CN112751087B - 提高导电性的电池材料及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了提高导电性的电池材料及其制作方法，其采用固体形态的第一类型原材料和第二类型原材料组成形成，其中该第一类型原材料包括含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物，其主要用于提供电池材料的电解质，而该第二类型原材料包括含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物，其主要用于提高电池材料中电解质的活性，这样将该第一类型原材料和第二类型原材料按照预设的重量比例进行混合，能够获得固体形态的电池材料，从而有效地避免液体电解质存在液体泄露和电解液蒸发的问题，以及能够改善锂电池的使用安全性、可靠性和使用寿命。

Description

提高导电性的电池材料及其制作方法
技术领域
本发明涉及锂电池材料的技术领域，特别涉及提高导电性的电池材料及其制作方法。
背景技术
目前，锂电池广泛应用于手机和电动汽车中，其能够为手机和电动汽车提供小型化、轻量化和高容量的蓄电池。现有技术的锂电池都是将高氯酸了等无机电解质溶解在电解液中而形成液体电解质，这会使得锂电池在使用过程中会存在液体泄露和电解液蒸发的问题，从而严重地影响锂电池的使用安全性、可靠性和使用寿命。可见，现有技术需要能够在固定状态下即可作为电池材料的含锂导电物质。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供提高导电性的电池材料及其制作方法，该电池材料为固态电池材料，该电池材料包括第一类型原材料和第二类型原材料；其中，该第一类型原材料包括含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物；该第二类型原材料包括含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物；该第一类型原材料包含的所有化合物均为无机化合物；该第二类型原材料包含的该化合物均为无机化合物；该第一类型原材料与该第二类型原材料之间的重量比为20-60:15-45；该含Li元素化合物、该含Al元素化合物、该含Ti元素化合物、该含Si元素化合物和该含P元素化合物这五种化合物包括氧化物或者碳酸盐；可见，该提高导电性能的电池材料采用固体形态的第一类型原材料和第二类型原材料组成形成，其中该第一类型原材料包括含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物，其主要用于提供电池材料的电解质，而该第二类型原材料包括含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物，其主要用于提高电池材料中电解质的活性，这样将该第一类型原材料和第二类型原材料按照预设的重量比例进行混合，能够获得固体形态的电池材料，从而有效地避免液体电解质存在液体泄露和电解液蒸发的问题，以及能够改善锂电池的使用安全性、可靠性和使用寿命。
本发明提供提高导电性的电池材料，其特征在于，所述电池材料为固态电池材料，所述电池材料包括第一类型原材料和第二类型原材料；其中，
所述第一类型原材料包括含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物；
所述第二类型原材料包括含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物；
所述第一类型原材料包含的所有化合物均为无机化合物；
所述第二类型原材料包含的所述化合物均为无机化合物；
所述第一类型原材料与所述第二类型原材料之间的重量比为20-60:15-45；
所述含Li元素化合物、所述含Al元素化合物、所述含Ti元素化合物、所述含Si元素化合物和所述含P元素化合物这五种化合物包括氧化物或者碳酸盐；
进一步，在所述第一类型原材料中，所述含Li元素化合物为碳酸锂，所述含Al元素化合物为碳酸铝、所述含Ti元素化合物为氧化钛；
在所述第一类型原材料中，所述含Li元素化合物、所述含Al元素化合物、所述含Ti元素化合物、含Si元素化合物和所述含P元素化合物之间的摩尔分数比为15-25：5-9：2-6：1-3：0.5-1.5；
进一步，在所述第一类型原材料中，所述含Li元素化合物、所述含Al元素化合物、所述含Ti元素化合物、含Si元素化合物和所述含P元素化合物这五种化合物均为粉末状化合物；
在所述第一类型原材料中，所述含Li元素化合物、所述含Al元素化合物、所述含Ti元素化合物、含Si元素化合物和所述含P元素化合物这五种化合物各自的玻璃化转变温度最高不超过550℃；
进一步，在所述第二类型原材料中，所述含Zr元素化合物、所述含Hf元素化合物、所述含Y元素化合物和所述含Sm元素化合物中任意一种化合物内氧元素的重量含量不超过15％；
在所述第二类型原材料中，所述含Zr元素化合物、所述含Hf元素化合物、所述含Y元素化合物和所述含Sm元素化合物中任意一种化合物的玻璃化转换温度最高不超过500℃；
进一步，在所述第二类型原材料中，所述含Zr元素化合物、所述含Hf元素化合物、所述含Y元素化合物和所述含Sm元素化合物中任意一种化合物为粉末状化合物。
本发明还提供提高导电性的电池材料的制作方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤S1，将含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物共同组成第一类型原材料，以及选择含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物作为第二类型原材料；
