无机氯化物基固态电解质及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种无机氯化物基固态电解质，该无机氯化物基固态电解质的化学式为Li3YIxCl6‑x，其中，0＜x≤2.5。本发明专利技术以无机氯化物为基本骨架，并用其他卤素取代其中部分氯，从而形成该无机氯化物基固态电解质，从而具有了较高的电导率。本发明专利技术还提供了一种上述无机氯化物基固态电解质的制备方法，其原料简单、取料方便、工艺简单。本发明专利技术的无机氯化物基固态电解质能够应用于全固态锂电池中，使其相比于传统的液态锂电池具有安全性能好、能量密度高、循环性能好、以及电池构造简单等优点，是未来能量储存以及能量供给设备的不二选择。

【技术实现步骤摘要】
无机氯化物基固态电解质及其制备方法和应用
本专利技术属于无机电解质
，具体来讲，涉及一种无机氯化物基固态电解质及其制备方法和应用。
技术介绍
当前随着社会发展，科技进步，人们所使用的电子产品日益增多，而每一款电子产品都涉及到能量供给，锂离子二次电池是目前综合性能最好的电池体系，以高能量密度，长循环寿命，大的比能量以及大能量密度著称，目前大量使用在电子产品中，包括手机电脑以及电动汽车等日常生活用品中。然而传统的锂离子电池采用有机电解液与锂盐混合制成，由于有机电解液具有极高的可燃性，一旦电解液泄露，会有着火爆炸的危险，这样的恶性事件最近几年不断发生，包括著名的三星note7爆炸事件，特斯拉汽车发生车祸燃烧爆炸事件，每一起事件都造成人员伤亡以及极大的财产损失。这些事件的发生都在提醒着锂离子电池研发人员，开发新型安全性能高的锂离子二次电池迫在眉睫。研究者们曾尝试在电解液中加入添加剂等方式对有机电解质进行改进，以期解决锂离子电池的安全性问题，虽然取得了一定成效，但并没有从根本上消除其安全性问题，锂离子电池的安全性问题成为了其在大容量储能和动力电池应用方面的最大障碍。为了能够彻底解决锂离子电池安全性能问题，开发具有固态电解质的全固态锂离子电池成为一种不错途径，而开发全固态电池最大的阻碍莫过于固态电解质的开发，由于固态电解质结构致密，其体系的离子迁移活化能普遍较高，因此固态电解质的电导率很难达到液态电解质的水平，这也就致使其很难应用到锂离子电池中。这种情况下，寻找一种制作流程简单、离子电导率高的固态电解质就成为当务之急。
技术实现思路
为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种无机氯化物基固态电解质，该无机氯化物基固态电解质以无机氯化物为基本骨架，通过掺杂其他卤素取代其中部分氯，得到了较高电导率的固态电解质，能够在全固态锂电池中获得良好的应用效果。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种无机氯化物基固态电解质，所述无机氯化物基固态电解质的化学式为Li3YIxCl6-x，其中，0＜x≤2.5。进一步地，在Li3YIxCl6-x中，0.6≤x≤1.2。进一步地，所述无机氯化物基固态电解质的电导率不低于1.1×10-3S/cm。本专利技术的另一目的在于提供一种无机氯化物基固态电解质的制备方法，包括步骤：S1、将LiCl、YCl3、LiI和/或YI3按照Li、Y、Cl与I总量的物质的量之比为3:1:6进行取料并进行球磨，获得球磨产物；其中，I与Cl的物质的量之比为x:6-x，0＜x≤2.5；S2、将所述球磨产物于保护气氛下压片成型，获得无机氯化物基固态电解质。进一步地，在所述步骤S1中，I与Cl的物质的量之比为x:6-x，0.6≤x≤1.2。进一步地，在所述步骤S1中，球磨速率为450rpm～550rpm，球磨时间为50h～70h。进一步地，在所述步骤S1中，球磨操作具体为每球磨40min～50min，使球磨机停止冷却10min～20min。进一步地，在所述步骤S2中，将所述球磨产物在200MPa～400MPa下压片成型。进一步地，在所述步骤S2中，保护气氛为氩气。本专利技术的另一目的还在于提供一种全固态锂电池，其以如上任一所述的无机氯化物基固态电解质作为其固态电解质的材料。本专利技术以无机氯化物为基本骨架，并用碘元素取代其中部分氯元素，从而形成该无机氯化物基固态电解质，从而具有了较高的电导率。本专利技术中的无机氯化物基固态电解质的制备方法原料简单、取料方便、工艺简单。本专利技术的无机氯化物基固态电解质能够应用于全固态锂电池中，使其相比于传统的液态锂电池具有安全性能好、能量密度高、循环性能好、以及电池构造简单等优点，是未来能量储存以及能量供给设备的不二选择。