用以增强硫化物和氧硫化物玻璃和玻璃-陶瓷固态电解质的空气稳定性的氧化锂助调整体制造技术

提供了一种固态电解质。所述固态电解质包括由混合物产生的集成分子网络，所述混合物包括含硫玻璃形成体、含硫玻璃调整体和含氧化锂或氧化钠的玻璃助调整体。所述固态电解质在具有大于大约

【技术实现步骤摘要】
用以增强硫化物和氧硫化物玻璃和玻璃-陶瓷固态电解质的空气稳定性的氧化锂助调整体
[0001]引言这一节提供与本公开有关的背景信息，其不一定是现有技术。
[0002]电化学储能装置，如锂离子电池组可用于各种产品，包括汽车产品，如启停系统（例如12V启停系统）、电池组辅助系统（
“µ
BAS”）、混合动力汽车（“HEV”）和电动汽车（“EV”）。典型的锂离子电池组包括两个电极、隔膜和电解质。锂离子电池组还可包括各种端子和包装材料。两个电极之一充当正极或阴极，另一个电极充当负极或阳极。常规可充电锂离子电池组通过在负极与正极之间来回可逆传送锂离子来工作。例如，锂离子可在电池组充电过程中从正极移向负极并在电池组放电时反向移动。可将隔膜和/或电解质安置在负极和正极之间。电解质适于在电极之间传导锂离子（或在钠离子电池组的情况下，钠离子）并且如两个电极，可以是固体形式、液体形式或固液混合形式。在包括安置在固态电极之间的固态电解质的固态电池组的情况下，固态电解质物理分隔电极以致不需要独立隔膜。
[0003]固态电池组与包括隔膜和液体电解质的电池组相比具有优点。这些优点包括在更低的自放电下更长的贮存寿命、更简单的热管理系统、降低的封装需要和在更宽温度窗口内在更高能量密度下工作的能力。
[0004]许多典型固态电池组具有基于硫化物（包括基于氧硫化物）的固态电解质。这样的固态电解质具有集成分子网络(integrated molecular network)，其中尤其在表面处的一些硫原子与大气水发生反应并水解成H2S。为避免或最大限度减少这种水解，可在低湿度的干燥条件下，如在具有大约-90℃的露点（大约0.1 ppm H2O）或0.00037%的在70℉下的相对湿度的惰性手套箱中进行固态电池组加工。相应地，需要具有更低水解倾向的硫基固态电解质材料。
[0005]概述这一节提供本公开的一般概述并且不是其完整范围或其所有特征的全面公开。
[0006]本专利技术涉及以下方面：[1]. 一种固态电解质，其包含由混合物产生的集成分子网络，所述混合物包含：含硫玻璃形成体(former)；含硫玻璃助形成体(co-former)；含硫玻璃调整体(modifier)；和含氧化物的玻璃助调整体(co-modifier)，其中所述固态电解质在具有大于大约-90℃的露点的气氛中基本耐水解。
[0007][2]. 根据[1]的固态电解质，其中所述固态电解质具有玻璃化转变。
[0008][3]. 根据[1]的固态电解质，其中：玻璃形成体在第一浓度范围内存在；玻璃助形成体在低于第一浓度范围并与第一浓度范围不重叠的第二浓度范围内存在；玻璃形成体和玻璃助形成体包含独立地选自P2S5、SiS2、GeS2、B2S3、Sb2S5及其组合的材料；且
玻璃形成体和玻璃助形成体没有共同材料。
[0009][4]. 根据[3]的固态电解质，其中所述混合物进一步包含选自MX、M3PO4、M2SiO3及其组合的玻璃掺杂剂，其中M是Li或Na，且X是卤素。
[0010][5]. 根据[1]的固态电解质，其中：玻璃形成体选自P2S5、SiS2、GeS2、B2S3、Sb2S5及其组合；且所述混合物进一步包含选自P2O5、SiO2、GeO2及其组合的玻璃助形成体。
[0011][6]. 根据[5]的固态电解质，其中所述混合物进一步包含选自MX、M3PO4、M2SiO3及其组合的玻璃掺杂剂，其中M是Li或Na，且X是卤素。
[0012][7]. 根据[1]的固态电解质，其中玻璃调整体是M2S，其中M是Li或Na。
[0013][8]. 根据[1]的固态电解质，其中玻璃助调整体包含M2O，其中M是Li或Na。
[0014][9]. 根据[1]的固态电解质，其中所述固态电解质为具有大于或等于大约10体积%至小于或等于大约50体积%的粒子间孔隙率的生坯形式。
[0015][10]. 根据[9]的固态电解质，其中所述集成分子网络被可热脱除的保护性牺牲粘合剂层涂布。