步骤S2，对所述第一类型原材料进行第一加热处理和第一粉粹处理，以此获得粉末状的第一类型原材料，以及对所述第二类型原材料进行第二加热处理和第二粉粹处理，以此获得粉末状的第二类型原材料，其中，所述第一加热处理的加热温度不同于所述第二加热处理的加热温度；
步骤S3，将所述粉末状的第一类型原材料和所述粉末状的第二类型原材料进行混合，以此得到相应的混合物，再对所述混合物进行杂质筛选处理，从而得到相应的电池材料；
进一步，在所述步骤S1中，将含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物共同组成第一类型原材料，以及选择含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物作为第二类型原材料具体为根据含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物的价格及其对应的基于历史测试结果确定的材料电导率来确定这五种化合物的组分比，再在这五种化合物的组分比形成的第一类型原材料的情况下确定加入所述第二类型原材料中含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物后的电导率，最终确定所述第二类型原材料包含的化合物类型，其具体包括：
步骤S101，利用下面公式(1)，根据所述第一类型原材料中含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物当前的价格及其对应的基于历史测试结果中满足规定的电导率阈值条件的第一类型原材料中所有化合物的组分比数据，得到所述第一类型原材料在当前价格下所有化合物的具体组分比，
Figure BDA0002878848970000041
在上述公式(1)中，Lb/a表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比，所述第a种化合物与所述第b种化合物分别为含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物中的任意一种、且所述第a种化合物与所述第b种化合物不相同，
Figure BDA0002878848970000042
表示所述历史测试结果中第a种化合物的组分占比最小所对应的满足规定的电导率阈值条件的第一类型原材料的组分比中第b种化合物与第a种化合物之间的组分比，Db表示所述第一类型原材料中第b种化合物当前的价格，
Figure BDA0002878848970000051
表示将a的值从1取值到5代入括号中得到括号内的最大值，δ{}表示单位冲激函数、且当括号内的值等于0时单位冲激函数的函数值为1，当括号内的值不为0时单位冲激函数的函数值为0；
步骤S102，利用下面公式(2)，根据所述第一类型原材料的所有化合物在当前价格下的具体组分比及其基于历史测试结果中在当前第一类型原材料的组分比情况下加入不同比例的第二类型原材料后得到的混合材料的电导率，
E(Lb/a+nLi)＝E(Lb/a)×[1+T(Lb/a+nLi)] (2)
在上述公式(2)中，E(Lb/a+nLi)表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下加入n份单位重量的第二类型原材料的第i种化合物形成的混合材料的电导率，所述第i种化合物为含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物，n的取值为正整数，E(Lb/a)表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下对应的电导率，T(Lb/a+nLi)表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下加入n份单位重量的第二类型原材料的第i种化合物后对应的电导率提升倍数；
步骤S103，利用下面公式(3)，确定所述第二类型原材料的第i种化合物在当前价格下对应的综合评价值，
Figure BDA0002878848970000052
在上述公式(3)中，Pi表示所述第二类型原材料的第i种化合物在当前价格下对应的综合评价值，
Figure BDA0002878848970000053
表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下加入第二类型原材料的第i种化合物形成的混合材料具有最大电导率时所述第i种化合物对应的单位重量份数，max[E(Lb/a+nLi)]表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下加入第二类型原材料的第i种化合物形成的混合材料具有的最大电导率，Di表示第二类型原材料的第i种化合物当前的价格，
Figure BDA0002878848970000061
表示将i的值从1取值到4代入括号中得到括号内的最大值；
再根据上述综合评价值Pi，确定所述第一类型原材料中含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物的组分比和选择含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物作为第二类型原材料；
进一步，在所述步骤S1中，将含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物共同组成第一类型原材料，以及选择含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物作为第二类型原材料具体包括：
将所述第一类型原材料与所述第二类型原材料之间的重量比设为20-60:15-45；
在所述第一类型原材料中，将所述含Li元素化合物、所述含Al元素化合物、所述含Ti元素化合物、含Si元素化合物和所述含P元素化合物之间的摩尔分数比设为15-25：5-9：2-6：1-3：0.5-1.5；
