CN113224380A - 一种固态电解质材料及其制备方法、电池 - Google Patents

一种固态电解质材料及其制备方法、电池 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种固态电解质材料及其制备方法、电池，属于电池技术领域。固态电解质材料包括锂镧锆氧颗粒，以及包覆于锂镧锆氧颗粒的包覆层。包覆层的材质包括锂镧钛氧、偏铝酸锂或钛酸锂。包覆层的厚度为5～100nm。本申请以锂镧钛氧、偏铝酸锂或钛酸锂作为包覆层材料包覆于锂镧锆氧颗粒表面，包覆层能够将锂镧锆氧颗粒与外界空气隔离，使得固态电解质材料对空气稳定，且残碱量低。同时纳米级的包覆能够有效避免晶界电导率低的问题，使得制得的固态电解质材料的电导率依旧保持在较好水平。

Description

一种固态电解质材料及其制备方法、电池
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种固态电解质材料及其制备方法、电池。
背景技术
汽车尾气排放是导致温室效应的一个重要因素，各国陆续颁布新汽车排放的标准，现阶段传统燃油车达标困难。新能源汽车由于其动力系统为锂离子电池的电芯，无尾气排放问题，逐渐引起各大汽车厂商的重视。现在常用的锂电芯需要使用液态的电解液，如果发生强烈碰撞，电解液泄露很容易燃烧导致出现安全问题。
固态电池由于高的能量密度、无毒、高安全和电池柔性容易加工等优点是一种解决上述问题的有效路径。固态电池的核心的问题之一是制备出高性能的固态电解质材料。无机氧化固态电解质锂镧锆氧由于具有室温下高的锂离子电导率、的离子迁移系数和对金属锂负极稳定的特点，被认为最有望商用化的一种固态电解质材料。但是锂镧锆氧材料在空气中容易发生反应，并且存在残碱量高的问题导致使用存在部分问题。
发明内容
本申请提供了一种固态电解质材料及其制备方法、电池，其对空气稳定，残碱量低，且能够有效改善晶界电导率低的问题。
本申请的实施例是这样实现的：
在第一方面，本申请示例提供了一种固态电解质材料，其包括锂镧锆氧颗粒，以及包覆于锂镧锆氧颗粒的包覆层。
包覆层的材质包括锂镧钛氧、偏铝酸锂或钛酸锂。
包覆层的厚度为5～100nm。
在上述技术方案中，本申请以锂镧钛氧、偏铝酸锂或钛酸锂作为包覆层材料包覆于锂镧锆氧颗粒表面，包覆层能够将锂镧锆氧颗粒与外界空气隔离，使得固态电解质材料对空气稳定，且残碱量低。同时纳米级的包覆能够有效改善晶界电导率低的问题，使得制得的固态电解质材料的电导率依旧保持在较好水平。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述锂镧锆氧颗粒的粒径为1～10um。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的示例中，上述锂镧锆氧为无掺杂的锂镧锆氧或掺杂的锂镧锆氧。
掺杂的锂镧锆氧的掺杂元素包括钽、钙、铝、钡、钨、铌和锶中的任意一种或多种。
第二方面，本申请示例提供了一种上述固态电解质材料的制备方法，其包括：将第一溶液喷涂到锂镧锆氧颗粒表面得到包覆前驱体，将包覆前驱体经烧结制得固态电解质材料。
第一溶液包括包覆层材料或制备包覆层材料的原料。
在上述技术方案中，本申请以喷涂的方法在锂镧锆氧颗粒表面形成包覆层，喷涂的方法能够制得纳米级的包覆层，且此制备方法简便，适用于工业化应用。
结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的示例中，采用流化床将上述第一溶液喷涂到锂镧锆氧颗粒表面得到包覆前驱体，喷涂速率为1～10g/min，沸腾温度为200～400℃。
在上述示例中，控制流化床的喷涂速率和沸腾温度能够控制包覆层的厚度。
结合第二方面，在本申请的第二方面的第二种可能的示例中，上述包覆前驱体的烧结温度为600～1200℃，烧结时间为2～8h。
