一种固体电解质及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种固体电解质及其制备方法和锂离子电池，所述制备方法包括：将固体电解质原料与导电剂混合得到混合物，对所述的混合物进行热处理，得到固体电解质，所述导电剂均匀分布在生成的固体电解质中，使得固体电解质具有较高的电子电导率。并且通过调节导电剂的含量，能实现固体电解质电子电导率的精确调控。控。控。

【技术实现步骤摘要】
一种固体电解质及其制备方法和锂离子电池


[0001]本专利技术属于电解质材料
，涉及一种固体电解质及其制备方法和锂离子电池。

技术介绍

[0002]固体电解质是全固态电池的核心材料，固体电解质往往具有高的离子电导率和低的电子电导率，此类固体电解质适合用于只需离子电导，不需电子电导的电解质层。但是当固体电解质作为电极材料时，固体电解质既需要离子电导，又需要电子电导，采用上述固体电解质制备电极时，无需额外加入导电剂。
[0003]CN105229841B公开了一种锂离子电池用硫化物系固体电解质，其制备方法是将原材料称量后用球磨粉碎混合，后在硫化氢或氩气等非活性气体氛围内烧制而成。采用此种方法制得的硫化物固体电解质具有高的离子电导率的同时，对电子绝缘，适合用于电解质层，而不适合作为电极材料。
[0004]CN105406033B公开了正极合剂、正极、固体电池及它们的制造方法。此专利采用在电极中混入粒子状与纤维状的导电剂的方法制备电极材料。为了获得高离子电导与电子电导的电极材料，正极合剂制备上需要先将粒子状与纤维状导电剂混合后，加入正极活性物质混合，而后加入固体电解质混合，最后加入粘结剂混合。上述正极制备方法的工艺流程较长，操作繁琐，需额外加入导电剂。
[0005]CN105591105A一种高循环性锂离子电池及其制备方法，其中通过在正负极极片表面涂覆固体电解质复合液制备出正负极复合极片，并以此极片制备出锂离子电池。其固体电解质复合液主要由固体电解质、导电剂、成膜剂、粘结剂及其溶剂组成。制备上述复合电极时，同样需要加入导电剂来提高复合电极的电子电导率，操作繁琐。
[0006]因此，亟需一种兼具高离子电导率和高电子电导率的固体电解质，用于制备电极，简化操作。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，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锂离子电池，能够在保证高的离子电导率的同时提高固体电解质的电子电导率，适用于电极制备，可省略导电剂，简化工艺。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种固体电解质的制备方法，所述制备方法包括：
[0010]将固体电解质原料与导电剂混合得到混合物，对所述的混合物进行热处理，得到固体电解质。
[0011]本专利技术提供了一种固体电解质的制备方法，固体电解质原料与导电剂共同混合得到分散良好、组分均匀的混合物，热处理过程中固体电解质原料反应生成固体电解质，而导电剂不参与反应，反应后导电剂仍旧均匀分布在生成的固体电解质中，从而提高固体电解
质的电子电导率。并且通过调节导电剂的含量，能实现固体电解质电子电导率的精确调控。
[0012]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述导电剂包括碳材料。
[0013]优选地，所述碳材料包括零维碳材料、一维碳材料或二维材料中的任意一种或至少两种的组合，优选为零维碳材料和/或一维碳材料。
[0014]优选地，所述零维碳材料包括导电碳黑和/或导电石墨，优选科琴黑和/或Super
‑
P。
[0015]优选地，所述一维碳材料包括碳纳米管、碳纳米棒或气相生长碳纤维中的任意一种或至少两种的组合。
[0016]优选地，所述二维材料包括石墨烯和/或氧化石墨烯。
[0017]在本专利技术中，所述碳材料中优选零维碳材料和/或一维碳材料，能够更好地在提高固体电解质的电子电导率的同时兼顾高离子电导率。若采用二维碳材料可能会导致固体电解质的离子传输通道受阻，导致制备的固体电解质表现出较低的离子电导率。
[0018]在本专利技术中，所述零维碳材料中优选科琴黑和/或Super
‑
P，这是由于科琴黑与Super
‑
P比其他导电碳材料具有更小的一次颗粒粒径，在相同质量含量情况下，小的颗粒粒径更容易形成优良的导电网络。同时，科琴黑与Super
‑
P为点状材料，较碳纳米管、碳纤维、石墨烯等材料更易均匀分散于原材料当中。
[0019]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述固体电解质为硫化物电解质，以所述固体电解质原料的总重量为100份计，所述固体电解质原料中各组分的重量份数如下：
[0020][0021]需要说明的是，所述固体电解质原料中某组分的重量份数为0，代表固体电解质原料中不包括此组分；所述固体电解质原料中某组分的质量份数非0，代表固体电解质原料中包括此组分。
[0022]在本专利技术中，所述硫化锂的重量份数可以是30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份、85份或90份，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]所述五硫化二磷的重量份数可以是10份、12份、15份、18份、20份、22份、25份、28份、30份、32份、35份、38份或40份，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0024]所述卤化锂的重量份数可以是0份、5份、10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份或45份，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0025]所述硫化锗的重量份数可以是0份、2份、4份、6份、8份、10份、12份、14份、16份、18份或20份，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0026]所述硫化硅的重量份数可以是0份、2份、4份、6份、8份、10份、12份、14份、16份、18份或20份，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0027]所述硫化锡的重量份数可以是0份、2份、4份、6份、8份、10份、12份、14份、16份、18份或20份，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0028]所述溶剂的重量份数可以是0份、5份、10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份、55份或60份，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0029]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述卤化锂包括氟化锂、氯化锂、溴化锂或碘化锂中的任意一种或至少两种的组合。
[0030]本专利技术对溶剂的种类不作限定，只要与固体电解质原料不发生反应的溶剂即可，示例性地，包括但不限于庚烷、甲苯、二甲苯、乙醇、四氢呋喃或四甲基乙二胺中的任意一种或至少两种的组合。
[0031]本专利技术中，如果固体电解质原料中包括溶剂，那么所述固体电解质原料和导电剂混合后，得到的混合物先进行干燥，再进行热处理。本专利技术对干燥的温度和时间不作具体限定，例如干燥的温度为120℃，干燥的时间为40min。
[0032]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述硫化锂、五硫化二磷和卤化锂的摩尔比为(3～7):1:(0～3.5)，其中，硫化锂的选择范围为3～7，例如可以是3、4、5、6或7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体电解质的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将固体电解质原料与导电剂混合得到混合物，对所述的混合物进行热处理，得到固体电解质。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电剂包括碳材料；优选地，所述碳材料包括零维碳材料、一维碳材料或二维材料中的任意一种或至少两种的组合，优选为零维碳材料和/或一维碳材料；优选地，所述零维碳材料包括导电碳黑和/或导电石墨，优选科琴黑和/或Super
‑
P；优选地，所述一维碳材料包括碳纳米管、碳纳米棒或气相生长碳纤维中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述二维材料包括石墨烯和/或氧化石墨烯。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述固体电解质为硫化物电解质，以所述固体电解质原料的总重量为100份计，所述固体电解质原料中各组分的重量份数如下：4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述卤化锂包括氟化锂、氯化锂、溴化锂或碘化锂中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述硫化锂、五硫化二磷和卤化锂的摩尔比为(3～7):1:(0～3.5)；优选地，所述导电剂的质量与固体电解质原料和导电剂的总质量的比值为(0.5～10):100，优选为(6～10):100。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方式包括球磨；优选地，所述球...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁士轩，张楠，童晓彬，黄祯，刘张波，
申请(专利权)人：中汽创智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：