(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 202211332060.4 (22)申请日 2022.10.28 (71)申请人 南木纳米科技 （北京） 有限公司 地址 102600 北京市大兴区海 鑫路8号院五 号楼三层 (72)发明人 沈德赟　曹文卓　翁启东　周建飞　 李婷　 (74)专利代理 机构 北京慧诚智道知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 11539 专利代理师 殷炳蕾 (51)Int.Cl. H01M 10/0562(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种氧化铝包覆固态电解质及其制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种氧化铝包覆固态电解质 及其制备方法， 制备方法包括： 步骤S1， 按比例称 取固态电解质和溶剂， 置于分散设备中分散处 理， 得到固态电解质溶液； 步骤S2， 将异丙醇铝加 入到固态电解质溶液中， 在分散设备中继续分散 处理， 混合均匀后， 得到第一混合溶液； 步骤S3， 向第一混合溶液中添加纯水， 置于搅拌机中， 进 行搅拌处理， 得到第二 混合溶液； 步骤S4， 将第二 混合溶液置于干燥设备中进行干燥处理， 设置干 燥温度和干燥时间， 干燥结束后得到前驱体； 步 骤S5， 将前驱体置于加热设备中， 进行高温热处 理， 得到氧化铝包覆固态电解质； 将该包覆氧化 铝固态电解质应用在锂离子电池中， 可以提高电 池的循环性能和安全性。 权利要求书1页 说明书7页 附图1页 CN 115513519 A 2022.12.23 CN 115513519 A 1.一种氧化铝包覆固态电解质的制备 方法， 其特 征在于， 所述制备 方法包括： 步骤S1， 按比例称取固态电解质和溶剂， 置于分散设备中分散处理， 得到固态电解质溶 液； 步骤S2， 将异丙醇铝加入到所述固态电解质溶液中， 在所述分散设备中继续分散处理， 混合均匀后， 得到第一混合溶 液； 步骤S3， 向所述第一混合溶液中添加纯水， 置于搅拌机中， 进行搅拌处理， 得到第二混 合溶液； 步骤S4， 将所述第二混合溶液置于干燥设备中进行干燥处理， 设置干燥温度和干燥时 间， 干燥结束后得到前驱体； 步骤S5， 将所述前驱体置于加热设备中， 进行高温热处理， 得到氧化铝包覆固态电解 质。 2.根据权利要求1所述的氧化铝包覆固态电解质的制备方法， 其特征在于， 所述固态电 解质为硫化物固态电解质L i10GeP2S12； 所述溶剂包括： 乙醇、 异丙醇、 苯、 甲苯、 氯仿、 四氯化 碳、 石油烃中的一种或者多种； 所述固态电解质的质量占所述固态电解质溶 液的总质量的百分比为10％ ‑80％。 3.根据权利要求1所述的氧化铝包覆固态电解质的制备方法， 其特征在于， 所述异丙醇 铝的质量占所述固态电解质的质量的百分比为 4％‑40％； 所述分散设备为超声波分散机； 所述分散处理具体为： 所述分散处理的速率为200rpm/ min‑1000rpm/min， 频率为1kHz‑20kHz， 分散时间为10mi n‑3小时。 4.根据权利要求1所述的氧化铝包覆固态电解质的制备方法， 其特征在于， 所述纯水的 质量是异丙醇铝的质量的0.5倍 ‑2倍； 所述搅拌处理具体为： 所述搅拌处理的温度为50℃ ‑90℃， 转速为800rpm/min ‑ 2000rpm/min,时间为1小时 ‑12小时。 5.根据权利要求1所述的氧化铝包覆固态电解质的制备方法， 其特征在于， 所述干燥设 备为鼓风干燥箱； 所述干燥温度为120℃ ‑200℃； 所述干燥时间为1小时 ‑24小时。 6.根据权利要求1所述的氧化铝包覆固态电解质的制备方法， 其特征在于， 所述加热设 备包括： 箱式炉、 回转炉、 管式炉、 推板炉、 辊道炉中的任一种； 所述高温热处理具体为： 以1℃/min ‑5℃/min的升温速率将所述加热设备升温至500 ℃‑800℃， 保温3小时 ‑8小时。 