结合第二方面，在本申请的第二方面的第三种可能的示例中，上述第一溶液的溶剂包括乙醇。
可选地，包覆层材料为锂镧钛氧，第一溶液通过将乙醇锂、钛酸丁酯和硝酸镧按照质量比为20～30:15:60的配比溶解于乙醇中制得。
可选地，包覆层材料为偏铝酸锂，第一溶液通过将乙醇锂和异丙醇铝按照质量比为20～25:75～80的配比溶解于乙醇中制得。
可选地，包覆层材料为钛酸锂，第一溶液通过将乙醇锂和钛酸丁酯按照质量比为15～20:80～85的配比溶解于乙醇中制得。
可选地，第一溶液的固含量为10～20wt％。
在上述示例中，当包覆层材料为锂镧钛氧时，得到的固态电解质材料在机械压成片时可以得到更高的致密度。
结合第二方面，在本申请的第二方面的第四种可能的示例中，上述锂镧锆氧颗粒通过以下方法制得：
将锂源、氧化锆、氧化镧和氧化铝按照质量比为7.5～8:2.8～3.3:1.8～2.3:0.1～0.2的配比溶解于溶剂中制得第二溶液，将第二溶液依次经过砂磨和干燥得到锂镧锆氧前驱体，将锂镧锆氧前驱体烧结制得锂镧锆氧颗粒。
结合第二方面，在本申请的第二方面的第五种可能的示例中，上述锂镧锆氧前驱体的烧结温度为800～1200℃，烧结时间为6～18h。
第三方面，本申请示例提供了一种电池，其包括上述固态电解质材料制成的固态电解质。
在上述技术方案中，本申请的电池具有能量密度高、安全性好的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例1制得的固态电解质材料的第一透射电镜扫描图；
图2为本申请实施例1制得的固态电解质材料的第二透射电镜扫描图；
图3为本申请实施例1～2和对比例1～3的固态电解质材料制成的陶瓷片的电导率图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下针对本申请实施例的一种固态电解质材料及其制备方法、电池进行具体说明：
本申请提供一种固态电解质材料，其包括锂镧锆氧颗粒，以及包覆于锂镧锆氧颗粒的包覆层。
锂镧锆氧室温下具有高的锂离子电导率，被认为最有望商用化的一种固态电解质材料。但是，锂镧锆氧在空气中容易发生反应，并且存在残碱量高的问题，锂镧锆氧固态电解质在浆料制备过程中由于碱性过大容易导致浆料变为胶状物而无法使用。
本申请的固态电解质材料通过在锂镧锆氧颗粒表面形成包覆层制得，包覆层能够将锂镧锆氧颗粒与空气隔离，使得锂镧锆氧颗粒不再直接接触空气，即不会在空气中发生反应。同时，有包覆层的锂镧锆氧颗粒的残碱量相较于锂镧锆氧颗粒的残碱量更低，能够减少或改善固态电解质材料的凝胶化。
锂镧锆氧颗粒的粒径为1～10um。
可选地，锂镧锆氧颗粒的粒径为5～10um。
在本申请的一种实施方式中，锂镧锆氧颗粒的粒径为2～8um。在本申请的其他一些实施方式中，锂镧锆氧颗粒的粒径还可以为1～5um、5～10um、1～3um、5～8um、3～8um、5～9um或6～10um。
需要说明的是，本申请选用的锂镧锆氧颗粒的材质可以是纯净无掺杂的锂镧锆氧，也可以是掺杂有其他元素的锂镧锆氧。
可选地，掺杂的元素包括钽、钙、铝、钡、钨、铌和锶中的任意一种或多种。
包覆层的材质包括锂镧钛氧、偏铝酸锂或钛酸锂。
可选地，包覆层的材质为锂镧钛氧。
包覆层的厚度为5～100nm。
本申请的固态电解质材料采用纳米级的包覆，能够有效改善晶界电导率低的问题，使得制得的固态电解质材料的电导率依旧保持在较好水平。
在本申请的一种实施方式中，包覆层的厚度为20nm。在本申请的其他一些实施方式中，包覆层的厚度还可以为5nm、10nm、15nm、25nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm或100nm。
普通的锂镧锆氧颗粒采用机械压制方法压制成陶瓷片时，其致密度较低，一般低于90％。而锂镧钛氧颗粒采用机械压制方法压制成陶瓷片时，其致密度可以达到98％左右。以锂镧钛氧材料作为锂镧锆氧颗粒的包覆层制得固态电解质材料后，将固态电解质材料采用机械压制方法压制成陶瓷片后，其致密度高于90％。
