(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 202111591983.7 (22)申请日 2021.12.23 (71)申请人 北京当升材 料科技股份有限公司 地址 100160 北京市丰台区南四环西路18 8 号总部基地18区21号 (72)发明人 贺子建　裴子博　刘亚飞　陈彦彬　 (74)专利代理 机构 北京润平知识产权代理有限 公司 11283 专利代理师 张慧汝 (51)Int.Cl. H01M 10/0562(2010.01) H01M 10/42(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 立方相石榴石型固态电解质材料与复合固 态电解质和固态锂电池及其制备方法 (57)摘要 本发明涉及锂电池技术领域， 公开了一种立 方相石榴石型固态电解质材料与复合固态电解 质和固态锂电池及其制备方法。 所述固态电解质 材料的晶体结构满足： I(422)峰值最大， I(422)/ I(211)>1.05， 1.05≤I(422)/I(420)≤1.3。 该固态电 解质材料的晶体结构特点使其具有较高的离子 电导率和稳定性。 权利要求书2页 说明书15页 附图3页 CN 114497710 A 2022.05.13 CN 114497710 A 1.一种立方相石榴石型固态电解质材料， 其特征在于， 所述固态电解质材料的晶体结 构满足： I(422)峰值最大， I(422)/I(211)>1.05， 1.05≤I(422)/I(420)≤1.3。 2.根据权利要求1所述的固态电解质材料， 其中， 所述固态电解质材料的晶体结构满 足： 1.1≤I(422)/I(211)≤1.4， 1.0 5≤I(422)/I(420)≤1.25； 优选地， 1.14≤I(422)/I(211)≤1.34， 1.09≤I(422)/I(420)≤1.20。 3.根据权利要求1或2所述的固态电解质材料， 其中， 所述固态电解质材料的化学表达 式为： Li7‑δM’αLa3‑βM”βZr2‑γM” ’γO12； 其中，‑1< δ<2， 0≤α <1， 0≤β <3， 0<γ<2； M’选自Mg、 Ca、 Al、 Ga、 Sm、 Tm或Y； M”选自Bi、 Ce、 Er、 Gd或Ho； M” ’选自Zn、 Cu、 Ce、 Co、 Ge、 Hf、 Ir、 Mn、 Mo、 Ti、 Ru、 Se、 Te、 W、 Sn、 Sb、 Nb或Ta。 4.根据权利要求3所述的固态电解质材料， 其中， ‑0.5≤δ≤1， 0≤α ≤0.5， 0≤β ≤1.5， 0 ≤γ≤1； 优选地， 0 ≤ δ≤0.6， 0≤α ≤0.2， 0≤β ≤0.2， 0.1≤γ≤ 0.3； 和/或， M’选自Mg或Al； 和/或， M”选自Bi或Er； 和/或， M” ’选自Co、 Hf、 Mn、 Ti、 Sn或Nb； 优选地， α 或β 中至少有一个为0 。 5.一种权利要求1 ‑4中任意一项所述的固态电解质材料的制备方法， 其特征在于， 所述 的制备方法包括： (1)将锂源、 镧源、 锆源以及M ’源、 M”源和M” ’源混合、 研磨和干燥处 理， 得到混合料； (2)在干燥气氛下， 将所述混合料进行梯度烧结后经破碎过筛除铁处理， 得到固态电解 质材料。 6.根据权利要求5所述的制 备方法， 其中， 所述M ’源、 M”源、 M” ’源各自独立选自M ’、 M”、 M” ’的氧化物、 氢 氧化物、 碳 酸盐、 草酸盐、 乙酸盐和柠檬酸盐中的一种或多种； 和/或， 所述M ’源、 M”源、 M” ’源均为纳米级， 比表面积≥20m2/g； 优选地， 所述M ’源、 M”源、 M” ’源的D50相同或不同， 各自为20 ‑200nm， 比表面积为50 ‑ 500m2/g； 和/或， 在步骤(1)中， 所述混合料的D50为1‑5 μm， 所述混合料的D100为4‑10 μm。 7.根据权利要求5所述的制备 方法， 其中， 所述梯度烧结包括第一烧结和第二烧结； 其中， 所述第一烧结的温度为300 ‑750℃， 升温速率为0.5 ‑10℃/min， 保温时间为0.5 ‑ 5h； 所述第二烧结的温度为80 0‑1200℃， 升温速率 为0.5‑10℃/min， 保温时间为5 ‑24h； 优选地， 所述第一烧结的温度为400 ‑600℃， 升温速率为1 ‑5℃/min， 保温时间为1 ‑3h； 第二烧结的温度为90 0‑1100℃， 升温速率 为1‑5℃/min， 保温时间为6 ‑12h。 8.一种复合固态电解质， 其特征在于， 所述复合固态电解质包括权利要求1 ‑4中任意一 项所述的固态电解质材 料、 粘结剂、 单体和锂盐。 9.根据权利要求8所述的复合固态电解质， 其中， 以所述复合固态电解质的总重量为基 准， 所述固态电解质材料的含量为60 ‑90重量％， 所述粘结剂的含量为2 ‑20重量％， 所述单 体的含量 为3‑60重量％， 所述锂盐的含量 为5‑60重量％；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114497710 A 2和/或， 所述单体选自介电常数大于10的不饱和碳酸酯及其卤代物、 介电常数大于10的 磷酸酯、 介电常数在2 ‑10的羧酸酯和介电常数在5 ‑10的醚类中的一种或多种； 和/或， 所述固态电解质材 料的粒度D50为0.05‑5 μm。 10.一种权利要求8 或9所述的复合固态电解质的制备方法， 其特征在于， 所述的制备方 法包括： (1)将固态电解质材 料、 粘结剂、 单体和锂盐进行混 炼； (2)将步骤(1)得到的混合料进行 热压处理， 得到复合固态电解质。 11.根据权利要求10所述的制备 方法， 其中， 所述混 炼的条件 包括： 温度为0.5 ‑2Tm； 和/或， 所述热压的条件 包括： 温度为0.5 ‑2Tm； 其中， Tm为所述粘结剂的熔点； 和/或， 所述复合固态电解质为膜状， 膜的厚度为2 ‑20 μm。 12.一种固态锂电池， 所述固态锂电池包括正极、 电解质和负极， 其特征在于， 所述电解 质为权利要求8或9所述的复合固态电解质。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114497710 A 3