进一步，在所述步骤S2中，对所述第一类型原材料进行第一加热处理和第一粉粹处理，以此获得粉末状的第一类型原材料，以及对所述第二类型原材料进行第二加热处理和第二粉粹处理，以此获得粉末状的第二类型原材料具体包括：
步骤S201，对于所述第一类型原材料进行加热温度为200℃-260℃且加热持续时间为5min-15min的第一加热处理后自然冷却到室温，再对所述第一类型原材料进行研磨速度为20r/min-50r/min的研磨粉碎处理，从而得到粉末状的第一类型原材料；
步骤S202，对所述第二类型原材料进行加热温度为130℃-180℃且加热持续时间为10min-15min的第二加热处理后自然冷却到室温，再对所述第二类型原材料进行研磨速度为30r/min-45r/min的研磨粉碎处理，从而得到粉末状的第二类型原材料；
进一步，在所述步骤S3中，将所述粉末状的第一类型原材料和所述粉末状的第二类型原材料进行混合，以此得到相应的混合物，再对所述混合物进行杂质筛选处理，从而得到相应的电池材料具体包括：
将所述粉末状的第一类型原材料和所述粉末状的第二类型原材料进行离心混合，从而得到相应的混合物，再对所述混合物进行颗粒杂质筛选处理，从而得到相应的电池材料。
相比于现有技术，该提高导电性的电池材料及其制作方法，该电池材料为固态电池材料，该电池材料包括第一类型原材料和第二类型原材料；其中，该第一类型原材料包括含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物；该第二类型原材料包括含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物；该第一类型原材料包含的所有化合物均为无机化合物；该第二类型原材料包含的该化合物均为无机化合物；该第一类型原材料与该第二类型原材料之间的重量比为20-60:15-45；该含Li元素化合物、该含Al元素化合物、该含Ti元素化合物、该含Si元素化合物和该含P元素化合物这五种化合物包括氧化物或者碳酸盐；可见，该提高导电性能的电池材料采用固体形态的第一类型原材料和第二类型原材料组成形成，其中该第一类型原材料包括含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物，其主要用于提供电池材料的电解质，而该第二类型原材料包括含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物，其主要用于提高电池材料中电解质的活性，这样将该第一类型原材料和第二类型原材料按照预设的重量比例进行混合，能够获得固体形态的电池材料，从而有效地避免液体电解质存在液体泄露和电解液蒸发的问题，以及能够改善锂电池的使用安全性、可靠性和使用寿命。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的提高导电性的电池材料的组分示意图。
图2为本发明提供的提高导电性的电池材料的制作方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，为本发明实施例提供的提高导电性的电池材料的组分示意图。该提高导电性的电池材料为固态电池材料，该电池材料包括第一类型原材料和第二类型原材料；其中，
该第一类型原材料包括含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物；
该第二类型原材料包括含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物；
该第一类型原材料包含的所有化合物均为无机化合物；
该第二类型原材料包含的该化合物均为无机化合物；
该第一类型原材料与该第二类型原材料之间的重量比为20-60:15-45；
该含Li元素化合物、该含Al元素化合物、该含Ti元素化合物、该含Si元素化合物和该含P元素化合物这五种化合物包括氧化物或者碳酸盐。
上述技术方案的有益效果为：该提高导电性能的电池材料采用固体形态的第一类型原材料和第二类型原材料组成形成，其中该第一类型原材料包括含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物，其主要用于提供电池材料的电解质，而该第二类型原材料包括含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物，其主要用于提高电池材料中电解质的活性，这样将该第一类型原材料和第二类型原材料按照预设的重量比例进行混合，能够获得固体形态的电池材料，从而有效地避免液体电解质存在液体泄露和电解液蒸发的问题，以及能够改善锂电池的使用安全性、可靠性和使用寿命。
优选地，在该第一类型原材料中，该含Li元素化合物为碳酸锂，该含Al元素化合物为碳酸铝、该含Ti元素化合物为氧化钛；
在该第一类型原材料中，该含Li元素化合物、该含Al元素化合物、该含Ti元素化合物、该含Si元素化合物和该含P元素化合物之间的摩尔分数比为15-25：5-9：2-6：1-3：0.5-1.5。
上述技术方案的有益效果为：通过将该含Li元素化合物设为碳酸锂，该含Al元素化合物设为碳酸铝、该含Ti元素化合物设为氧化钛，能够为该第一类型原材料提供足够多的游离态电解质，而将该含Li元素化合物、该含Al元素化合物、该含Ti元素化合物、该含Si元素化合物和该含P元素化合物之间的摩尔分数比设为15-25：5-9：2-6：1-3：0.5-1.5能够最大限度地改善该第一类型原材料的电化学稳定性。
优选地，在该第一类型原材料中，该含Li元素化合物、该含Al元素化合物、该含Ti元素化合物、含Si元素化合物和该含P元素化合物这五种化合物均为粉末状化合物；
在该第一类型原材料中，该含Li元素化合物、该含Al元素化合物、该含Ti元素化合物、含Si元素化合物和该含P元素化合物这五种化合物各自的玻璃化转变温度最高不超过550℃。