本申请还提供一种上述固态电解质材料的制备方法，其包括：将第一溶液喷涂到锂镧锆氧颗粒表面得到包覆前驱体，将包覆前驱体经烧结制得固态电解质材料。
其中，第一溶液包括包覆层材料或制备包覆层材料的原料。
本申请以喷涂的方法在锂镧锆氧颗粒表面形成包覆层，喷涂的方法能够制得纳米级的包覆层，且此制备方法简便，适用于大范围工业化应用。
本申请固态电解质材料的制备在流化床上进行，流化床技术在工业中十分常见，流化床可将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，从而使颗粒具有流体的某些表观特征。采用流化床对锂镧锆氧颗粒进行包覆十分便利，且可通过控制流化床的喷射速率和沸腾温度，从而控制锂镧锆氧颗粒表面的包覆层的厚度在纳米级。
采用流化床制备固态电解质材料时，将锂镧锆氧颗粒和第一溶液分别转移到流化床的料槽和液体储槽中，然后调节流化床的喷射速率和沸腾温度，以获得目标厚度的纳米级包覆层，将制得的包覆前驱体经烧结制得固态电解质材料。
第一溶液的固含量为10～20wt％，本申请的固态电解质材料的制备方法可通过调节第一溶液的固含量以获得目标厚度的纳米级包覆层。
可选地，第一溶液的固含量为15～20wt％。
在本申请的一种实施方式中，第一溶液的固含量为15wt％。在本申请的其他一些实施方式中，第一溶液的固含量还可以为10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或20wt％。
第一溶液的溶剂包括乙醇。
当包覆层材料为锂镧钛氧时，第一溶液包括乙醇锂、钛酸丁酯、硝酸镧和溶剂，且第一溶液通过以下方法制得：
将乙醇锂、钛酸丁酯和硝酸镧按照质量比为20～30:15:60的配比溶解于溶剂中并混合均匀。
其中，乙醇锂采用溶解于乙醇中的浓度为1mol/L的溶液。
可选地，乙醇锂、钛酸丁酯和硝酸镧的质量比为22～28:15:60。
可选地，乙醇锂、钛酸丁酯和硝酸镧的质量比为25:15:60。
当包覆层材料为偏铝酸锂时，第一溶液包括乙醇锂、异丙醇铝和溶剂，且第一溶液通过以下方法制得：
将乙醇锂和异丙醇铝按照质量比为20～25:75～80的配比溶解于乙醇中并混合均匀。
可选地，乙醇锂和异丙醇铝的质量比为22～24:76～78。
可选地，乙醇锂和异丙醇铝的质量比为23:77。
当包覆层材料为钛酸锂时，第一溶液包括乙醇锂、钛酸丁酯和溶剂，且第一溶液通过以下方法制得：
将乙醇锂和钛酸丁酯按照质量比为15～20:80～85的配比溶解于乙醇中并混合均匀。
可选地，乙醇锂和钛酸丁酯的质量比为16～18:80～83。
可选地，乙醇锂和钛酸丁酯的质量比为18:82。
为了获得纳米级的包覆，流化床的喷射速率为1～10g/min，流化床的沸腾温度为200～400℃。
可选地，流化床的喷射速率为2～3g/min。
可选地，流化床的喷射速率为3g/min。
在本申请的一种实施方式中，流化床的喷射速率为3g/min。在本申请的其他一些实施方式中，流化床的喷射速率还可以为1g/min、2g/min、4g/min、5g/min、6g/min、7g/min、8g/min、9g/min或10g/min。
可选地，流化床的沸腾温度为250～350℃。
可选地，流化床的沸腾温度为300℃。
在本申请的一种实施方式中，流化床的沸腾温度为300℃。在本申请的其他一些实施方式中，流化床的沸腾温度还可以250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、310℃、320℃、330℃、340℃或350℃。
包覆前驱体的烧结温度为600～1200℃，烧结时间为2～8h。
可选地，包覆前驱体的烧结温度为800～1200℃。
可选地，包覆前驱体的烧结温度为1000℃。
