CN117059919A - 一种latp固态电解质及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：S1：按照Li1+xAlxTi2‑x(PO4)3的化学计量比称取锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物；S2：根据S1称量的磷源前驱体化合物质量按比例称取蔗糖备用；S3：将S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；S4：将S3烘干后的原材料使用马弗炉进行烧结；S5：将S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，形成陶瓷固态电解质片。本发明采用蔗糖为添加材料，有效的改善制备过程中产物熔融黏聚并附着器壁导致的产率低、难以粉碎处理问题，提高了固相反应法制备LATP固态电解质的产率。
Description
技术领域
本发明属于固态电解质领域，尤其涉及一种LATP固态电解质及其制备方法。
背景技术
迫于能源压力和环境污染，锂电池获得了跨越式的发展。当前的商业化的锂离子电池由于含有易燃、易流动的有机电解液而有燃烧甚至爆炸的安全隐患。而具有更高安全性、更高能量密度、高循环寿命的固态锂金属电池被誉为理想的下一代锂电池系统。固态电解质是固态锂金属电池研究中的核心，包括无机固态电解质、有机固态电解质和复合固态电解质。其中无机固态电解质具有高离子电导率、高安全性、高机械强度等优点，因而备受研究者的青睐。
无机固态电解质的种类较多，其中以NASICON型固态电解质材料Li1+xAlxTi2-x(PO4)3由于其较低的生成成本最具产业化前景。固相反应法是最常见的无机固态电解质制备方法，其具有工艺简单、产量大、成本低等优点。但是利用固相反应法制备LATP电解质却因产物熔融黏聚并附着器壁导致产率低、难以粉碎处理等问题。因此，目前需要一种能够解决固相反应法制备LATP电解质的产率低、难以粉碎处理问题的制备方法。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的一个方式的目的之一是提供一种LATP固态电解质的制备方法，采用蔗糖为添加材料，有效的改善了固相反应法制备LATP过程中产物熔融黏聚并附着器壁导致的产率低、难以粉碎处理等问题，提高了固相反应法制备LATP固态电解质的产率，且本发明方法操作简单、容易处理，最终制备的LATP材料无杂相、离子电导率高。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种LATP固态电解质，在制备过程中添加蔗糖，最终制备的LATP固态电解质产率高、无杂相、离子电导率高。
注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：按照Li1+xAlxTi2-x(PO4)3中的化学计量比分别称取锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物；
步骤S2：根据步骤S1称量的磷源前驱体化合物质量按比例称取蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料使用马弗炉进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，形成陶瓷固态电解质片。
上述方案中，所述步骤S1中Li1+xAlxTi2-x(PO4)3中x的范围为0-0.5。
进一步的，所述步骤S1中Li1+xAlxTi2-x(PO4)3中x的范围为0.36-0.48。
上述方案中，所述步骤S1中，锂源化合物为Li2CO3；铝源化合物为Al2O3；钛源化合物为TiO2；磷源化合物为NH4H2PO4。
上述方案中，所述步骤S2中蔗糖与磷源前驱体化合物质量比为0.1-1.6。
进一步的，所述步骤S2中蔗糖与磷源前驱体化合物质量比为0.3-0.6。
上述方案中，所述步骤S3中球磨时球磨转速为200rpm，球磨时间为6h。
上述方案中，所述步骤S4使用马弗炉烧结时，烧结温度为800-900℃，烧结时间为10h。
上述方案中，所述步骤S5再烧结时，烧结温度为850-950℃，烧结时间为10h。
一种LATP固态电解质，是使用所述LATP固态电解质的制备方法进行制备的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
根据本发明的一个方式，采用蔗糖为添加材料，有效的改善了固相反应法制备LATP过程中产物熔融黏聚并附着器壁导致的产率低、难以粉碎处理等问题，提高了固相反应法制备LATP固态电解质的产率。
根据本发明的一个方式，本发明方法操作简单、容易处理。
根据本发明的一个方式，制备得到的LATP固态电解质产率高、无杂相、离子电导率高。
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不一定必须具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的效果。
附图说明
图1为实施例1中步骤S4马弗炉烧结后的烧结产物分离前坩埚和烧结产物分离后坩埚，其中，图1(a)为马弗炉烧结后的烧结产物分离前坩埚，图1(b)为马弗炉烧结后的烧结产物分离后坩埚。
图2为实施例4中步骤S4马弗炉烧结后的烧结产物分离前坩埚和烧结产物分离后坩埚，其中，图2(a)为马弗炉烧结后的烧结产物分离前坩埚，图2(b)为马弗炉烧结后的烧结产物分离后坩埚。
图3为实施例1-17步骤S4马弗炉烧结后的产物量。
图4为实施例1-17步骤S4马弗炉烧结后LATP的硬度图。
图5为实施例1-17步骤S4马弗炉烧结产物的XRD数据图。
图6为实施例4中步骤S5制备的LATP陶瓷电解质片的阻抗谱。
图7位实施例18-33中步骤S5制备的LATP陶瓷电解质片的室温离子电导率。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：按照Li1+xAlxTi2-x(PO4)3中的化学计量比分别称取锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物；
