一种固体电解质及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种固体电解质及其制备方法和应用，所述固体电解质为Li7‑

【技术实现步骤摘要】
一种固体电解质及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种固体电解质及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]进入21世纪，全球范围内出现了严重的环境污染、传统化石能源日益匮乏的能源危机等生态问题，已经日益成为制约人类社会可持续发展的突出问题。因此，当务之急是加速开发和利用绿色清洁能源，建立高效、安全、经济和清洁的能源体系，降低传统工业和汽车对化石能源的依赖，实现社会的可持续发展。
[0003]电化学储能技术对于太阳能、风能等间歇式清洁可再生能源的利用至关重要，同时也是零排放纯电动汽车的核心。因此，开发高效、安全、容量大、服役寿命长，且能在使用时稳定释放能量的储能装置具有重要意义。锂离子电池因其能量密度高、使用寿命长等特点被视为最具竞争力的电化学储能技术之一。
[0004]CN105140560A公开了一种对金属锂稳定的锂离子固体导体及其制备方法以及一种全固态锂二次电池，该专利技术提供了一种如式(I)所示的锂离子固体导体材料，(100-x)(yLi2S
·
zP2S5)
·
xM，式(I)中：0<x≤40，y:z＝3:1；M为卤化锂。该专利技术向硫化物电解质中引入卤化锂化合物提供了锂离子传输的多维通道，增加了其活动空间，导致了锂离子电导率的提高。
[0005]CN110444806A公开了一种硫化物固体电解质前驱体溶液及其制备方法和应用，该专利技术所述固体电解质前驱体溶液包括摩尔比处于(70:30)-(80:20)的比例区间的Li2S和P2S5，以及作为溶剂的乙腈和至少一种其他非质子极性溶剂，其中所述硫化物固体电解质前驱体溶液为以乙腈作为溶剂，具有1:1～1:2名义摩尔比的Li2S和P2S5的溶液，与以所述其他非质子极性溶剂作为溶剂的多硫化锂溶液的均一混合液相。
[0006]CN109671976A公开了一种针状硫化物类固体电解质的制备方法，该专利技术所述方法包括：制备包含有机溶剂、Li2S、P2S5和LiCl的固体电解质混合物；通过在30-60℃的温度下搅拌固体电解质混合物22-26h，从而合成固体电解质。制备过程中，以80-120rpm的转速第一次搅拌固体电解质5-10min，第一次搅拌之后，再以250-300rpm的转速第二次搅拌，接着真空干燥12-24h，最后在350-550℃下热处理1-5h，从而获得针状硫化物类固体电解质。
[0007]然而，现有锂离子电池由于采用易燃有机液体电解质，存在泄漏、腐蚀、燃烧乃至爆炸等安全隐患。目前，随着动力电池、智能电网储能等技术的发展，锂离子电池的安全性能要求被进一步提高。
[0008]因此，制备一种具有较高锂离子电导率的固态电解质是使全固态锂二次电池得到实际应用的关键所在。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种固体电解质及其制备方法和应用，所述固体电解质具有较高锂离子电导率。
[0010]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]第一方面，本专利技术提供一种固体电解质，所述固体电解质如式Ⅰ所示：
[0012]Li
7-x
PS
6-x
M
x
式Ⅰ；
[0013]式中：0<x≤2，例如0.04、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8等；
[0014]M为卤素原子。
[0015]本专利技术所述固体电解质的锂离子电导率较高，原因在于卤素提供了锂离子传输的多维通道，增加了锂离子的活动空间，导致了锂离子电导率的提高。当0<x≤2时，由于卤素元素的掺杂取代，拓宽了晶体的锂离子传输通道，所得固体电解质锂离子电导率进一步得以提高。
[0016]优选地，所述固体电解质为Li5PS4M2、Li
5.1
PS
4.1
M
1.9
、Li
5.2
PS
4.2
M
1.8
、Li
5.3
PS
4.3
M
1.7
、Li
5.4
PS
4.4
M
1.6
、Li
5.5
PS
4.5
M
1.5
、Li
5.6
PS
4.6
M
1.4
、Li
5.7
PS
4.7
M
1.3
、Li
5.8
PS
4.8
M
1.2
、Li
5.9
PS
4.9
M
1.1
、Li
6.0
PS
5.0
M、Li
6.1
PS
5.1
M
0.9
、Li
6.2
PS
5.2
M
0.8
、Li
6.3
PS
5.3
M
0.7
、Li
6.4
PS
5.4
M
0.6
、Li
6.5
PS
5.5
M
0.5
、Li
6.6
PS
5.6
M
0.4
、Li
6.7
PS
5.7
M
0.3
、Li
6.8
PS
5.8
M
0.2
、Li
6.9
PS
5.9
M
0.1
或Li
6.96
PS
5.96
M
0.04
。
[0017]本专利技术所述固体电解质具体包括但不限于上述分子式囊括的种类。满足0<x≤2即落入本专利技术保护的范围内。
[0018]优选地，所述卤素原子为F、Cl、Br或I。
[0019]第二方面，本专利技术提供一种第一方面所述的固体电解质的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：在保护性气氛中，将硫化锂(Li2S)、五硫化二磷(P2S5)和卤化锂(LiM)混合，烧结，得到所述固体电解质。
[0020]本专利技术的固体电解质由于向硫化物电解质中引入了卤化锂化合物，卤化锂化合物提供了锂离子传输的多维通道，增加了锂离子的活动空间，导致了锂离子电导率的提高。因此卤化锂的引入也可以提高硫化物电解质的离子电导率。
[0021]优选地，所述Li2S、P2S5和LiM的摩尔投料比为(87.5-y):12.5:y；
[0022]所述0<y≤50，例如1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、48等。
[0023]优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体电解质，其特征在于，所述固体电解质如式Ⅰ所示：Li
7-x
PS
6-x
M
x
式Ⅰ；式中：0<x≤2；M为卤素原子。2.根据权利要求1所述的固体电解质，其特征在于，所述固体电解质为Li5PS4M2、Li
5.1
PS
4.1
M
1.9
、Li
5.2
PS
4.2
M
1.8
、Li
5.3
PS
4.3
M
1.7
、Li
5.4
PS
4.4
M
1.6
、Li
5.5
PS
4.5
M
1.5
、Li
5.6
PS
4.6
M
1.4
、Li
5.7
PS
4.7
M
1.3
、Li
5.8
PS
4.8
M
1.2
、Li
5.9
PS
4.9
M
1.1
、Li
6.0
PS
5.0
M、Li
6.1
PS
5.1
M
0.9
、Li
6.2
PS
5.2
M
0.8
、Li
6.3
PS
5.3
M
0.7
、Li
6.4
PS
5.4
M
0.6
、Li
6.5
PS
5.5
M
0.5
、Li
6.6
PS
5.6
M
0.4
、Li
6.7
PS
5.7
M
0.3
、Li
6.8
PS
5.8
M
0.2
、Li
6.9
PS
5.9
M
0.1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈少杰，王磊，黄海强，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：