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原文传递用于测试固态电解质离子电导率的制样方法和测试固态电解质离子电导率的方法与应用

专利名称：	用于测试固态电解质离子电导率的制样方法和测试固态电解质离子电导率的方法与应用
摘要：	本发明涉及固态电解质技术领域，公开了一种用于测试固态电解质离子电导率的制样方法和测试固态电解质离子电导率的方法与应用。包括：S1‑1、将固态电解质粉体、聚合物和锂盐进行混炼，得到混合物I，或者，S1‑2、将固态电解质粉体、聚合物和锂盐和溶剂进行混合、成型、第一干燥得到混合物II；S2、将所述混合物I或所述混合物II进行热压得到固态电解质膜；S3、将上述固态电解质膜组装成测试组件并活化，得到离子电导率测试用样品。该制样方法处理过程简单，无需对固态电解质膜进行烧结，由该方法制备的固态电解质膜样品用于测试离子电导率时能够直接反映出固态电解质膜本征离子电导率，测试结果重现性好，准确度高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京当升材料科技股份有限公司
发明人：	贺子建;刘亚飞;陈彦彬
专利状态：	有效
申请日期：	2022-09-30T00:00:00+0800
发布日期：	2023-01-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202211212237.7
公开号：	CN115639034A
代理机构：	北京润平知识产权代理有限公司
代理人：	张慧汝
分类号：	G01N1/28;G01N1/44;G01N27/04;G01N27/26;G;G01;G01N;G01N1;G01N27;G01N1/28;G01N1/44;G01N27/04;G01N27/26
申请人地址：	100160 北京市丰台区南四环西路188号总部基地18区21号
主权项：	1.一种用于测试固态电解质离子电导率的制样方法，其特征在于，包括以下步骤： S1-1、将固态电解质粉体、聚合物和锂盐进行混炼，得到混合物I，或者， S1-2、将固态电解质粉体、聚合物、锂盐和溶剂进行混合、成型、第一干燥得到混合物II； S2、将所述混合物I或所述混合物II进行热压得到固态电解质膜； S3、将上述固态电解质膜组装成测试组件并活化，得到离子电导率测试用样品。 2.根据权利要求1所述的制样方法，其中，所述固态电解质粉体粒度D50不大于10μm，优选为0.02-5μm；优选地，以混合物I或混合物II的用量为基准，其中所述固态电解质粉体的含量为5-30wt％，所述聚合物的含量为50-75wt％，所述锂盐的含量为15-30wt％。 3.根据权利要求1或2所述的制样方法，其中，5μm≤D50≤10μm时，以混合物I或混合物II的用量为基准，20wt％≤固态电解质粉体的含量≤30wt％，所述聚合物的含量为50-70wt％，所述锂盐含量为15-30wt％；优选地，1μm≤D50＜5μm时，以混合物I或混合物II的用量为基准，10wt％≤固态电解质粉体的含量＜20wt％，所述聚合物的含量为60-70wt％，所述锂盐含量为20-30wt％；优选地，D50＜1μm时，以混合物I或混合物II的用量为基准，5wt％≤固态电解质粉体的含量＜10wt％，所述聚合物的含量为60-75wt％，所述锂盐含量为20-25wt％。 4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制样方法，其中，步骤S1-1中，所述混炼的条件包括：混炼温度为0.5-1.5Tm；其中，Tm为聚合物的熔点或软化温度；或者，步骤S1-2中，所述聚合物与所述溶剂质量之比为1:(10-50)；优选地，所述溶剂选自离子水、乙腈、丙酮、N-吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种；优选地，所述第一干燥条件包括：干燥温度为60-120℃，干燥时间为4-24h。 5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制样方法，其中，所述固态电解质粉体具有式I所示的组成： Li7-3α-βMαLa3Zr2-βNβO12式I 其中，0≤α≤3，0≤β≤2，M选自Ge和/或Al，N选自Co、Ti、Nb、Ta、Te和W中的至少一种；或者，所述固态电解质粉体具有式II、式III和式IV中至少一种的组成： Li1+γAlγTi2-γ(PO4)3式II； Li1+δAlδGe2-δ(PO4)3式III； Li3ηLa2/3-ηTiO3式IV；其中，0≤δ≤2，0≤η≤2/3，0≤θ≤2，0≤γ≤2。 6.根据权利要求1-5中任意一项所述的制样方法，其中，所述固态电解质粉体中残存的碳酸锂的含量为0-2wt％；优选地，所述固态电解质粉体中残存的氢氧化锂的含量为0-2wt％；优选地，所述聚合物选自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚环氧乙烷、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸丙烯酯、聚碳酸乙烯酯和聚己内酯中的至少一种；优选地，所述锂盐选自高氯酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂中的至少一种。 7.根据权利要求1-6中任意一项所述的制样方法，其中，所述热压选自平板热压机、辊式热压和脉冲热压机中的至少一种方式进行；优选地，所述热压的条件包括：热压温度为60-80℃，热压压力为1-10MPa，热压时间为5-20min。 8.根据权利要求1-7中任意一项所述的制样方法，其中，所述固态电解质膜的厚度为5-200μm，优选为20-100μm。 9.根据权利要求1-8中任意一项所述的制样方法，其中，所述方法还包括：在对所述固态电解质膜进行组装之前，将所述固态电解质膜进行第二干燥；优选地，所述第二干燥的条件包括：干燥温度为60-80℃，干燥时间为8-24h；优选地，所述活化包括化学活化和电化学活化；优选地，所述化学活化的条件包括：活化温度为50-150℃，活化时间为8-24h；所述电化学活化条件包括：在0.01-1mA/cm2电流下充电1-10min，进行第一静置1-10min；在0.01-01mA/cm2电流下放电1-10min，进行第二静置1-10min；优选地，所述电化学活化循环2-5次。 10.一种测试固态电解质离子电导率的方法，其特征在于，所述方法包括： a、将待测样品置于屏蔽箱中，进行电化学阻抗谱测试，得到固态电解质阻抗谱图； b、将上述阻抗谱图进行等效电路拟合，得到固态电解质阻抗R，按照公式σ＝L/(R·S)计算得到离子电导率；所述待测样品通过权利要求1-7中任意一项所述的制样方法制备得到；其中，σ为固态电解质粉体离子电导率，单位为S/cm；L为测试组件拆解后固态电解质膜厚度，单位为cm；R单位为Ω；S为固态电解质膜的面积，单位为cm2。 11.根据权利要求10所述的方法，其中，步骤a中，所述电化学阻抗谱测试条件包括：扰动电压5-10mV，扫描频率范围为1Hz-1MHz；优选地，所述等效电路拟合的误差值不大于0.1。 12.权利要求1-9中任意一项所述的制样方法、权利要求10和/或11所述的测试方法在测试固态电解质离子电导率中的应用。