步骤S2：根据步骤S1称量的磷源前驱体化合物质量按比例称取蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例1
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：均称量0.555g质量的Li2CO3、0.183g质量的Al2O3、1.311g质量的TiO2和3.96g质量的NH4H2PO4，放入球磨罐中，其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％；
步骤S2：不称取蔗糖；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例2
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：均称量0.555g质量的Li2CO3、0.183g质量的Al2O3、1.311g质量的TiO2和3.96g质量的NH4H2PO4，放入球磨罐中，其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％；
步骤S2：称取0.1×3.96g质量的蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例3
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：均称量0.555g质量的Li2CO3、0.183g质量的Al2O3、1.311g质量的TiO2和3.96g质量的NH4H2PO4，放入球磨罐中，其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％；
步骤S2：称取0.2×3.96g质量的蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例4
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：均称量0.555g质量的Li2CO3、0.183g质量的Al2O3、1.311g质量的TiO2和3.96g质量的NH4H2PO4，放入球磨罐中，其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％；
步骤S2：称取0.3×3.96g质量的蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例5
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：均称量0.555g质量的Li2CO3、0.183g质量的Al2O3、1.311g质量的TiO2和3.96g质量的NH4H2PO4，放入球磨罐中，其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％；
步骤S2：称取0.4×3.96g质量的蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例6
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：均称量0.555g质量的Li2CO3、0.183g质量的Al2O3、1.311g质量的TiO2和3.96g质量的NH4H2PO4，放入球磨罐中，其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％；
步骤S2：称取0.5×3.96g质量的蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例7
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：均称量0.555g质量的Li2CO3、0.183g质量的Al2O3、1.311g质量的TiO2和3.96g质量的NH4H2PO4，放入球磨罐中，其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％。；
步骤S2：称取0.6×3.96g质量的蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例8
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：均称量0.555g质量的Li2CO3、0.183g质量的Al2O3、1.311g质量的TiO2和3.96g质量的NH4H2PO4，放入球磨罐中，其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％；
步骤S2：称取0.7×3.96g质量的蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例9
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：均称量0.555g质量的Li2CO3、0.183g质量的Al2O3、1.311g质量的TiO2和3.96g质量的NH4H2PO4，放入球磨罐中，其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％；
步骤S2：称取0.8×3.96g质量的蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例10
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：均称量0.555g质量的Li2CO3、0.183g质量的Al2O3、1.311g质量的TiO2和3.96g质量的NH4H2PO4，放入球磨罐中，其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％；