上述技术方案的有益效果为：将该含Li元素化合物、该含Al元素化合物、该含Ti元素化合物、含Si元素化合物和该含P元素化合物这五种化合物均设为粉末状化合物能够提高这五种化合物之间相互接触的面积，从而提高第一类型原材料内部的离子传输性能；而将该含Li元素化合物、该含Al元素化合物、该含Ti元素化合物、含Si元素化合物和该含P元素化合物这五种化合物各自的玻璃化转变温度最高不超过550℃，能够保证在对该第一类型原材料进行加热处理时，该第一类型原材料所有的化合物均能保持相应的化学稳定性。
优选地，在该第二类型原材料中，该含Zr元素化合物、该含Hf元素化合物、该含Y元素化合物和该含Sm元素化合物中任意一种化合物内氧元素的重量含量不超过15％；
在该第二类型原材料中，该含Zr元素化合物、该含Hf元素化合物、该含Y元素化合物和该含Sm元素化合物中任意一种化合物的玻璃化转换温度最高不超过500℃。
上述技术方案的有益效果为：将该含Zr元素化合物、该含Hf元素化合物、该含Y元素化合物和该含Sm元素化合物中任意一种化合物内氧元素的含量按组成比计算不超过15mol％，能够有效地降低该第一类型原材料的电阻；而将该含Zr元素化合物、该含Hf元素化合物、该含Y元素化合物和该含Sm元素化合物中任意一种化合物的玻璃化转换温度最高不超过500℃，能够保证在对该第二类型原材料进行加热处理时，该第二类型原材料所有的化合物均能保持相应的化学稳定性。
优选地，在该第二类型原材料中，该含Zr元素化合物、该含Hf元素化合物、该含Y元素化合物和该含Sm元素化合物中任意一种化合物为粉末状化合物。
上述技术方案的有益效果为：将该含Zr元素化合物、该含Hf元素化合物、该含Y元素化合物和该含Sm元素化合物中任意一种化合物为粉末状化合物，能够有效地增大第二类型原材料与第一类型原材料之间的接触面积，从而大大地提高电池材料的导电性能。
参阅图2，为本发明实施例提供的提高导电性的制作方法的流程示意图。该提高导电性的电池材料的制作方法包括如下步骤：
步骤S1，将含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物共同组成第一类型原材料，以及选择含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物作为第二类型原材料；
步骤S2，对该第一类型原材料进行第一加热处理和第一粉粹处理，以此获得粉末状的第一类型原材料，以及对该第二类型原材料进行第二加热处理和第二粉粹处理，以此获得粉末状的第二类型原材料，其中，该第一加热处理的加热温度不同于该第二加热处理的加热温度；
步骤S3，将该粉末状的第一类型原材料和该粉末状的第二类型原材料进行混合，以此得到相应的混合物，再对该混合物进行杂质筛选处理，从而得到相应的电池材料。
上述技术方案的有益效果为：该提高导电性的电池材料的制作方法采用固体形态的第一类型原材料和第二类型原材料组成形成，其中该第一类型原材料包括含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物，其主要用于提供电池材料的电解质，而该第二类型原材料包括含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物，其主要用于提高电池材料中电解质的活性，这样将该第一类型原材料和第二类型原材料按照预设的重量比例进行混合，能够获得固体形态的电池材料，从而有效地避免液体电解质存在液体泄露和电解液蒸发的问题，以及能够改善锂电池的使用安全性、可靠性和使用寿命。
优选地，在该步骤S1中，将含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物共同组成第一类型原材料，以及选择含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物作为第二类型原材料具体为根据含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物的价格及其对应的基于历史测试结果确定的材料电导率来确定这五种化合物的组分比，再在这五种化合物的组分比形成的第一类型原材料的情况下确定加入该第二类型原材料中含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物后的电导率，最终确定该第二类型原材料包含的化合物类型，其具体包括：
步骤S101，利用下面公式(1)，根据该第一类型原材料中含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物当前的价格及其对应的基于历史测试结果中满足规定的电导率阈值条件的第一类型原材料中所有化合物的组分比数据，得到该第一类型原材料在当前价格下所有化合物的具体组分比，
Figure BDA0002878848970000121
在上述公式(1)中，Lb/a表示该第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比，该第a种化合物与该第b种化合物分别为含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物中的任意一种、且该第a种化合物与该第b种化合物不相同，
Figure BDA0002878848970000131
表示该历史测试结果中第a种化合物的组分占比最小所对应的满足规定的电导率阈值条件的第一类型原材料的组分比中第b种化合物与第a种化合物之间的组分比，Db表示该第一类型原材料中第b种化合物当前的价格，
Figure BDA0002878848970000132
表示将a的值从1取值到5代入括号中得到括号内的最大值，δ{}表示单位冲激函数、且当括号内的值等于0时单位冲激函数的函数值为1，当括号内的值不为0时单位冲激函数的函数值为0；
步骤S102，利用下面公式(2)，根据该第一类型原材料的所有化合物在当前价格下的具体组分比及其基于历史测试结果中在当前第一类型原材料的组分比情况下加入不同比例的第二类型原材料后得到的混合材料的电导率，
