[發明專利]摻雜硫的氧化物固態電解質粉末及包含其之固態電池

在審

• 申請號: 201710472222.7
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107681189A
• 公開（公告）日: 2018-02-09
• 發明（設計）人: 廖世杰;柯冠宇;林秀芬;陳金銘
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H01M10/05
• 分類號: H01M10/05;H01M10/0562
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 呂雁葭

技術領域

本公開是有關于一種固態電解質，且關于一種摻雜硫的氧化物固態電解質及包含其之固態電池。

背景技術

目前商用鋰電池大多數仍使用有機液態電解液，但是有鑒于這類電池存在一些安全上的問題，開發固態電解質材料極為迫切。以固態電解質取代傳統電解液后，電池結構設計將更有彈性，可有效提升能量密度，解決市場上對鋰電池能量密度的需求。然而，固態電解質受限于晶界阻礙，無法進一步提升其鋰離子遷移速率，導致固態電解質的導電率低而達不到實用要求。

因此，目前亟需針對固態電解質的導電率進行改良，以使固態電解質達到實用化的目的。

發明內容

根據一實施例，本公開提供一種摻雜硫的氧化物固態電解質粉末，其中硫的含量為1wt％-5wt％，以氧化物固態電解質粉末的重量為基準。

根據另一實施例，本公開提供一種固態電池，包括一正電極層、一負電極層、以及設置于正電極層和負電極層之間的一固態電解質層，其中固態電解質層包括前述的摻雜硫的氧化物固態電解質粉末。

為讓本公開的上述內容和其他目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。

附圖說明

圖1是根據本公開一實施例顯示固態電池的剖面示意圖。

圖2顯示交流阻抗法的測試單元結構示意圖。

附圖的符號說明

100～固態電池；

102～正電極層；

104～負電極層；

106～固態電解質層；

108～正極集電器；

110～負極集電器。

200～測試單元；

202～上蓋；

204～墊片；

206～鋰金屬；

208～隔離膜；

210～錠狀固態電解質；

212～下蓋。

具體實施方式

以下依本公開的不同特征舉出數個不同的實施例。本公開中特定的組件及安排是為了簡化，但本公開并不以這些實施例為限。舉例而言，于第二組件上形成第一組件的描述可包括第一組件與第二組件直接接觸的實施例，亦包括具有額外的組件形成在第一組件與第二組件之間、使得第一組件與第二組件并未直接接觸的實施例。此外，為簡明起見，本公開在不同例子中以重復的組件符號及/或字母表示，但不代表所述各實施例及/或結構間具有特定的關系。

在本公開一實施例中，提供一種摻雜硫的氧化物固態電解質粉末。根據一些實施例，硫可為元素硫(S)且分布于氧化物固態電解質之晶粒中。根據一些實施例，氧化物固態電解質包括鋰鑭鈦氧(LLTO)。其中，由于元素硫的半徑與氧的半徑相似，所以添加至氧化物固態電解質中的硫可部分取代氧，形成摻雜硫的氧化物固態電解質。

根據一實施例，于本公開所提供的摻雜硫的氧化物固態電解質粉末中，硫的含量可為1wt％-5wt％，以氧化物固態電解質粉末的重量為基準。應注意的是，在硫的含量為1wt％-5wt％的條件下形成的摻雜硫的氧化物固態電解質粉末，可具有良好的導電率，推論此應與氧化物固態電解質的晶格常數有關。在適當含量的硫摻雜的情況下，氧化物固態電解質的晶格常數會產生改變，進而提升鋰離子在氧化物固態電解質中的擴散速率，增加其導電率。

相反地，當硫的含量過低(即低于1wt％)時，其含量可能不足以造成氧化物固態電解質的晶格常數產生改變，故其晶界中的鋰離子遷移速率及導電率無法提升。當硫的含量過高(即高于5wt％)時，可能會造成其他的晶相析出，阻礙氧化物固態電解質晶界中鋰離子的遷移路徑，反而降低其遷移速率。