[0016][11]. 根据[1]的固态电解质，其中所述固态电解质为具有大于0体积%至小于或等于大约10体积%的粒子间孔隙率的固结工作形式(consolidated working form)。
[0017][12]. 根据[1]的固态电解质，其中将所述固态电解质并入固态电池组中。
[0018][13]. 一种粒子，其包含：源自含硫玻璃形成体的第一组分；源自含硫玻璃助形成体的第二组分；源自含硫玻璃调整体的第三组分；和源自含氧化锂或氧化钠的玻璃助调整体的第四组分，其中所述粒子具有玻璃化转变，且其中所述粒子在具有大于大约-70℃的露点的气氛中基本耐水解。
[0019][14]. 根据[13]的粒子，其中：玻璃形成体和玻璃助形成体包含独立地选自P2S5、SiS2、GeS2、B2S3、Sb2S5及其组合的材料，玻璃形成体和玻璃助形成体没有共同材料，且玻璃形成体的浓度高于玻璃助形成体；玻璃调整体是M2S，其中M是Li或Na；和玻璃助调整体包含M2O，其中M是Li或Na。
[0020][15]. 根据[13]的粒子，其进一步包含：源自选自MX、M3PO4、M2SiO3及其组合的玻璃掺杂剂的第五组分，其中M是Li或Na，且X是卤素。
[0021][16]. 一种制备固态电解质的方法，所述方法包括：将由球磨或熔体淬火包含含硫玻璃形成体、含硫玻璃调整体和含氧化锂或氧化钠的玻璃助调整体的混合物而得的许多粒子合并在溶剂中以形成浆料；和从浆料中除去溶剂以形成生坯态的固态电解质，其中所述方法在具有大于或等于大约-70℃的露点的气氛中进行。
[0022][17]. 根据[16]的方法，其中从浆料中除去溶剂包括将浆料加热到大于或等于大约20℃至小于或等于大约100℃的温度和任选对浆料施加负压。
[0023][18]. 根据[16]的方法，其中所述溶剂是非质子的并具有小于或等于大约0.3 mPa
‧
s的运动粘度。
[0024][19]. 根据[16]的方法，其进一步包括在大于或等于大约100℃至小于或等于大约350℃的温度下热压生坯态的固态电解质以将固态电解质从生坯态转化成具有小于或等于大约10%的孔隙率的工作态。
[0025][20]. 根据[19]的方法，其中在热压之前，将生坯态的固态电解质安置在阴极和阳极之间。
[0026]在各种方面中，本技术提供一种固态电解质，其包括由具有含硫玻璃形成体、含硫玻璃助形成体、含硫玻璃调整体和含氧化物的玻璃助调整体的混合物产生的集成分子网络，其中所述固态电解质在具有大于大约-90℃的露点的气氛中基本耐水解。
[0027]在一个方面中，所述固态电解质具有玻璃化转变。
[0028]在一个方面中，玻璃形成体在第一浓度范围内存在；玻璃助形成体在低于第一浓度范围并与第一浓度范围不重叠的第二浓度范围内存在；玻璃形成体和玻璃助形成体具有独立地选自P2S5、SiS2、Ge本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态电解质材料，其包含由混合物产生的集成分子网络，所述混合物包含：含硫玻璃形成体；含硫玻璃助形成体；含硫玻璃调整体；和含氧化物的玻璃助调整体，其中所述固态电解质具有玻璃化转变并在具有大于大约-90℃的露点的气氛中基本耐水解。2.根据权利要求1的固态电解质材料，其中：玻璃形成体在第一浓度范围内存在；玻璃助形成体在低于第一浓度范围并与第一浓度范围不重叠的第二浓度范围内存在；玻璃形成体和玻璃助形成体包含独立地选自P2S5、SiS2、GeS2、B2S3、Sb2S5及其组合的材料；且玻璃形成体和玻璃助形成体没有共同材料。3.根据权利要求1的固态电解质材料，其中：玻璃形成体选自P2S5、SiS2、GeS2、B2S3、Sb2S5及其组合；且所述混合物进一步包含选自P2O5、SiO2、GeO2及其组合的玻璃助形成体。4.根据权利要求1的固态电解质材料，其中所述混合物进一步包含选自MX、M3PO4、M2SiO3及其组合的玻璃掺杂剂，其中M是Li或Na，且X是卤素...

【专利技术属性】
技术研发人员：TA耶尔萨克，JR萨尔瓦多，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：