E(Lb/a+nLi)＝E(Lb/a)×[1+T(Lb/a+nLi)] (2)
在上述公式(2)中，E(Lb/a+nLi)表示该第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下加入n份单位重量的第二类型原材料的第i种化合物形成的混合材料的电导率，该第i种化合物为含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物，n的取值为正整数，E(Lb/a)表示该第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下对应的电导率，T(Lb/a+nLi)表示该第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下加入n份单位重量的第二类型原材料的第i种化合物后对应的电导率提升倍数；
步骤S103，利用下面公式(3)，确定该第二类型原材料的第i种化合物在当前价格下对应的综合评价值，
Figure BDA0002878848970000133
在上述公式(3)中，Pi表示该第二类型原材料的第i种化合物在当前价格下对应的综合评价值，
Figure BDA0002878848970000141
表示该第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下加入第二类型原材料的第i种化合物形成的混合材料具有最大电导率时该第i种化合物对应的单位重量份数，max[E(Lb/a+nLi)]表示该第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下加入第二类型原材料的第i种化合物形成的混合材料具有的最大电导率，Di表示第二类型原材料的第i种化合物当前的价格，
Figure BDA0002878848970000142
表示将i的值从1取值到4代入括号中得到括号内的最大值；
再根据上述综合评价值Pi，确定该第一类型原材料中含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物的组分比和选择含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物作为第二类型原材料。
上述技术方案的有益效果为：利用公式(1)得到第一类型原材料在当前购买价格下的具体组分比，目的是根据当前第一类型原材料的购买价格在历史测试数据中选择出整体价格最低并且满足规定的电导率的原料组分比，从而保证第一原料的成本最低；然后利用公式(2)得到在当前第一类型原材料组分比的情况下加入不同比例第二类型原材料时的电导率，从而可以分析出在加入不同比例的第二类型原材料时电导率的提升和降低程度，从而为后续选择第二类型原材料中的具体元素化合物奠定基础；最后利用公式(3)根据电导率以及第二类型原材料的当前购买价格得到每种第二类型原材料的综合评价值，从而根据第二类型原材料的综合评价值选择出在购买价格最低的情况下既满足规定的电导率又保证加入第二类型原材料后电导率的提升值最高的第二类型原材料中的具体元素化合物，从而保证生成的锂离子导电性物质成本最低并且效果最高。
优选地，在该步骤S1中，将含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物共同组成第一类型原材料，以及选择含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物作为第二类型原材料具体包括：
将该第一类型原材料与该第二类型原材料之间的重量比设为20-60:15-45；
在该第一类型原材料中，将该含Li元素化合物、该含Al元素化合物、该含Ti元素化合物、含Si元素化合物和该含P元素化合物之间的摩尔分数比设为15-25：5-9：2-6：1-3：0.5-1.5。
上述技术方案的有益效果为：通过将该含Li元素化合物设为碳酸锂，该含Al元素化合物设为碳酸铝、该含Ti元素化合物设为氧化钛，能够为该第一类型原材料提供足够多的游离态电解质，而将该含Li元素化合物、该含Al元素化合物、该含Ti元素化合物、该含Si元素化合物和该含P元素化合物之间的摩尔分数比设为15-25：5-9：2-6：1-3：0.5-1.5能够最大限度地改善该第一类型原材料的电化学稳定性。
优选地，在该步骤S2中，对该第一类型原材料进行第一加热处理和第一粉粹处理，以此获得粉末状的第一类型原材料，以及对该第二类型原材料进行第二加热处理和第二粉粹处理，以此获得粉末状的第二类型原材料具体包括：
步骤S201，对于该第一类型原材料进行加热温度为200℃-260℃且加热持续时间为5min-15min的第一加热处理后自然冷却到室温，再对该第一类型原材料进行研磨速度为20r/min-50r/min的研磨粉碎处理，从而得到粉末状的第一类型原材料；
步骤S202，对该第二类型原材料进行加热温度为130℃-180℃且加热持续时间为10min-15min的第二加热处理后自然冷却到室温，再对该第二类型原材料进行研磨速度为30r/min-45r/min的研磨粉碎处理，从而得到粉末状的第二类型原材料。
上述技术方案的有益效果为：通过对第一类型原材料和第二类型原材料分别进行上述加热处理和粉粹处理，能够保证第一类型原材料和第二类型原材料的化学稳定性和增大材料之间的接触面积。
优选地，在该步骤S3中，将该粉末状的第一类型原材料和该粉末状的第二类型原材料进行混合，以此得到相应的混合物，再对该混合物进行杂质筛选处理，从而得到相应的电池材料具体包括：
将该粉末状的第一类型原材料和该粉末状的第二类型原材料进行离心混合，从而得到相应的混合物，再对该混合物进行颗粒杂质筛选处理，从而得到相应的电池材料。
上述技术方案的有益效果为：将该粉末状的第一类型原材料和该粉末状的第二类型原材料进行离心混合和进行颗粒杂质筛选处理，能够提高该第一类型原材料与该第二类型原材料的接触均匀性，从而最大限度地提高电池材料的导电性能。
