System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种非均相固态电解质、制备方法和全固态锂金属电池技术_技高网
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一种非均相固态电解质、制备方法和全固态锂金属电池技术

技术编号:43771928 阅读:0 留言:0更新日期:2024-12-24 16:11
本发明专利技术涉及一种基于非均相固态电解质的、制备方法和全固态锂金属电池,属于全固态锂电池技术领域。此发明专利技术中,构筑了一种非均相的固态电解质,利用非均相固态电解质中高离子电导率的电解质对于枝晶生长的吸引作用,并利用该电解质与金属锂之间自发的化学反应,捕获锂枝晶并生成有益的合金相,进而提升离子的面迁移速率,抑制枝晶的进一步生长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于非均相固态电解质、制备方法和全固态锂金属电池,属于全固态锂电池。


技术介绍

1、全固态电解质金属锂电池(assbs)因其高能量密度和安全性而备受关注。硫化物固态电解质(lpsc)作为其中的一种,具有较好的热稳定性,有助于提高电池的安全性和循环稳定性。但是,采用均相的lpsc的硫化物全固态电池在电极和固态电解质之间的界面存在稳定性问题,包括空间电荷层、界面副反应和机械不稳定性,这些问题可能导致电池性能下降


技术实现思路

1、此专利技术中,构筑了一种非均相的固态电解质,利用非均相固态电解质中高离子电导率的电解质对于枝晶生长的吸引作用,并利用该电解质与金属锂之间自发的化学反应,捕获锂枝晶并生成有益的合金相,进而提升离子的面迁移速率,抑制枝晶的进一步生长。

2、本专利技术的技术方案是:

3、一种非均相固态电解质,包括第一硫化物固态电解质和第二硫化物固态电解质,第二硫化物固态电解质的离子电导率大于第一硫化物固态电解质的离子电导率,并且第二硫化物固态电解质能够与锂进行反应。

4、所述的非均相固态电解质应用于全固态锂金属电池。

5、所述的第一硫化物固态电解质是lpsc;并且,lpsc优选具有如下所示的化学式li7-xps6-xclx,0≤x≤1.0。

6、所述的第二硫化物固态电解质是与锂之间能够自发地发生化学反应,且该化学反应不会因界面产物而快速钝化。

7、所述的第二硫化物固态电解质是li10gep2s12(lgps)。

8、第一硫化物固态电解质和第二硫化物固态电解质之间的重量比是7:3-9:1。

9、上述的非均相固态电解质的制备方法,包括如下步骤:

10、将第一硫化物固态电解质和第二硫化物固态电解质混合后进行球磨。

11、球磨转速是50-100rpm,球磨时间为5-15h。

12、一种全固态锂金属电池,其中包含有上述的非均相固态电解质。

13、一种全固态锂金属电池的性能评估测试方法,包括如下步骤:

14、采用上述的非均相固态电解质装配电池,进行充放电;

15、检测负极/电解质界面中的还原态的ge0;

16、并且进行如下判定:具有最高ge0生成量的电池具有更好循环性能。

17、有益效果

18、本专利技术的非固态电解质显著提升了固态电解质的临界电流密度,从初始li6ps5cl(记为lpsc1.0)的0.5ma/cm2,提升至2.1ma/cm2。锂对称电池的循环稳定性也得到了显著的提升,未改性的lpsc1.0电解质仅能坚持不到20小时(0.3ma/cm2,0.3mah/cm2),改性后的非均相电解质能够稳定运行17000小时,且在大电流密度下(1.0ma/cm2,1.0mah/cm2)能够稳定运行超2000小时。基于该非均相电解质的li||lini0.8co0.1mn0.1o2(记为ncm811)全电池也展现出优异的性能。在60度下,500圈的容量保持率为80.4%(1.0ma/cm2)。在常温条件下,200圈的容量保持率为84.3%(1.0ma/cm2)。

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【技术保护点】

1.一种非均相固态电解质,其特征在于,包括第一硫化物固态电解质和第二硫化物固态电解质,第二硫化物固态电解质的离子电导率大于第一硫化物固态电解质的离子电导率,并且第二硫化物固态电解质能够与锂进行反应。

2.根据权利要求1所述的非均相固态电解质,其特征在于,所述的非均相固态电解质应用于全固态锂金属电池。

3.根据权利要求1所述的非均相固态电解质,其特征在于,所述的第一硫化物固态电解质是LPSC;并且,LPSC优选具有如下所示的化学式Li7-xPS6-xClx,0≤x≤1.0。

4.根据权利要求1所述的非均相固态电解质,其特征在于,所述的第二硫化物固态电解质是与锂之间能够自发地发生化学反应。

5.根据权利要求1所述的非均相固态电解质,其特征在于,所述的第二硫化物固态电解质是Li10GeP2S12(LGPS)。

6.根据权利要求1所述的非均相固态电解质,其特征在于,第一硫化物固态电解质和第二硫化物固态电解质之间的重量比是7:3-9:1。

7.权利要求1所述的非均相固态电解质的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:将第一硫化物固态电解质和第二硫化物固态电解质混合后进行球磨;球磨转速是50-100rpm。

8.一种全固态锂金属电池,其特征在于,中包含有权利要求1-6任一项所述的非均相固态电解质。

9.一种全固态锂金属电池的性能评估测试方法,其特征在于,包括如下步骤:

10.权利要求1-6任一项所述的非均相固态电解质在全固态锂金属电池中的用途。

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【技术特征摘要】

1.一种非均相固态电解质,其特征在于,包括第一硫化物固态电解质和第二硫化物固态电解质,第二硫化物固态电解质的离子电导率大于第一硫化物固态电解质的离子电导率,并且第二硫化物固态电解质能够与锂进行反应。

2.根据权利要求1所述的非均相固态电解质,其特征在于,所述的非均相固态电解质应用于全固态锂金属电池。

3.根据权利要求1所述的非均相固态电解质,其特征在于,所述的第一硫化物固态电解质是lpsc;并且,lpsc优选具有如下所示的化学式li7-xps6-xclx,0≤x≤1.0。

4.根据权利要求1所述的非均相固态电解质,其特征在于,所述的第二硫化物固态电解质是与锂之间能够自发地发生化学反应。

5.根据权利要求1所述的非均相固态电...

【专利技术属性】
技术研发人员:郭少华余涛
申请(专利权)人:南京大学
类型:发明
国别省市:

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