步骤S2：称取0.9×3.96g质量的蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例11
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：均称量0.555g质量的Li2CO3、0.183g质量的Al2O3、1.311g质量的TiO2和3.96g质量的NH4H2PO4，放入球磨罐中，其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％；
步骤S2：称取1×3.96g质量的蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例12
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：均称量0.555g质量的Li2CO3、0.183g质量的Al2O3、1.311g质量的TiO2和3.96g质量的NH4H2PO4，放入球磨罐中，其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％；
步骤S2：称取1.1×3.96g质量的蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例13
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：均称量0.555g质量的Li2CO3、0.183g质量的Al2O3、1.311g质量的TiO2和3.96g质量的NH4H2PO4，放入球磨罐中，其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％；
步骤S2：称取1.2×3.96g质量的蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例14
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：均称量0.555g质量的Li2CO3、0.183g质量的Al2O3、1.311g质量的TiO2和3.96g质量的NH4H2PO4，放入球磨罐中，其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％；
步骤S2：称取1.3×3.96g质量的蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例15
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：均称量0.555g质量的Li2CO3、0.183g质量的Al2O3、1.311g质量的TiO2和3.96g质量的NH4H2PO4，放入球磨罐中，其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％；
步骤S2：称取1.4×3.96g质量的蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例16
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：均称量0.555g质量的Li2CO3、0.183g质量的Al2O3、1.311g质量的TiO2和3.96g质量的NH4H2PO4，放入球磨罐中，其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％；
步骤S2：称取1.5×3.96g质量的蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例17
一种LATP固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：均称量0.555g质量的Li2CO3、0.183g质量的Al2O3、1.311g质量的TiO2和3.96g质量的NH4H2PO4，放入球磨罐中，其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％；
步骤S2：称取1.6×3.96g质量的蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇至异丙醇没过原材料，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料置于坩埚中，进行烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成陶瓷固态电解质片。
实施例18-33
步骤S1：分别称量3.45gNH4H2PO4和1.035g蔗糖，放入球磨罐中；
步骤S2：称量0.406(1+x)gLi2CO3、0.501xgAl2O3和(1.6-0.8x)gTiO2，其中x为依次0、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.32、0.34、0.36、0.38、0.4、0.42、0.44、0.46、0.48和0.5，对应Li1+xAlxTi2-x(PO4)3中的Al含量，也对应实施例18-33。与之前称量好的其余原材料共同加到球磨罐中。其中因为高温过程会造成锂损失，因此添加Li2CO3的实际质量超过Li2CO3理论化学配比质量的10％；
步骤S3：在球磨罐中加入异丙醇，直至没过原材料，而后以200rpm的转速球磨6h，球磨过后，烘干并分离原材料混合物；
步骤S4：将原材料置于坩埚中，用马弗炉高温烧结10h，烧结温度850℃，烧结气氛为空气；
步骤S5：烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，最终形成LATP陶瓷片并测试阻抗，烧结温度为950℃，烧结时间10h，烧结气氛为空气。
