(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111608595.5 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 天津巴莫 科技有限责任公司 地址 300348 天津市滨 海新区滨 海高新技 术产业园区 （环外） 海 泰大道8号 (72)发明人 伏萍萍　宋英杰　吕菲　徐宁　 吴孟涛　 (51)Int.Cl. C01G 45/12(2006.01) C01B 35/10(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) H01M 10/0562(2010.01) (54)发明名称 一种高锂离子扩散率的固态电解质材料及 其制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种高锂离子扩散率的固态 电解质材料及其制备方法和应用领域。 该高锂离 子扩散率的固态电解质材料的化学式为： Li0.5La0.5MnO3·xB2O3。 本发明公开的高锂离子扩 散率的固态电解质材料的制备方法是通过引入 B2O3助溶剂结合压制烧结工艺， 优化高温固相反 应的 结晶 过 程 ， 得 到晶 界 较 少的 大 单晶 Li0.5La0.5MnO3·xB2O3， 抑制材料的晶界阻抗， 达 到提高材料锂离子的扩散速率的目的。 本发明公 开的高锂离子扩散率的固态电解质材料具有锂 离子扩散速率快、 机械强度高、 界面稳定、 安全性 能好等优点， 可提升电池的安全性能和比能量密 度， 是下一代锂离 子电池的重点方向。 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 CN 114455638 A 2022.05.10 CN 114455638 A 1.一种高锂离子扩散率的固态电解质材料， 其特征在于： 所述固态电解质材料的分子 式为Li0.5La0.5MnO3·xB2O3， 其中： 0＜x≤ 0.1。 2.制备如权利要求1所述的高锂离子扩散率的固态电解质材料的制备方法， 其特征在 于， 包括如下步骤： S1： 制备La0.5Mn(OH)3.5前驱体 1)配置浓度为0.1～1mo l/L的氨水 溶液I； 2)配置金属摩尔比为1:2的L a、 Mn可溶性盐溶液II， 其 中， 以金属离子的总量计， 金属离 子的总浓度为1～5mo l/L； 3)配置浓度为2 ～10mol/L的NaOH 碱溶液III； 4)将配置好的可溶性盐溶液II打入反应釜， 可溶性盐溶液II打入体积为反应釜体积的 40％～60％； 然后将步骤1)中的氨水溶液I、 步骤3)中的NaOH碱溶液III分别以25～60RPM的 速度打入反应釜中； 5)通过调节氨水溶液I、 NaOH碱溶液III的打入速度， 控制反应 釜中pH在10～13之间， 反 应釜搅拌桨转速为10 0～500转/分钟， 反应釜溶 液温度保持在3 0～80℃， 反应时间≥5 h； 5)反应结束后， 将反应得到的浆料进行固液分离， 并用去离子水洗涤固体物， 在100～ 150℃下烘干、 过筛后得到即得到La0.5Mn(OH)3.5前驱体； S2： 制备电解质材 料Li0.5La0.5MnO3·xB2O3 6)按分子式Li0.5La0.5MnO3·xB2O3(0＜x≤0.1)称取步骤5)中得到的La0.5Mn(OH)3.5前驱 体、 锂盐和助熔剂B2O3， 充分混合均匀后制成片状物料； 7)将步骤6)中得到的片状物料置于含氧气氛中进行高温固相反应， 所述高温固相反应 的反应温度为900℃ ～1200℃， 反应时间为4h～48 h， 产物经破碎后， 即得到固态电解质材料 Li0.5La0.5MnO3·xB2O3。 3.根据权利要求2所述的制备方法， 其特征在于： 所述步骤2)中La、 Mn可溶性盐溶液为 硫酸盐、 氯化盐、 乙酸盐溶 液中的一种或多种。 4.根据权利要求2所述的制备方法， 其特征在于： 所述步骤2)中可额外加入盐溶液， 所 述盐溶液中含有Ti、 Mg、 Al、 Zr、 Ni、 Co、 W、 Nb、 V、 F中的一种或多种添加元素， 其中， 以添加元 素总质量计， 添加元 素/Li0.5La0.5MnO3·xB2O3＝0.01％～ 2％。 5.根据权利要求2所述的制备方法， 其特征在于： 步骤6)中所述的锂盐为碳酸锂、 氢氧 化锂中的一种或两种。 6.如权利要求1所述的固态电解质材料或如权利要求2～5任一项制备方法所制备的固 态电解质材 料在全固态电池中的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114455638 A 2一种高锂离 子扩散率的固态电解质材料及其制备方 法 技术领域 [0001]本发明属于全固态锂离子电池领域， 特别涉及一种高锂离子扩散率的固态电解质 材料及其制备 方法。 背景技术 [0002]随着锂离子二次电池在智能手机、 新能源车、 节能储能等领域的不断推广和规模 化应用， 市场对锂离子电池的比能量需求、 快速充电需求、 使用寿命需求日益提升。 目前商 业化的锂离子二次电池主要为有机电解液体系， 在提高充电截止电压(比能量提升)和提高 充放电电流(快速充放电制式)下， 由于电解液的耐 高压、 高温性能的 限制， 电池的安全性存 在很大隐患， 容易 发生热失控进而导致电池着火、 爆 炸的风险。 另一方面， 电解液易挥发、 泄 露， 随着充放电循环 次数的增长， 电解液被消 耗贻尽， 电池容量出现跳水， 电液泄露也会带 来安全上的风险。 因此， 高比能量密度下， 提升电池的安全性能和循环寿命是下一代锂离子 电池开发的重点方向。 [0003]全固态锂离子电池因不使用液体的有机电解液体系， 不存在电液泄露、 挥发消耗 的问题， 同时， 固态电解质可以阻隔电池内部正极和负极的内短路， 较有机电解液体系的锂 离子二次电池 全固态锂离 子二次电池安全性能大幅提高。 [0004]ABO3型钙钛矿类固态电解质材料具有晶粒电导率高(10‑3S/cm)、 材料强度高、 结构 稳定， 具备很 好的应用潜力。 但其晶界电阻很大， Ti4+离子容易被金属锂还原等问题， 是制约 其应用的主 要技术瓶颈。 [0005]本发明公开的钙钛矿型固态电解质材料Li0.5La0.5MnO3·xB2O3具有锂离子扩散速 率快、 结构稳定， 装配成全固态电池具有比能量高、 安全性能好的优势。 该材料的应用有望 实现新一代锂离子动力电池比能量密度达到400Wh/kg的目标， 大幅提升新能源车的续航里 程。 发明内容 [0006]本发明的目的是提供一种高锂离子扩散速率的固态电解质材料及其制备方法。 设 计了一种通过前驱体合成、 控制结晶高温 固相反应的技术， 制备单晶尺寸更大、 晶界扩散速 度更快的钙钛矿型固态电解质材 料。 [0007]一种高离子扩散率的固态电解质材料， 所述固态电解质材料的分子式为 Li0.5La0.5MnO3·xB2O3， 其中： 0＜x≤ 0.1。 [0008]一种高离 子扩散率的固态电解质材 料的制备 方法， 包括如下步骤： [0009]S1： 制备La0.5Mn(OH)3.5前驱体 [0010]1)配置浓度为0.1～1mo l/L的氨水 溶液I； [0011]2)配置金属摩尔比为1:2的La、 Mn可溶性盐溶液II， 其中， 以金属离子的总量计， 金 属离子的总浓度为1～5mo l/L； [0012]3)配置浓度为2 ～10mol/L的NaOH 碱溶液III；说　明　书 1/6 页 3 CN 114455638 A 3