【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种铼掺杂的锂锗磷硫型硫化物固态电解质及其制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池目前已经占据了我国的电动汽车市场，也正在大规模应用于电网储能市场，电池技术是解决目前能源问题的关键技术之一。在电动汽车的电池技术中，能量密度是动力电池性能的第一指标，而储能电池则更看重成本与安全性。随着电动车销量的增长，电解质泄露、自燃爆炸等安全事故发生的频次也明显增加，储能电站同样也发生了多起安全事故。安全性问题已经成为了阻碍锂离子电池进一步应用和发展的关键性问题。安全性问题产生的主要原因是锂离子电池中使用了易燃的有机电解液，其在电池发生短路热失控时参与燃烧释放大量的热量。全固态电池借助固态电解质进行离子传导，其相比传统的液态电池不易燃、不挥发，电池的安全性得到大幅提高，因此得到了学术界和产业界的广泛关注，被认为最有潜力的下一代锂离子电池技术之一。
2、固态电解质是全固态电池的核心材料。目前大部分的固态电解质都有离子电导率不够高、电化学窗口不够稳定以及各种界面问题，这些问题使目前的全固态电池的综合性能还无法满足应用的需求，也没有可以推出的市场化产品。(目前已有部分半固态的市场化产品)在目前所报道的无机固态电解质中，硫化物电解质因为其最高的离子电导率和良好的机械性能而备受关注。但li2s、p2s5等锂硫体系的缺点是易水解，氧化而导致其化学稳定性差，长期稳定性和循环性都难以保证从而制约锂硫固体电解质的应用。虽然li10gep2s12(lgps)的锂离子电导率可以达到商业化液态电解质水平，但其成本较高，将其
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种铼掺杂的锂锗磷硫固态电解质及其制备方法。本专利技术的铼掺杂，通过形成re-s键，re-s键比ge-s键更加稳定，在循环过程中可以承受高电压提高了电化学窗口，可以在高电压的环境下运行，匹配不同的高压正极；通过形成li-re合金，在电池运行过程中形成稳定合金，可以提高对li的稳定性，在全电池中具备更长的循环寿命和倍率性能。这与其较低的晶格参数和较大的锂离子迁移通道有关。
2、本专利技术的目的可以通过以下方案来实现：
3、本专利技术提供了一种铼掺杂的锂锗磷硫型硫化物固态电解质，所述锂锗磷硫型硫化物的化学式为li10ge1-3/4yreyp2s12，其中，0<y≤1。
4、优选地，所述锂锗磷硫型硫化物固态电解质中，y的范围优选为0<y≤0.2。掺杂量过多，也会降低电解质的性能。
5、本专利技术还提供了一种所述铼掺杂的锂锗磷硫型硫化物固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
6、步骤1、按照通式：li10ge1-3/4yreyp2s12，称取化学计量比的li2s、ges2、re2s3、p2s5；
7、步骤2、将li2s、ges2、re2s3、p2s5原料研磨混合，再球磨，得到混合粉末；
8、步骤3、将混合粉末压制成片，抽真空后封装，煅烧进行固相反应，即得所述锂锗磷硫型硫化物固态电解质。
9、优选地，步骤1、步骤2、步骤3均在氩气氛围下进行，氩气的水含量小于1ppm，氧含量小于1ppm。
10、优选地，步骤2中，所述球磨的转速为300～600rpm，优选为500-600rpm，时间为5～30小时。球磨的转速过低，导致原料混合效果不佳，影响电解质性能。
11、优选地，步骤3中，将混合原料压制为片状，使得混合原料中的各成分接触更为紧密，反应更加充分。
12、优选地，步骤3中，所述煅烧的温度为500～650℃，时间为5～48小时。
13、本专利技术还提供了一种所述锂锗磷硫型硫化物固态电解质在制备全固态二次电池中的应用。
14、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
15、(1)针对现有锂锗磷硫固态电解质的离子电导率太低的问题，本专利技术通过re元素掺杂，用原子半径大的re替代原子半径小的ge，扩大锂离子通道，提高离子电导率，提高了锂离子电导率；
16、(2)针对现有锂锗磷硫固态电解质的电化学窗口太窄的问题，通过铼掺杂增加了电解质的电化学稳定性，形成re-s键，re-s键比ge-s键更加稳定，在循环过程中可以承受高电压提高了电化学窗口(lgps的电化学窗口为1.71-2.14v，铼掺杂电解质的电化学窗口1v-3.7v)，可以在高电压的环境下运行，匹配不同的高压正极；
17、(3)针对现有锂锗磷硫固态电解质的对金属li负极不稳定的问题，通过形成li-re合金，在电池运行过程中形成稳定合金，可以提高对li的稳定性，在全电池中具备更长的循环寿命和倍率性能；
18、(4)用re改性后的lgps匹配li负极可以实现更高的首效85％；实现更高的倍率性能最高可至1c的循环倍率；在0.5c倍率下长循环100圈容量保持率90％。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种铼掺杂的锂锗磷硫型硫化物固态电解质，其特征在于，所述锂锗磷硫型硫化物的化学式为Li10Ge1-3/4yReyP2S12，其中0<y≤1。
2.一种如权利要求1所述的铼掺杂的锂锗磷硫型硫化物固态电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1、步骤2、步骤3均在氩气氛围下进行,氩气的水含量小于1ppm，氧含量小于1ppm。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述球磨的转速为300～600rpm，时间为5～30小时。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述煅烧的温度为500～650℃，时间为5～48小时。
6.一种如权利要求1所述或权利要求2-5任一制备方法得到的锂锗磷硫型硫化物固态电解质在制备全固态二次电池中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种铼掺杂的锂锗磷硫型硫化物固态电解质，其特征在于，所述锂锗磷硫型硫化物的化学式为li10ge1-3/4yreyp2s12，其中0<y≤1。
2.一种如权利要求1所述的铼掺杂的锂锗磷硫型硫化物固态电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1、步骤2、步骤3均在氩气氛围下进行,氩气的水含量小于1ppm，氧含量...
【专利技术属性】
技术研发人员：张希，张润泽，
申请(专利权)人：上海屹锂新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。