从上述实施例的内容可知，该提高导电性的电池材料及其制作方法，该电池材料为固态电池材料，该电池材料包括第一类型原材料和第二类型原材料；其中，该第一类型原材料包括含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物；该第二类型原材料包括含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物；该第一类型原材料包含的所有化合物均为无机化合物；该第二类型原材料包含的该化合物均为无机化合物；该第一类型原材料与该第二类型原材料之间的重量比为20-60:15-45；该含Li元素化合物、该含Al元素化合物、该含Ti元素化合物、该含Si元素化合物和该含P元素化合物这五种化合物包括氧化物或者碳酸盐；可见，该提高导电性能的电池材料采用固体形态的第一类型原材料和第二类型原材料组成形成，其中该第一类型原材料包括含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物，其主要用于提供电池材料的电解质，而该第二类型原材料包括含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物，其主要用于提高电池材料中电解质的活性，这样将该第一类型原材料和第二类型原材料按照预设的重量比例进行混合，能够获得固体形态的电池材料，从而有效地避免液体电解质存在液体泄露和电解液蒸发的问题，以及能够改善锂电池的使用安全性、可靠性和使用寿命。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.提高导电性的电池材料，其特征在于，所述电池材料为固态电池材料，所述电池材料包括第一类型原材料和第二类型原材料；其中，所述第一类型原材料包括含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物；
所述第二类型原材料包括含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物；
所述第一类型原材料包含的所有化合物均为无机化合物；
所述第二类型原材料包含的所述化合物均为无机化合物；
所述第一类型原材料与所述第二类型原材料之间的重量比为20-60:15-45；
所述含Li元素化合物、所述含Al元素化合物、所述含Ti元素化合物、所述含Si元素化合物和所述含P元素化合物这五种化合物包括氧化物或者碳酸盐；
其中，所述提高导电性的电池材料的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1，将含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物共同组成第一类型原材料，以及选择含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物作为第二类型原材料；
步骤S2，对所述第一类型原材料进行第一加热处理和第一粉粹处理，以此获得粉末状的第一类型原材料，以及对所述第二类型原材料进行第二加热处理和第二粉粹处理，以此获得粉末状的第二类型原材料，其中，所述第一加热处理的加热温度不同于所述第二加热处理的加热温度；
步骤S3，将所述粉末状的第一类型原材料和所述粉末状的第二类型原材料进行混合，以此得到相应的混合物，再对所述混合物进行杂质筛选处理，从而得到相应的电池材；
其中，在所述步骤S1中，将含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物共同组成第一类型原材料，以及选择含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物作为第二类型原材料具体为根据含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物的价格及其对应的基于历史测试结果确定的材料电导率来确定这五种化合物的组分比，再在这五种化合物的组分比形成的第一类型原材料的情况下确定加入所述第二类型原材料中含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物后的电导率，最终确定所述第二类型原材料包含的化合物类型，其具体包括：
步骤S101，利用下面公式(1)，根据所述第一类型原材料中含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物当前的价格及其对应的基于历史测试结果中满足规定的电导率阈值条件的第一类型原材料中所有化合物的组分比数据，得到所述第一类型原材料在当前价格下所有化合物的具体组分比，
Figure FDA0003264822490000021
在上述公式(1)中，Lb/a表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比，所述第a种化合物与所述第b种化合物分别为含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物中的任意一种、且所述第a种化合物与所述第b种化合物不相同，
Figure FDA0003264822490000022
表示所述历史测试结果中第a种化合物的组分占比最小所对应的满足规定的电导率阈值条件的第一类型原材料的组分比中第b种化合物与第a种化合物之间的组分比，Db表示所述第一类型原材料中第b种化合物当前的价格，
Figure FDA0003264822490000031
表示将a的值从1取值到5代入括号中得到括号内的最大值，δ{}表示单位冲激函数、且当括号内的值等于0时单位冲激函数的函数值为1，当括号内的值不为0时单位冲激函数的函数值为0；
步骤S102，利用下面公式(2)，根据所述第一类型原材料的所有化合物在当前价格下的具体组分比及其基于历史测试结果中在当前第一类型原材料的组分比情况下加入不同比例的第二类型原材料后得到的混合材料的电导率，
