【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
相关申请的交叉引用本申请要求于2022年8月25日提交的韩国专利申请10-2022-0106849号的优先权，其公开内容通过引用并入本文中。本专利技术涉及一种具有改善的空气稳定性的具有硫银锗矿型晶体结构的固体电解质以及包含其的全固体电池。
技术介绍
1、全固体电池是将填充在常规锂二次电池的正极与负极之间的液体电解质替代为固体的电池，其中，由于它的能量密度比常规电池更高，同时由于不存在爆炸的危险性而是安全的，因此作为下一代电池备受关注。全固体电池中使用的固体电解质是可以在电池中传导锂离子的固态材料，其中它具有与目前用于锂二次电池中的电解液的离子电导率相当的高离子电导率。构成固体电解质的核心材料包括聚合物、硫化物或氧化物，而在它们之中，具有高延展性和离子电导率的硫化物系固体电解质被评价为适合制备高容量的大型电池。
2、然而，由于硫化物系固体电解质是对水分高度反应性的，因此问题在于，它不仅与空气中的水分反应，而且与低湿度条件下的水分反应，从而产生有害气体硫化氢(h2s)。因此，有毒的硫化氢不仅可能不利地影响工人的安全，而且还可能降低硫化物系固体电解质本身的性能。
3、因此，存在开发一种具有优异的空气稳定性的硫化物系固体电解质的需求。
技术实现思路
1、技术问题
2、本专利技术的一个目的是提供一种具有改善的空气稳定性、具体为水分稳定性的固体电解质。
3、然而，本专利技术的目的不限于上述目的，本领域技术人员从以下描述中将清楚地理解本文中未描述的
4、技术方案
5、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种固体电解质和全固体电池。
6、(1) 本专利技术提供了一种具有掺杂有阳离子的硫银锗矿型晶体结构的固体电解质，所述阳离子具有0.20至0.30的所述阳离子的离子半径(r) (单位：å)值对s2-的离子半径(rs) (单位：å)值之比(r/rs)。
7、(2) 本专利技术提供了上述(1)所述的固体电解质，其中所述阳离子具有7.00至14.00的离子氧化数(c)值对所述离子半径(r) (单位：å)值之比(c/r)。
8、(3) 本专利技术提供了上述(1)或(2)所述的固体电解质，其中所述固体电解质具有由化学式1表示的组成。
9、[化学式1]
10、lia(p1-bmb)scxd
11、在化学式1中，
12、m是选自锡(sn)、铌(nb)、镍(ni)、锗(ge)、镓(ga)和铝(al)中的至少一者，
13、x是选自氟(f)、氯(cl)、溴(br)和碘(i)中的至少一者，并且
14、5.0＜a＜7.5，0＜b≤0.7，3.5≤c≤7且0.8≤d≤1.7。
15、(4) 本专利技术提供了上述(1)至(3)中任一项所述的固体电解质，其中m是选自sn、nb、ge和al中的至少一者。
16、(5) 本专利技术提供了上述(1)至(4)中任一项所述的固体电解质，其中m的摩尔数对p的摩尔数(x)和m的摩尔数(y)的总和之比(y/(x+y))满足0.01至0.7。
17、(6) 本专利技术提供了上述(1)至(5)中任一项所述的固体电解质，其中根据公式1的离子电导率保持率是55%以上。
18、
19、在公式1中，
20、所述初始离子电导率是在制备所述固体电解质后立即在22℃下测量的值，并且
21、所述水分暴露后的离子电导率是在将所述固体电解质暴露于相对湿度为1.91%的空气5小时后立即在22℃下测量的值。
22、(7) 本专利技术提供了上述(6)所述的固体电解质，其中所述初始离子电导率在2.0ms/cm至20.0ms/cm的范围内。
23、(8) 本专利技术提供了上述(6)或(7)中任一项所述的固体电解质，其中所述水分暴露后的离子电导率在1.4ms/cm至18.0ms/cm的范围内。
24、(9) 本专利技术提供了上述(1)至(8)中任一项所述的固体电解质，其中，关于在近红外(nir)光谱中存在于5,200cm-1至4,725cm-1范围内的杂质峰，根据公式2的所述杂质峰的面积增加率在50%至400%的范围内。
25、
26、在公式2中，
27、所述水分暴露前的杂质峰的积分值是从制备所述固体电解质后立即在室温下测量的nir光谱获得的值，并且
