线简单，能够获得超细、纯度高、粒径分布窄的LATP单分散粉体，有利于大规模的生产。技术研发人员：李红呈,沈晓燕,杨春,胡林政,张乙受保护的技术使用者：苏州锦艺新材料科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29