E(Lb/a+nLi)＝E(Lb/a)×[1+T(Lb/a+nLi)] (2)
在上述公式(2)中，E(Lb/a+nLi)表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下加入n份单位重量的第二类型原材料的第i种化合物形成的混合材料的电导率，所述第i种化合物为含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物，n的取值为正整数，E(Lb/a)表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下对应的电导率，T(Lb/a+nLi)表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下加入n份单位重量的第二类型原材料的第i种化合物后对应的电导率提升倍数；
步骤S103，利用下面公式(3)，确定所述第二类型原材料的第i种化合物在当前价格下对应的综合评价值，
Figure FDA0003264822490000032
在上述公式(3)中，Pi表示所述第二类型原材料的第i种化合物在当前价格下对应的综合评价值，
Figure FDA0003264822490000041
表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下加入第二类型原材料的第i种化合物形成的混合材料具有最大电导率时所述第i种化合物对应的单位重量份数，max[E(Lb/a+nLi)]表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下加入第二类型原材料的第i种化合物形成的混合材料具有的最大电导率，Di表示第二类型原材料的第i种化合物当前的价格，
Figure FDA0003264822490000042
表示将i的值从1取值到4代入括号中得到括号内的最大值；
再根据上述综合评价值Pi，确定所述第一类型原材料中含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物的组分比和选择含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物作为第二类型原材料。
2.如权利要求1所述的提高导电性的电池材料及，其特征在于：
在所述第一类型原材料中，所述含Li元素化合物为碳酸锂，所述含Al元素化合物为碳酸铝、所述含Ti元素化合物为氧化钛；
在所述第一类型原材料中，所述含Li元素化合物、所述含Al元素化合物、所述含Ti元素化合物、含Si元素化合物和所述含P元素化合物之间的摩尔分数比为15-25：5-9：2-6：1-3：0.5-1.5。
3.如权利要求1所述的提高导电性的电池材料，其特征在于：
在所述第一类型原材料中，所述含Li元素化合物、所述含Al元素化合物、所述含Ti元素化合物、含Si元素化合物和所述含P元素化合物这五种化合物均为粉末状化合物；
在所述第一类型原材料中，所述含Li元素化合物、所述含Al元素化合物、所述含Ti元素化合物、含Si元素化合物和所述含P元素化合物这五种化合物各自的玻璃化转变温度最高不超过550℃。
4.如权利要求1所述的提高导电性的电池材料，其特征在于：
在所述第二类型原材料中，所述含Zr元素化合物、所述含Hf元素化合物、所述含Y元素化合物和所述含Sm元素化合物中任意一种化合物内氧元素的重量含量不超过15％；
在所述第二类型原材料中，所述含Zr元素化合物、所述含Hf元素化合物、所述含Y元素化合物和所述含Sm元素化合物中任意一种化合物的玻璃化转换温度最高不超过500℃。
5.如权利要求1所述的提高导电性的电池材料，其特征在于：
在所述第二类型原材料中，所述含Zr元素化合物、所述含Hf元素化合物、所述含Y元素化合物和所述含Sm元素化合物中任意一种化合物为粉末状化合物。
6.提高导电性的电池材料的制作方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤S1，将含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物共同组成第一类型原材料，以及选择含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物作为第二类型原材料；
步骤S2，对所述第一类型原材料进行第一加热处理和第一粉粹处理，以此获得粉末状的第一类型原材料，以及对所述第二类型原材料进行第二加热处理和第二粉粹处理，以此获得粉末状的第二类型原材料，其中，所述第一加热处理的加热温度不同于所述第二加热处理的加热温度；
步骤S3，将所述粉末状的第一类型原材料和所述粉末状的第二类型原材料进行混合，以此得到相应的混合物，再对所述混合物进行杂质筛选处理，从而得到相应的电池材料；
其中，在所述步骤S1中，将含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物共同组成第一类型原材料，以及选择含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物作为第二类型原材料具体为根据含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物的价格及其对应的基于历史测试结果确定的材料电导率来确定这五种化合物的组分比，再在这五种化合物的组分比形成的第一类型原材料的情况下确定加入所述第二类型原材料中含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物后的电导率，最终确定所述第二类型原材料包含的化合物类型，其具体包括：
步骤S101，利用下面公式(1)，根据所述第一类型原材料中含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物当前的价格及其对应的基于历史测试结果中满足规定的电导率阈值条件的第一类型原材料中所有化合物的组分比数据，得到所述第一类型原材料在当前价格下所有化合物的具体组分比，