7.一种上述权利要求1 ‑6任一所述的制备 方法制备 得到的氧化铝包覆固态电解质。 8.根据权利要求7所述的氧化铝包覆固态电解质， 其特征在于， 所述氧化铝包覆固态电 解质包括： 硫化物固态电解质， 以及包覆于所述硫化物固态电解质外表面的氧化铝包覆层。 9.根据权利要求8所述的氧化铝包覆固态电解质， 其特征在于， 所述硫化物固态电解质 为Li 10GeP2S12； 所述氧化铝包覆层占所述氧化铝包覆固态电解质的总质量的百分比为1％ ‑10％； 所述氧化铝包覆层的厚度为10nm ‑60nm。 10.一种锂离子电池， 其特征在于， 所述锂离子电池包含上述权利要求7所述的氧化铝 包覆固态电解质。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115513519 A 2一种氧化铝包覆固态电解质及其制备方 法 技术领域 [0001]本发明涉及锂离子电池材料技术领域， 特别涉及 一种氧化铝包覆固态电解质及其 制备方法。 背景技术 [0002]目前商业化的锂离子电池主要使用有机电解液以及石墨碳负极， 其能量密度几乎 已经达到了理论极限值， 难以满足日益增长的能量储存需求。 金属锂作为理想的负极材料， 具有最高的比能量和 最低的还原电势。 但是金属锂负极在反复的充 ‑放电过程中出现的粉 化、 枝晶生长、 体积膨胀以及持续与电解液的反应等问题， 更重要的是， 传统液态的电解液 易挥发、 易泄露、 易燃烧等特点， 使得锂电池容易发生着火甚至爆炸， 可能引发重大的安全 事故。 [0003]使用固体电解质代替液体电解液， 开发固态电池是被认为解决上述问题的最终方 案。 由于不泄露， 热稳定性好等优点， 固体电解质具有较高的安全可靠性。 最重要的是， 固体 电解质具有较高的机械强度， 能在电池循环过程有效地抑制枝晶的生长。 同时， 固态电池结 构简单， 电极和电解质均为固体， 便于电池的加工、 封装。 因此， 固态电池同时兼具高安全 性、 高能量密度的特点， 是发展新 一代储能电池最理想的方案 。 [0004]固态电解质在有机电解液中会发生表面化学反应生成导电性较差的碳酸锂层， 涂 覆在隔膜表面用于锂电池中会影响电池的性能。 氧化物型固态电解质的主要优点是具有良 好的结构稳定性以及较好的安全性,但是氧化物型固态电解质的电导率较低、 烧结性能较 差且原料成本较高， 极大程度地限制了氧化物型固态电解质的应用。 Li10GeP2S12(LGPS)的硫 化物型固态电解质的主要优点是具有良好的机械延展性、 优异的界面接触性能以及较高的 电导率， 但是硫化物型固态电解质对锂 金属的稳定性较差， 安全性较低， 且制备过程对环 境 水分要求高， 易吸湿释放有 毒气体HS， 造成环境污染和安全问题。 [0005]氧化铝包覆的固态电解质表面包覆层很稳定， 将其涂覆至隔膜表面获得隔膜材 料， 有机电解液不会在隔膜材料表面形成碳酸锂层， 使得锂电池能够同时兼具高的安全性、 锂离子导电率和循环稳定性。 Al2O3表面涂层对固态电解质材料性 能的积极影响可能包括： 作为一种氟化氢清除剂， 清除电解质溶液的中的HF， 在固态电解质材料表面形成一层物理 保护屏障， 抑制电极材料和非水电解质之间发生不必要的副反应； 在固态电解质表面形成 锂化氧化铝， 提高锂离子扩散速率， 降低电荷转移电阻； 减少放热反应， 提高材料的热稳定 性能。 发明内容 [0006]本发明实施例提供的一种氧化铝包覆固态电解质及其制备方法， 目的是解决LGPS 硫化物固态电解质对锂金属的稳定性差， 安全性低， 且使用LGPS制备隔膜过程对环境水分 要求高， 易吸湿释放有毒气体HS， 造成环境污染等问题， 本发明通过不改变固态电解质 Li10GeP2S12本身物化性质的情况下， 在其表面包覆一层氧化铝层， 使该包覆氧化铝固态电解说　明　书 1/7 页 3 CN 115513519 A 3