在本申请的一种实施方式中，包覆前驱体的烧结温度为1000℃。在本申请的其他一些实施方式中，包覆前驱体的烧结温度还可以为800℃、900℃、1100℃或1200℃。
可选地，包覆前驱体的烧结时间为2～5h。
可选地，包覆前驱体的烧结温度为3h。
在本申请的一种实施方式中，包覆前驱体的烧结时间为3h。在本申请的其他一些实施方式中，包覆前驱体的烧结时间还可以为2h、4h、5h、6h、7h或8h。
本申请的固态电解质材料的包覆质量的计算公式如下：
包覆质量＝被包覆物的比表面积*包覆厚度*包覆物的密度
本申请提供一种锂镧锆氧颗粒的制备方法，需要说明的是，本申请并不限定锂镧锆氧颗粒的制备方法，本申请只是提供一种可以实施的方式，具体如下：
将锂源、氧化锆、氧化镧和氧化铝按照质量比为7.5～8:2.8～3.3:1.8～2.3:0.1～0.2的配比溶解于溶剂中制得第二溶液，将第二溶液依次经过砂磨和干燥得到锂镧锆氧前驱体，将锂镧锆氧前驱体烧结制得锂镧锆氧颗粒。
第二溶液的固含量为20～40wt％。
可选地，第二溶液的固含量为25～35wt％。
在本申请的一种实施方式中，第二溶液的固含量为30wt％。在本申请的其他一些实施方式中，第二溶液的固含量还可以为20wt％、22wt％、25wt％、28wt％、33wt％、35wt％、37wt％或40wt％。
可选地，锂源、氧化锆、氧化镧和氧化铝的质量比为7.6～7.8:2.9～3.2:1.9～2.2:0.1～0.2。
可选地，锂源、氧化锆、氧化镧和氧化铝的质量比为7.7:3:2.2:0.1。
锂源包括氢氧化锂和/或碳酸锂。
在本申请的一种实施方式中，锂源为氢氧化锂。在本申请的其他一些实施方式中，锂源还可以为碳酸锂，或氢氧化锂和碳酸锂的混合物。
溶剂包括异丙醇、正丁醇和乙醇中的任意一种或多种。
砂磨的时间为1～5h，控制出料粒度为200～800nm。
干燥的方法包括喷雾干燥。
可选地，喷雾干燥的进口温度为220～280℃，出料温度为100～130℃。
镧锆氧前驱体的烧结温度为800～1200℃，烧结时间为6～18h。
可选地，镧锆氧前驱体的烧结温度为800～1000℃。
可选地，镧锆氧前驱体的烧结温度为900℃。
在本申请的一种实施方式中，镧锆氧前驱体的烧结温度为900℃。在本申请的其他一些实施方式中，镧锆氧前驱体的烧结温度还可以为800℃、850℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃或1200℃。
可选地，镧锆氧前驱体的烧结时间为6～10h。
可选地，镧锆氧前驱体的烧结时间为8h。
在本申请的一种实施方式中，镧锆氧前驱体的烧结时间为8h。在本申请的其他一些实施方式中，镧锆氧前驱体的烧结时间还可以为6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h或18h。
采用本申请的制备方法制备得到的锂镧锆氧颗粒的化学式为Li7La3Zr2O12。
本申请还提供一种电池，其包括上述固态电解质材料制成的固态电解质。
本申请的电池采用固态电解质，具有能量密度高、安全性好的性能。
以下结合实施例对本申请的一种固态电解质材料及其制备方法、电池作进一步的详细描述。
实施例1
本申请实施例提供一种固态电解质材料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备锂镧锆氧颗粒
将氢氧化锂、氧化锆、氧化镧和氧化铝按照质量比为7.7:3:2.2:0.1的配比溶解于异丙醇中制得第二溶液，第一溶液的固含量为30wt％，通过砂磨机将第二溶液砂磨3h，然后采用喷雾干燥机将砂磨后的第二溶液中的溶剂烘干得到锂镧锆氧前驱体，喷涂干燥机的进口温度为250℃，出料温度为120℃，将锂镧锆氧前驱体在900℃下烧结8h制得锂镧锆氧，粉碎过筛制得粒径为1～10um的锂镧锆氧颗粒。
2、制备固态电解质材料
