(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 202211363257.4 (22)申请日 2022.11.02 (71)申请人 合肥国轩高科动力能源 有限公司 地址 230012 安徽省合肥市新站区岱河路 599号 (72)发明人 张蒙蒙　雍袁星　姚杰　 (74)专利代理 机构 北京康信知识产权代理有限 责任公司 1 1240 专利代理师 白雪 (51)Int.Cl. H01M 10/0562(2010.01) H01M 10/42(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 改性磷酸钛铝锂固态电解质、 其制备方法及 应用 (57)摘要 本发明提供了一种改性磷酸钛铝锂固态电 解质、 其制备方法及应用。 制备方法包括： 获取磷 酸钛铝锂前体， 加入相当于其质量36～45％的造 孔剂SeS2和/或聚甲基丙烯酸甲酯， 得到混合物 料进行造孔烧结， 得到多孔状磷酸钛铝锂； 将萘 醛、 肼和酸进行回流和重结晶， 得到有机凝胶因 子依次浸渍于含Ca2+溶液和含Co3+溶液中， 得到 第二金属有机凝胶CaCoG； 最后在加热下将多孔 状磷酸钛铝锂置于其中浸渍， 静置后得到改性磷 酸钛铝锂固态电解质。 本发明将固态的磷酸钛铝 锂电解质与半固态的双金属 ‑有机凝胶进行结 合， 使得固态电解质与极片之间的基础 电阻更 小， 电池效率更高， 离子电导率更高， 提高了电池 循环性能和倍 率性能。 权利要求书2页 说明书10页 CN 115498252 A 2022.12.20 CN 115498252 A 1.一种改性磷酸 钛铝锂固态电解质的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤S1， 获取磷酸 钛铝锂前体； 步骤S2， 在所述磷酸钛铝锂前体 中加入造孔剂， 得到混合物料， 将所述混合物料进行造 孔烧结， 得到多孔状磷酸 钛铝锂； 步骤S3， 将萘醛、 肼和酸溶于溶剂中， 依次进行回流和过滤， 得到滤液， 将所述滤液进行 重结晶， 得到有机凝胶因子； 将所述有机凝胶因子浸渍于含Ca2+溶液中， 得到第 一金属有机 凝胶CaG； 将所述第一金属有机 凝胶CaG浸渍 于含Co3+溶液中， 得到第二金属有机 凝胶CaCoG； 步骤S4， 在加热下将所述多孔状磷酸钛铝锂置于所述第二金属有机凝胶CaCoG中浸渍， 静置后得到所述改性磷酸 钛铝锂固态电解质； 其中， 所述造孔剂为SeS2和/或聚甲基丙烯酸甲酯， 加入的所述造孔剂的质量为所述磷 酸钛铝锂前体的质量的3 6～45％。 2.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤S1包括： 称取锂源、 铝源、 钛 源和磷源， 在乙醇中进 行第一球磨分散， 然后依次进 行干燥和烧结， 得到所述磷酸钛铝锂前 体； 优选地， 所述锂源、 所述铝源、 所述钛源和所述磷源中， Li:Al:Ti:PO43‑的元素摩尔比为 (1+x):x:(2 ‑x):3， 0.4≤x≤ 0.5； 更优选地， 所述锂源为碳酸锂、 磷酸二氢锂和氢氧化锂的一种或多种， 所述铝源为磷酸 二氢铝和/或氧化铝， 所述 钛源为二氧化钛， 所述磷 源为磷酸 二氢铵和/或磷酸 二氢铝。 3.根据权利要求2所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤S1中， 所述第一球磨分散的 转速为400～500rpm， 时间为 4～6h； 优选地， 所述干燥的温度为90～ 95℃， 时间为3～5 h； 更优选地， 所述烧结过程包括第 一烧结和第二烧结， 优选所述第一烧结的升温速率为1 ～3℃/min， 烧结温度为400～480℃， 烧结时间为3～6h； 优选所述第二烧结的升温速率为1 ～3℃/mi n， 烧结温度为80 0～900℃， 烧结时间为2 ～6h。 4.根据权利要求1至3 中任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤S2中， 所述多孔 状磷酸钛铝锂的孔径为140nm～ 200um， 孔隙率 为29～50％； 优选地， 所述造孔烧结的升温速率为1～3℃/min， 烧结温度 为800～900℃， 烧结 时间为 8～10h； 更优选地， 在所述造孔烧结之前， 还包括将所述混合物料依次进行第二球磨分散和压 片的步骤， 优选所述第二球磨分散的转速为400～500rpm， 时间为6～8h， 优选所述压片的压 力为1～2MPa， 时间为 40～50s。 5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤S3中， 所述萘醛 为1‑萘醛、 1‑羟基‑2‑萘甲醛和邻羟基萘甲醛的一种或多种； 所述肼为3,4,5 ‑三苯甲酰肼； 所述酸为醋酸； 所述溶剂为乙醇； 优选地， 所述萘醛和所述 肼的摩尔比为(1～ 2):1； 更优选地， 所述含Ca2+溶液为高氯酸钙、 氯酸钙和次氯酸钙的一种或多种， 所述含Co2+溶 液为硫酸钴、 碳 酸钴和氯化钴的一种或多种。 6.根据权利要求1至5 中任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤S3中， 在搅拌下 进行所述回流， 所述搅拌的转速为20 0～300r/min， 所述回流的时间为20～ 24h；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115498252 A 2优选地， 将所述第一金属 ‑有机凝胶CaG浸渍于所述Co3+溶液中后， 在55～65℃干燥4～ 5h， 得到所述第二金属 ‑有机凝胶CaCoG。 7.根据权利要求1至6 中任一项所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤S4中， 将所述第 二金属有机凝胶CaCoG加热至80～85℃进行所述浸渍， 浸渍压力 为0.25～0.35MPa， 浸渍 时 间为2～3h； 优选地， 所述步骤S4中， 静置3～5h后， 在55～65℃干燥4～5h， 得到所述改性磷酸钛铝 锂固态电解质。 8.一种改性磷酸钛铝锂固态电解质， 其特征在于， 由权利要求1至7中任一项所述的制 备方法得到 。 9.权利要求8所述的改性磷酸 钛铝锂固态电解质在锂离 子电池中的应用。 10.一种电池， 包括正极、 负极和电解质， 其特征在于， 所述电解质包括权利要求8所述 的改性磷酸 钛铝锂固态电解质。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115498252 A 3