附图说明通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：图1是根据本专利技术的实施例1中的无机氯化物基固态电解质在不同温度下的交流阻抗图；图2是根据本专利技术的实施例1中的无机氯化物基固态电解质的阿伦纽斯图；图3是根据本专利技术的实施例2中的无机氯化物基固态电解质在不同温度下的交流阻抗图；图4是根据本专利技术的实施例2中的无机氯化物基固态电解质的阿伦纽斯图；图5是根据本专利技术的实施例3中的无机氯化物基固态电解质在不同温度下的交流阻抗图；图6是根据本专利技术的实施例3中的无机氯化物基固态电解质的阿伦纽斯图；图7是根据本专利技术的对比例1中的固态电解质在不同温度下的交流阻抗图；图8是根据本专利技术的对比例1中的固态电解质的阿伦纽斯图；图9是根据本专利技术的对比例2中的固态电解质在不同温度下的交流阻抗图；图10是根据本专利技术的对比例2中的固态电解质的阿伦纽斯图。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。本专利技术所用的仪器及检测设备包括：QM-3SP2行星球磨机、以及武汉科斯特电化学工作站。本专利技术实施例中原料选用的厂家、规格及处理方法如下。在不影响本专利技术效果的前提下，也可选用其他厂家原料。LiCl(CAS：7447-41-8)：上海阿拉丁生化科技股份有限公司，纯度＞99.9％；YCl3(CAS：10361-92-9)：上海阿拉丁生化科技股份有限公司，纯度＞99.9％；LiI(CAS：85017-80-7)：上海阿拉丁生化科技股份有限公司，纯度＞99.9％。以下将通过具体的实施例来说明本专利技术的上述无机氯化物基固态电解质及其制备方法和应用，但本专利技术并不限制于此；下述实施例仅是本专利技术的具体示例，并不用于限制其全部。实施例1分别称取0.6737gLiCl、1.2946gYCl3和0.5318gLiI作为球磨原料；可以推算出在该球磨原料中，Li、Y和卤素(Cl和I的总量)三者的物质的量之比为3:1:6。取氧化锆小球10个、大球30个组成球磨球，将上述球磨原料和球磨球一同加入至球磨罐中并进行密封，在550rpm的转速下球磨60h；在球磨的过程中，每工作50min，球磨机停止冷却10min；获得球磨产物。将上述球磨产物于手套箱中取出，并在压片机内于300MPa的压力下直接压片成型，得到无机氯化物基固态电解质。也就是说，本实施例提供了一种化学式为Li3YI0.6Cl5.4的无机氯化物基固态电解质。其中，电导率测试的条件为：在直径为13mm的Swagelokcell中，将无机氯化物基固态电解质置于Swagelokcell中，两头的堵头夹紧，拧紧套壳，用于测试电导率。实施例2在实施例2的描述中，与实施例1的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例1的不同之处。实施例2与实施例1的不同之处在于，分别称取0.4411gLiCl、1.1303gYCl3和0.9286gLiI作为球磨原料；可以推算出在该球磨原料中，Li、Y和卤素(Cl和I的总量)三者的物质的量之比为3:1:6。其余参照实施例1中所述，制备获得了无机氯化物基固态电解质。也就是说，本实施例提供了一种化学式为Li3YI1.2Cl4.8的无机氯化物基固态电解质。实施例3在实施例3的描述中，与实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无机氯化物基固态电解质，其特征在于，所述无机氯化物基固态电解质的化学式为Li3YIxCl6‑x，其中，0＜x≤2.5。

【技术特征摘要】
1.一种无机氯化物基固态电解质，其特征在于，所述无机氯化物基固态电解质的化学式为Li3YIxCl6-x，其中，0＜x≤2.5。2.根据权利要求1所述的无机氯化物基固态电解质，其特征在于，在Li3YIxCl6-x中，0.6≤x≤1.2。3.根据权利要求1或2所述的无机氯化物基固态电解质，其特征在于，所述无机氯化物基固态电解质的电导率不低于1.1×10-3S/cm。4.一种无机氯化物基固态电解质的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1、将LiCl、YCl3、LiI和/或YI3按照Li、Y、Cl与I总量的物质的量之比为3:1:6进行取料并进行球磨，获得球磨产物；其中，I与Cl的物质的量之比为x:6-x，0＜x≤2.5；S2、将所述球磨产物于保护气氛下压片成型，获得无机氯化物基固态电解质。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨铮，陆子恒，陈佳华，羿井司，杨春雷，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44