将乙醇锂、钛酸丁酯和硝酸镧按照质量比为25:15:60的配比溶解于乙醇中并混合均匀制得第一溶液，第一溶液的固含量为15wt％，包覆过程流化机床MP-01Powrex上进行，将第一溶液转移到流化床的液体储槽中，调整喷嘴的喷射速率为2g/min，在流化床的料槽中加入800g制得的锂镧锆氧颗粒，控制流化床的沸腾温度为300℃，包覆6h后制得包覆前驱体，将包覆前驱体在1000℃下烧结3h，制得固态电解质材料。
实施例2
1、制备锂镧锆氧颗粒
将碳酸锂、氧化锆、氧化镧和氧化铝按照质量比为7.6:2.9:1.9:0.1的配比溶解于正丁醇中制得第二溶液，第一溶液的固含量为20wt％，通过砂磨机将第二溶液砂磨1h，然后采用喷雾干燥机将砂磨后的第二溶液中的溶剂烘干得到锂镧锆氧前驱体，喷涂干燥机的进口温度为220℃，出料温度为100℃，将锂镧锆氧前驱体在800℃下烧结18h制得锂镧锆氧，粉碎过筛制得粒径为1～10um的锂镧锆氧颗粒。
2、制备固态电解质材料
将乙醇锂、钛酸丁酯和硝酸镧按照质量比为20:15:60的配比溶解于乙醇中并混合均匀制得第一溶液，第一溶液的固含量为10wt％，包覆过程流化机床MP-01Powrex上进行，将第一溶液转移到流化床的液体储槽中，调整喷嘴的喷射速率为1g/min，在流化床的料槽中加入800g制得的锂镧锆氧颗粒，控制流化床的沸腾温度为250℃，包覆6h后制得包覆前驱体，将包覆前驱体在600℃下烧结8h，制得固态电解质材料。
实施例3
将氢氧化锂、碳酸锂、氧化锆、氧化镧和氧化铝按照质量比为3.9:3.9:3.2:2.2:0.2的配比溶解于乙醇中制得第二溶液，第一溶液的固含量为40wt％，通过砂磨机将第二溶液砂磨5h，然后采用喷雾干燥机将砂磨后的第二溶液中的溶剂烘干得到锂镧锆氧前驱体，喷涂干燥机的进口温度为280℃，出料温度为130℃，将锂镧锆氧前驱体在1200℃下烧结6h制得锂镧锆氧，粉碎过筛制得粒径为1～10um的锂镧锆氧颗粒。
2、制备固态电解质材料
将乙醇锂、钛酸丁酯和硝酸镧按照质量比为30:15:60的配比溶解于乙醇中并混合均匀制得第一溶液，第一溶液的固含量为20wt％，包覆过程流化机床MP-01Powrex上进行，将第一溶液转移到流化床的液体储槽中，调整喷嘴的喷射速率为10g/min，在流化床的料槽中加入800g制得的锂镧锆氧颗粒，控制流化床的沸腾温度为350℃，包覆6h后制得包覆前驱体，将包覆前驱体在1200℃下烧结2h，制得固态电解质材料。
实施例4
本申请实施例提供一种固态电解质材料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备锂镧锆氧颗粒
将氢氧化锂、氧化锆、氧化镧、氧化钽和氧化铝按照质量比为7.7:3:2.2:0.56:0.1的配比溶解于异丙醇中制得第二溶液，第一溶液的固含量为30wt％，通过砂磨机将第二溶液砂磨3h，然后采用喷雾干燥机将砂磨后的第二溶液中的溶剂烘干得到锂镧锆氧前驱体，喷涂干燥机的进口温度为250℃，出料温度为120℃，将锂镧锆氧前驱体在900℃下烧结8h制得锂镧锆氧，粉碎过筛制得粒径为1～10um的锂镧锆氧颗粒。
2、制备固态电解质材料
将乙醇锂、钛酸丁酯和硝酸镧按照质量比为25:15:60的配比溶解于乙醇中并混合均匀制得第一溶液，第一溶液的固含量为15wt％，包覆过程流化机床MP-01Powrex上进行，将第一溶液转移到流化床的液体储槽中，调整喷嘴的喷射速率为2g/min，在流化床的料槽中加入800g制得的锂镧锆氧颗粒，控制流化床的沸腾温度为300℃，包覆6h后制得包覆前驱体，将包覆前驱体在1000℃下烧结3h，制得固态电解质材料。
实施例5
本申请实施例提供一种固态电解质材料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备锂镧锆氧颗粒
