[發(fā)明專利]一種添加鋰硅合金和銀鹵族化合物的硫化鋰系固體電解質(zhì)材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710075920.3
• 申請(qǐng)日: 2017-02-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106784999B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱凌云;王振宇;張?zhí)戾\
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電器科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0525
• 分類號(hào): H01M10/0525;H01M10/0562
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 唐智芳

本發(fā)明提供了一種添加鋰硅合金和銀鹵族化合物的硫化鋰系固體電解質(zhì)材料及其制備方法。所述的制備方法，包括以下步驟：1)在氣氛保護(hù)條件下，按2.5?3.5：0.5?1.0：0.05?0.20：0.01?0.1的摩爾比稱取硫化鋰、硫化磷、鋰硅合金粉末和硫磺，混合均勻，得到鋰硫磷硅混合物；2)在氣氛保護(hù)及安全燈光條件下，取鋰硫磷硅混合物、碘化銀、溴化銀和氯化銀，球磨，得到含碘化銀、溴化銀和氯化銀的非晶態(tài)鋰硫磷硅混合物；3)步驟2)所得混合物在氣氛保護(hù)條件下密封，之后于真空條件下升溫至100?180℃進(jìn)行熱處理，即得。本發(fā)明通過(guò)同時(shí)添加鋰硅合金和銀鹵族化合物以提升所得固體電解質(zhì)材料的鋰離子傳導(dǎo)率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硫化鋰系固體電解質(zhì)材料，具體涉及一種添加鋰硅合金和銀鹵族化合物的硫化鋰系固體電解質(zhì)材料及其制備方法。

背景技術(shù)

具有高電壓和高能量密度的鋰離子電池，已被廣泛應(yīng)用于筆記本電腦和手機(jī)等消費(fèi)類電子產(chǎn)品。近年來(lái)，高能量密度的鋰電池作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池已顯示出越來(lái)越重要的市場(chǎng)前景，已被認(rèn)為是21世紀(jì)發(fā)展的理想能量轉(zhuǎn)換裝置。一般的鋰離子電池由正極、負(fù)極、隔膜和有機(jī)電解液及密封用的殼體組成，其中的可燃性有機(jī)電解液導(dǎo)致的著火等重大安全事故時(shí)有發(fā)生。盡管眾多的研究已在材料改性及電池結(jié)構(gòu)改進(jìn)方面大幅提升了傳統(tǒng)鋰離子電池的性能，但含有有機(jī)電解液的鋰離子電池在使用中的安全問(wèn)題沒(méi)有根本解決。

利用固體電解質(zhì)材料代替可燃性有機(jī)電解質(zhì)溶液是解決鋰離子電池在使用中的安全問(wèn)題的最佳方法。全固體鋰離子電池通常由正極膜、負(fù)極膜和在正負(fù)極層之間的固體電解質(zhì)膜組合而成。由于不含可燃性有機(jī)電解質(zhì)溶液而擁有高安全性，簡(jiǎn)單的層狀結(jié)構(gòu)能進(jìn)一步降低制造成本，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)能串聯(lián)積層實(shí)現(xiàn)高電壓化而提高全固體鋰離子電池的能量密度，因此全固體鋰離子電池近年來(lái)已受到了越來(lái)越多的關(guān)注。

全固體鋰離子電池的關(guān)鍵材料是高鋰離子電導(dǎo)率的全固體電解質(zhì)材料。2000年11月，在日本的第26屆固態(tài)離子學(xué)研討會(huì)摘要中(p174)報(bào)道了硫化鋰(Li₂S)和硫化磷(P₂S₅)混合物經(jīng)200度熱處理后可形成鋰離子傳導(dǎo)體的結(jié)果，由此，非晶態(tài)硫化鋰系固體電解質(zhì)逐步成為全固體鋰電池研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)材料。

鋰離子固體電解質(zhì)應(yīng)具有如下特點(diǎn)：①鋰離子載體化合物中的鋰離子要容易極化，即束縛力比較小容易遷移；②鋰離子固體電解質(zhì)可遷移的鋰離子密度要盡可能高，即對(duì)鋰離子傳導(dǎo)有貢獻(xiàn)的鋰離子要大量存在；③鋰離子在固體電解質(zhì)中的擴(kuò)散是通過(guò)原子空位快速擴(kuò)散，非晶態(tài)或準(zhǔn)結(jié)晶態(tài)固體電解質(zhì)基體中存在的結(jié)構(gòu)弛豫和結(jié)構(gòu)缺陷及其它方式導(dǎo)入的大量原子空位，將促進(jìn)鋰離子通過(guò)原子空位快速擴(kuò)散，從而擁有高的鋰離子電導(dǎo)率。具有高的鋰離子電導(dǎo)率的硫化鋰系材料適于用作全固體鋰離子電池的固體電解質(zhì)。