Figure FDA0003264822490000061
在上述公式(1)中，Lb/a表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比，所述第a种化合物与所述第b种化合物分别为含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物中的任意一种、且所述第a种化合物与所述第b种化合物不相同，
Figure FDA0003264822490000062
表示所述历史测试结果中第a种化合物的组分占比最小所对应的满足规定的电导率阈值条件的第一类型原材料的组分比中第b种化合物与第a种化合物之间的组分比，Db表示所述第一类型原材料中第b种化合物当前的价格，
Figure FDA0003264822490000071
表示将a的值从1取值到5代入括号中得到括号内的最大值，δ{}表示单位冲激函数、且当括号内的值等于0时单位冲激函数的函数值为1，当括号内的值不为0时单位冲激函数的函数值为0；
步骤S102，利用下面公式(2)，根据所述第一类型原材料的所有化合物在当前价格下的具体组分比及其基于历史测试结果中在当前第一类型原材料的组分比情况下加入不同比例的第二类型原材料后得到的混合材料的电导率，
E(Lb/a+nLi)＝E(Lb/a)×[1+T(Lb/a+nLi)] (2)
在上述公式(2)中，E(Lb/a+nLi)表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下加入n份单位重量的第二类型原材料的第i种化合物形成的混合材料的电导率，所述第i种化合物为含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物，n的取值为正整数，E(Lb/a)表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下对应的电导率，T(Lb/a+nLi)表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下加入n份单位重量的第二类型原材料的第i种化合物后对应的电导率提升倍数；
步骤S103，利用下面公式(3)，确定所述第二类型原材料的第i种化合物在当前价格下对应的综合评价值，
Figure FDA0003264822490000072
在上述公式(3)中，Pi表示所述第二类型原材料的第i种化合物在当前价格下对应的综合评价值，
Figure FDA0003264822490000081
表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下加入第二类型原材料的第i种化合物形成的混合材料具有最大电导率时所述第i种化合物对应的单位重量份数，max[E(Lb/a+nLi)]表示所述第一类型原材料中在当前价格下第b种化合物与第a种化合物之间的组分比为Lb/a的情况下加入第二类型原材料的第i种化合物形成的混合材料具有的最大电导率，Di表示第二类型原材料的第i种化合物当前的价格，
Figure FDA0003264822490000082
表示将i的值从1取值到4代入括号中得到括号内的最大值；
再根据上述综合评价值Pi，确定所述第一类型原材料中含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物的组分比和选择含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物作为第二类型原材料。
7.如权利要求6所述的提高导电性的电池材料的制作方法，其特征在于：
在所述步骤S1中，将含Li元素化合物、含Al元素化合物、含Ti元素化合物、含Si元素化合物和含P元素化合物这五种化合物共同组成第一类型原材料，以及选择含Zr元素化合物、含Hf元素化合物、含Y元素化合物和含Sm元素化合物中的任意一种化合物作为第二类型原材料具体包括：
将所述第一类型原材料与所述第二类型原材料之间的重量比设为20-60:15-45；
在所述第一类型原材料中，将所述含Li元素化合物、所述含Al元素化合物、所述含Ti元素化合物、含Si元素化合物和所述含P元素化合物之间的摩尔分数比设为15-25：5-9：2-6：1-3：0.5-1.5。
8.如权利要求6所述的提高导电性的电池材料的制作方法，其特征在于：
在所述步骤S2中，对所述第一类型原材料进行第一加热处理和第一粉粹处理，以此获得粉末状的第一类型原材料，以及对所述第二类型原材料进行第二加热处理和第二粉粹处理，以此获得粉末状的第二类型原材料具体包括：
步骤S201，对于所述第一类型原材料进行加热温度为200℃-260℃且加热持续时间为5min-15min的第一加热处理后自然冷却到室温，再对所述第一类型原材料进行研磨速度为20r/min-50r/min的研磨粉碎处理，从而得到粉末状的第一类型原材料；
步骤S202，对所述第二类型原材料进行加热温度为130℃-180℃且加热持续时间为10min-15min的第二加热处理后自然冷却到室温，再对所述第二类型原材料进行研磨速度为30r/min-45r/min的研磨粉碎处理，从而得到粉末状的第二类型原材料。
9.如权利要求6所述的提高导电性的电池材料的制作方法，其特征在于：
在所述步骤S3中，将所述粉末状的第一类型原材料和所述粉末状的第二类型原材料进行混合，以此得到相应的混合物，再对所述混合物进行杂质筛选处理，从而得到相应的电池材料具体包括：
将所述粉末状的第一类型原材料和所述粉末状的第二类型原材料进行离心混合，从而得到相应的混合物，再对所述混合物进行颗粒杂质筛选处理，从而得到相应的电池材料。
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