28、所述水分暴露后的杂质峰的积分值是从所述固体电解质暴露于相对湿度为1.91%的空气5小时后立即在室温下测量的nir光谱获得的值。
29、(10) 本专利技术提供了上述(9)所述的固体电解质，其中所述水分暴露后的杂质峰的积分值在1至20的范围内。
30、(11) 本专利技术提供了上述(1)至(10)中任一项所述的固体电解质，其中平均粒径(d50)在0.5μm至4μm的范围内。
31、(12) 本专利技术提供了上述(1)至(11)中任一项所述的固体电解质，其中跨度值([d90-d10]/d50)是4以下。
32、(13) 本专利技术提供了一种全固体电池，包含上述(1)至(12)中任一项所述的固体电解质。
33、有益效果
34、由于根据本专利技术的具有硫银锗矿型晶体结构的固体电解质掺杂有阳离子，所述阳离子具有0.20至0.30的所述阳离子的离子半径(r) (单位：å)值对s2-的离子半径(rs) (单位：å)值之比(r/rs)，因此所述固体电解质本身具有优异的空气稳定性的优点。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种固体电解质，具有掺杂有阳离子的硫银锗矿型晶体结构，所述阳离子具有0.20至0.30的所述阳离子的离子半径(r) (单位：Å)值对S2-的离子半径(rs) (单位：Å)值之比(r/rs)。
2.根据权利要求1所述的固体电解质，其中所述阳离子具有7.00至14.00的离子氧化数(c)值对所述离子半径(r) (单位：Å)值之比(c/r)。
3.根据权利要求1所述的固体电解质，其中所述固体电解质具有由化学式1表示的组成：
4.根据权利要求3所述的固体电解质，其中M是选自Sn、Nb、Ge和Al中的至少一者。
5.根据权利要求3所述的固体电解质，其中M的摩尔数对P的摩尔数(x)和M的摩尔数(y)的总和之比(y/(x+y))满足0.01至0.7。
6.根据权利要求1所述的固体电解质，其中根据公式1的离子电导率保持率是55%以上：
7.根据权利要求6所述的固体电解质，其中所述初始离子电导率在2.0mS/cm至20.0mS/cm的范围内。
8.根据权利要求6所述的固体电解质，其中所述水分暴露后的离子电导率在
9.根据权利要求1所述的固体电解质，其中，关于在近红外(NIR)光谱中存在于5,200cm-1至4,725cm-1范围内的杂质峰，根据公式2的所述杂质峰的面积增加率在50%至400%的范围内：
10.根据权利要求9所述的固体电解质，其中所述水分暴露后的杂质峰的积分值在1至20的范围内。
11.根据权利要求1所述的固体电解质，其中平均粒径(D50)在0.5μm至4μm的范围内。
12.根据权利要求1所述的固体电解质，其中跨度值([D90-D10]/D50)是4以下。
13.一种全固体电池，包含权利要求1至12中任一项所述的固体电解质。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种固体电解质，具有掺杂有阳离子的硫银锗矿型晶体结构，所述阳离子具有0.20至0.30的所述阳离子的离子半径(r) (单位：å)值对s2-的离子半径(rs) (单位：å)值之比(r/rs)。
2.根据权利要求1所述的固体电解质，其中所述阳离子具有7.00至14.00的离子氧化数(c)值对所述离子半径(r) (单位：å)值之比(c/r)。
3.根据权利要求1所述的固体电解质，其中所述固体电解质具有由化学式1表示的组成：
4.根据权利要求3所述的固体电解质，其中m是选自sn、nb、ge和al中的至少一者。
5.根据权利要求3所述的固体电解质，其中m的摩尔数对p的摩尔数(x)和m的摩尔数(y)的总和之比(y/(x+y))满足0.01至0.7。
6.根据权利要求1所述的固体电解质，其中根据公式1的离子电导率保持率是55%以上：
7.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：全道渊，孙炳国，李昇昊，朴昶勋，金仁圭，郑夏彬，李东建，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
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。