[發明專利]一種含氯化銀的硫化鋰系固體電解質材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710077200.0
• 申請日: 2017-02-13
• 公開（公告）號: CN106785001B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 朱凌云;王振宇;張天錦
• 申請（專利權）人: 桂林電器科學研究院有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0562
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 唐智芳

本發明公開了一種含氯化銀的硫化鋰系固體電解質材料及其制備方法。所述的制備方法，包括以下步驟：1)在氣氛保護條件下，按質量百分比計，稱取35?50％的硫化鋰和余量的硫化磷，混合均勻，得到鋰硫磷三元混合物；2)在氣氛保護及安全紅光條件下，取鋰硫磷三元混合物及相當于其質量2?10％的氯化銀，置于球磨罐中球磨，得到含氯化銀的非晶態鋰硫磷混合物；3)所得氯化銀的非晶態鋰硫磷混合物在氣氛保護及紅光條件下密封后，于真空或氣氛保護條件下升溫至60?150℃進行熱處理，即得。采用本發明所述方法制備硫化鋰系固體電解質材料時能夠形成大量可用于鋰離子擴散的原子空位，進而有效提升硫化鋰系固體電解質的離子傳導性能。

技術領域

本發明涉及硫化鋰系固體電解質材料，具體涉及一種含氯化銀的硫化鋰系固體電解質材料及其制備方法。

背景技術

具有高電壓和高能量密度的鋰離子電池，已被廣泛應用于筆記本電腦和手機等消費類電子產品。近年來，高能量密度的鋰電池作為電動汽車的動力電池已顯示出越來越重要的市場前景，已被認為是21世紀發展的理想能量轉換裝置。一般的鋰離子電池由正極、負極、隔膜和有機電解液及密封用的殼體組成，其中的可燃性有機電解液導致的著火等重大安全事故時有發生。盡管眾多的研究已在材料改性及電池結構改進方面大幅提升了傳統鋰離子電池的性能，但含有有機電解液的鋰離子電池在使用中的安全問題沒有根本解決。

利用固體電解質材料代替可燃性有機電解質溶液是解決鋰離子電池在使用中的安全問題的最佳方法。全固體鋰離子電池通常由正極膜、負極膜和在正負極層之間的固體電解質膜組合而成。由于不含可燃性有機電解質溶液而擁有高安全性，簡單的層狀結構能進一步降低制造成本，提高生產效率，同時能串聯積層實現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已受到了越來越多的關注。

全固體鋰離子電池的關鍵材料是高鋰離子電導率的全固體電解質材料。2000年11月，在日本的第26屆固態離子學研討會摘要中(p174)報道了硫化鋰(Li₂S)和硫化磷P₂S₅混合物經200度熱處理后可形成鋰離子傳導體的結果，由此，非晶態硫化鋰系固體電解質逐步成為全固體鋰電池研究開發的熱點材料。

鋰離子固體電解質應具有如下特點：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鋰離子固體電解質可遷移的鋰離子密度要盡可能高，即對鋰離子傳導有貢獻的鋰離子要大量存在；③鋰離子在固體電解質中的擴散是通過原子空位快速擴散，非晶態或準結晶態固體電解質基體中存在的結構弛豫和結構缺陷及其它方式導入的大量原子空位，將促進鋰離子通過原子空位快速擴散，從而擁有高的鋰離子電導率。具有高的鋰離子電導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。