将氢氧化锂、氧化锆、氧化镧和氧化铝按照质量比为7.7:3:2.2:0.1的配比溶解于异丙醇中制得第二溶液，第一溶液的固含量为30wt％，通过砂磨机将第二溶液砂磨3h，然后采用喷雾干燥机将砂磨后的第二溶液中的溶剂烘干得到锂镧锆氧前驱体，喷涂干燥机的进口温度为250℃，出料温度为120℃，将锂镧锆氧前驱体在900℃下烧结8h制得锂镧锆氧，粉碎过筛制得粒径为1～10um的锂镧锆氧颗粒。
2、制备固态电解质材料
将乙醇锂和异丙醇铝按照质量比为23:77的配比溶解于乙醇中并混合均匀制得第一溶液，第一溶液的固含量为15wt％，包覆过程流化机床MP-01Powrex上进行，将第一溶液转移到流化床的液体储槽中，调整喷嘴的喷射速率为2g/min，在流化床的料槽中加入800g制得的锂镧锆氧颗粒，控制流化床的沸腾温度为300℃，包覆6h后制得包覆前驱体，将包覆前驱体在1000℃下烧结3h，制得固态电解质材料。
实施例6
本申请实施例提供一种固态电解质材料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备锂镧锆氧颗粒
将氢氧化锂、氧化锆、氧化镧和氧化铝按照质量比为7.7:3:2.2:0.1的配比溶解于异丙醇中制得第二溶液，第一溶液的固含量为30wt％，通过砂磨机将第二溶液砂磨3h，然后采用喷雾干燥机将砂磨后的第二溶液中的溶剂烘干得到锂镧锆氧前驱体，喷涂干燥机的进口温度为250℃，出料温度为120℃，将锂镧锆氧前驱体在900℃下烧结8h制得锂镧锆氧，粉碎过筛制得粒径为1～10um的锂镧锆氧颗粒。
2、制备固态电解质材料
将乙醇锂和钛酸丁酯按照质量比为18:82的配比溶解于乙醇中并混合均匀制得第一溶液，第一溶液的固含量为15wt％，包覆过程流化机床MP-01Powrex上进行，将第一溶液转移到流化床的液体储槽中，调整喷嘴的喷射速率为2g/min，在流化床的料槽中加入800g制得的锂镧锆氧颗粒，控制流化床的沸腾温度为300℃，包覆6h后制得包覆前驱体，将包覆前驱体在1000℃下烧结3h，制得固态电解质材料。
对比例1
本申请对比例提供一种固态电解质材料为锂镧锆氧颗粒，其制备方法如下：
将氢氧化锂、氧化锆、氧化镧和氧化铝按照质量比为7.7:3:2.2:0.1的配比溶解于异丙醇中制得第二溶液，第一溶液的固含量为30wt％，通过砂磨机将第二溶液砂磨3h，然后采用喷雾干燥机将砂磨后的第二溶液中的溶剂烘干得到锂镧锆氧前驱体，喷涂干燥机的进口温度为250℃，出料温度为120℃，将锂镧锆氧前驱体在900℃下烧结8h制得锂镧锆氧，粉碎过筛制得粒径为1～10um的锂镧锆氧颗粒。
对比例2
本申请对比例提供一种固态电解质材料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备锂镧锆氧颗粒
将氢氧化锂、氧化锆、氧化镧和氧化铝按照质量比为7.7:3:2.2:0.1的配比溶解于异丙醇中制得第二溶液，第一溶液的固含量为30wt％，通过砂磨机将第二溶液砂磨3h，然后采用喷雾干燥机将砂磨后的第二溶液中的溶剂烘干得到锂镧锆氧前驱体，喷涂干燥机的进口温度为250℃，出料温度为120℃，将锂镧锆氧前驱体在900℃下烧结8h制得锂镧锆氧，粉碎过筛制得粒径为1～10um的锂镧锆氧颗粒。
2、制备固态电解质材料
将乙醇锂、2-氟乙醇按照质量比为45:55的配比溶解于乙醇中并混合均匀制得第一溶液，第一溶液的固含量为15wt％，包覆过程流化机床MP-01Powrex上进行，将第一溶液转移到流化床的液体储槽中，调整喷嘴的喷射速率为2g/min，在流化床的料槽中加入800g制得的锂镧锆氧颗粒，控制流化床的沸腾温度为300℃，包覆6h后制得包覆前驱体，将包覆前驱体在1000℃下烧结3h，制得固态电解质材料。
对比例3
本申请对比例提供一种固态电解质材料及其制备方法，其包括以下步骤：
1、制备锂镧锆氧颗粒
将氢氧化锂、氧化锆、氧化镧和氧化铝按照质量比为7.7:3:2.2:0.1的配比溶解于异丙醇中制得第二溶液，第一溶液的固含量为30wt％，通过砂磨机将第二溶液砂磨3h，然后采用喷雾干燥机将砂磨后的第二溶液中的溶剂烘干得到锂镧锆氧前驱体，喷涂干燥机的进口温度为250℃，出料温度为120℃，将锂镧锆氧前驱体在900℃下烧结8h制得锂镧锆氧，粉碎过筛制得粒径为1～10um的锂镧锆氧颗粒。