优选的，所述步骤S1中Li1+xAlxTi2-x(PO4)3中x的范围为0-0.5。
优选的，所述步骤S3中球磨时球磨转速为200rpm，球磨时间为6h。
优选的，所述步骤4使用马弗炉烧结时，烧结温度为800-900℃，烧结时间为10h。
优选的，所述步骤5再烧结时，烧结温度为850-950℃，烧结时间为10h，烧结气氛为空气。
如图1所示，为未添加蔗糖的实施例1中步骤S4马弗炉烧结后的烧结产物分离前坩埚和烧结产物分离后坩埚，其中，图1(a)为马弗炉烧结后的烧结产物分离前坩埚，图1(b)为马弗炉烧结后的烧结产物分离后坩埚。根据图1(a)可知，在未添加蔗糖时，马弗炉烧结之后原材料烧结产物呈现熔融状，不仅彼此粘连到一起，还附着到坩埚壁上。根据图1(b)可知，即使进行了烧结产物分离，烧结产物也大量残留在在坩埚壁上，难以处理。
如图2所示，为添加了1.188g蔗糖的实施例4中步骤S4马弗炉烧结后的烧结产物分离前坩埚和烧结产物分离后坩埚，其中，图2(a)为马弗炉烧结后的烧结产物分离前坩埚，图2(b)为马弗炉烧结后的烧结产物分离后坩埚。根据图2(a)可知，添加蔗糖后，马弗炉烧结之后原材料烧结产物不再呈现明显的熔融状，也不再粘连坩埚壁。根据图2(b)可知，添加蔗糖后，烧结产物进行处理时，非常容易从坩埚中取出，残留相对于未添加蔗糖时明显减少。
如图3所示，为实施例1-17步骤S4马弗炉烧结后的产物量，按照初始原材料计算，理论产物质量为3.79g。未添加蔗糖的实施例1中，产物质量仅仅为1.48g，这是大量产物附着坩埚导致的。而在添加蔗糖的实施例2-17中，产物质量都在3.45g左右，损失的质量可能是球磨过程中的损耗。通过图3可知，蔗糖的添加大幅度提升了LATP材料产率。
如图4所示，为实施例1-17步骤S4烧结后LATP的硬度，而烧结产物处理难易程度是用产物硬度来衡量的，纵坐标为用压力计按压完成烧结产物表面直至产物破碎时的压力。未添加蔗糖的实施例1中，需要非常大的力量才能压碎产物。添加蔗糖后，所需压力先逐渐减小，而后逐渐增大。最优的实施例是3-9，即蔗糖添加量为NH4H2PO4质量的的0.3-0.6倍时，样品最已处理，且产率也高。
优选的，所述步骤S2中蔗糖与磷源前驱体化合物质量比为0.3-0.6。
如图5所示，为实施例1-17烧结产物的XRD图，可以根据图5得知，实施例1-17的烧结产物均为LATP相，没有发现杂相。即蔗糖的添加不会导致LATP产生杂项。
如图6所示，为实施例4中LATP陶瓷电解质片的阻抗谱，经过计算其室温离子电导率为3.1*10-4s/cm，能够符合一般LATP电解质材料的电导率要求。
如图7所示，为实施例18-33中完成步骤S5后LATP陶瓷片的室温离子电导率如图，实施例26-32中LATP样品离子电导率达到3.1*10-4s/cm，为最佳实施例，对应x范围是0.36-0.48。
优选的，所述步骤S1中Li1+xAlxTi2-x(PO4)3中x的范围为0.36-0.48。
本发明提高了固相反应法制备LATP固态电解质的产率，且本发明方法操作简单、容易处理，最终制备的LATP材料无杂相、离子电导率高。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种LATP固态电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：按照Li1+xAlxTi2-x(PO4)3中的化学计量比分别称取锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物；
步骤S2：根据步骤S1称量的磷源前驱体化合物质量按比例称取蔗糖备用；
步骤S3：将步骤S1称取的锂源、铝源、钛源和磷源前驱体化合物与步骤S2称取的蔗糖置于球磨罐中，加入异丙醇，进行球磨，球磨完毕后烘干，分离烧结产物；
步骤S4：将步骤S3烘干后的原材料烧结；
步骤S5：将步骤S4烧结后的烧结产物依次经过粉碎、压片、再烧结，形成陶瓷固态电解质片。
2.根据权利要求1所述的LATP固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中Li1+ xAlxTi2-x(PO4)3中x的范围为0-0.5。
3.根据权利要求2所述的LATP固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中Li1+ xAlxTi2-x(PO4)3中x的范围为0.36-0.48。
4.根据权利要求1所述的LATP固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，锂源化合物为Li2CO3；铝源化合物为Al2O3；钛源化合物为TiO2；磷源化合物为NH4H2PO4。
5.根据权利要求1所述的LATP固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中蔗糖与磷源前驱体化合物质量比为0.1-1.6。
6.根据权利要求5所述的LATP固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中蔗糖与磷源前驱体化合物质量比为0.3-0.6。
7.根据权利要求1所述的LATP固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中球磨时球磨转速为200rpm，球磨时间为6h。
8.根据权利要求1所述的LATP固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S4使用马弗炉烧结，烧结温度为800-900℃，烧结时间为10h。
9.根据权利要求1所述的LATP固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤S5再烧结时，烧结温度为850-950℃，烧结时间为10h。
10.一种LATP固态电解质，其特征在于，是使用权利要求1-9任意一项所述LATP固态电解质的制备方法进行制备的。
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