2、制备固态电解质材料
将乙醇锂、硝酸锆按照质量比为32:68的配比溶解于乙醇中并混合均匀制得第一溶液，第一溶液的固含量为15wt％，包覆过程流化机床MP-01Powrex上进行，将第一溶液转移到流化床的液体储槽中，调整喷嘴的喷射速率为2g/min，在流化床的料槽中加入800g制得的锂镧锆氧颗粒，控制流化床的沸腾温度为300℃，包覆6h后制得包覆前驱体，将包覆前驱体在1000℃下烧结3h，制得固态电解质材料。
试验例1
取实施例1制得的固态电解质材料，其透射电镜扫描图如图1和图2所示。
由图2所示，固态电解质材料的包覆层的厚度在20nm左右。
试验例2
取实施例1～2和对比例1～3制得的固态电解质材料的粉体，将其制备成陶瓷片，进行电导率测试，如图3所示。
本申请实施例1～2的固态电解质材料制成的陶瓷片的电导率明显好于对比例1～3的固态电解质材料制成的陶瓷片的电导率。
以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固态电解质材料，其特征在于，所述固态电解质材料包括：锂镧锆氧颗粒，以及包覆于所述锂镧锆氧颗粒的包覆层；
所述包覆层的材质包括锂镧钛氧、偏铝酸锂或钛酸锂；
所述包覆层的厚度为5～100nm。
2.根据权利要求1所述的固态电解质材料，其特征在于，所述锂镧锆氧颗粒的粒径为1～10um。
3.根据权利要求1所述的固态电解质材料，其特征在于，所述锂镧锆氧为无掺杂的锂镧锆氧或掺杂的锂镧锆氧；
所述掺杂的锂镧锆氧的掺杂元素包括钽、钙、铝、钡、钨、铌和锶中的任意一种或多种。
4.一种权利要求1～3任一项所述的固态电解质材料的制备方法，其特征在于，所述固态电解质材料的制备方法包括：将第一溶液喷涂到所述锂镧锆氧颗粒表面得到包覆前驱体，将所述包覆前驱体经烧结制得所述固态电解质材料；
所述第一溶液包括包覆层材料或制备包覆层材料的原料。
5.根据权利要求4所述的固态电解质材料的制备方法，其特征在于，采用流化床将所述第一溶液喷涂到所述锂镧锆氧颗粒表面得到所述包覆前驱体，喷涂速率为1～10g/min，沸腾温度为200～400℃。
6.根据权利要求4所述的固态电解质材料的制备方法，其特征在于，所述包覆前驱体的烧结温度为600～1200℃，烧结时间为2～8h。
7.根据权利要求4所述的固态电解质材料的制备方法，其特征在于，所述第一溶液的溶剂包括乙醇；
可选地，所述包覆层材料为锂镧钛氧，所述第一溶液通过将乙醇锂、钛酸丁酯和硝酸镧按照质量比为20～30:15:60的配比溶解于乙醇中制得；
可选地，所述包覆层材料为偏铝酸锂，所述第一溶液通过将乙醇锂和异丙醇铝按照质量比为20～25:75～80的配比溶解于乙醇中制得；
可选地，所述包覆层材料为钛酸锂，所述第一溶液通过将乙醇锂和钛酸丁酯按照质量比为15～20:80～85的配比溶解于乙醇中制得；
可选地，所述第一溶液的固含量为10～20wt％。
8.根据权利要求4～7任一项所述的固态电解质材料的制备方法，其特征在于，所述锂镧锆氧颗粒通过以下方法制得：
将锂源、氧化锆、氧化镧和氧化铝按照质量比为7.5～8:2.8～3.3:1.8～2.3:0.1～0.2的配比溶解于溶剂中制得第二溶液，将第二溶液依次经过砂磨和干燥得到锂镧锆氧前驱体，将所述锂镧锆氧前驱体烧结制得所述锂镧锆氧颗粒。
9.根据权利要求8所述的固态电解质材料的制备方法，其特征在于，所述锂镧锆氧前驱体的烧结温度为800～1200℃，烧结时间为6～18h。
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括采用权利要求1～3任一项所述的固态电解质材料制成的固态电解质。
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