[發明專利]固態電解質及其制備方法與包含其的電化學裝置及電子裝置

有效

• 申請號: 201910063614.7
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109761265B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 周墨林;徐磊敏;鄭建明;蓋建麗
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

1.一種固態電解質，其包括含鋰過渡金屬硫化物，所述含鋰過渡金屬硫化物的化學式為Li_2-2a+bCd_1+aM_cGe_1-dS₄，其中，M選自由Al、Ga、In、Si、Sn及其組合所組成的群組，0<a≤0.25，0≤b≤0.2，0≤c≤0.2，且0≤d≤0.2。

2.根據權利要求1所述的固態電解質，其中所述含鋰過渡金屬硫化物屬于正交晶系，并具有thio-LISICON型晶體結構，所述thio-LISICON型晶體結構的基本組成單元包含LiS₄、CdS₄、MS₄和GeS₄四面體結構單元。

3.根據權利要求1所述的固態電解質，其進一步包含粘結劑及鋰鹽，其中所述粘結劑選自由聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸鹽、羧甲基纖維素鈉、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、丁苯橡膠及其組合所組成的群組，且所述鋰鹽選自由高氯酸鋰(LiClO₄)、六氟磷酸鋰(LiPF₆)、六氟砷酸鋰(LiAsF₆)、四氟硼酸鋰(LiBF₄)、四苯硼酸鋰(LiB(C₆H₅)₄)、甲磺酸鋰(LiCH₃SO₃)、三氟甲基磺酸鋰(LiCF₃SO₃)、雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰(LiN(SO₂CF₃)₂)、三(三氟甲基磺酸)甲基鋰(LiC(SO₂CF₃)₃)、六氟硅酸鋰(LiSiF₆)、二草酸硼酸鋰(LiBOB)、二氟硼酸鋰(LiF₂OB)及其組合所組成的群組。

4.根據權利要求1所述的固態電解質，其中所述含鋰過渡金屬硫化物的離子電導率為10^-6S/cm～10^-4S/cm。

5.一種制備固態電解質的方法，其包括：

將含Li材料、含Cd材料、含M材料、含Ge材料及含S材料依照Li_2-2a+bCd_1+aM_cGe_1-dS₄的化學計量比例混合以形成混合物，其中M選自由Al、Ga、In、Si、Sn及其組合所組成的群組，0<a≤0.25，0≤b≤0.2，0≤c≤0.2，且0≤d≤0.2；

將所述混合物加熱至固相反應臨界溫度，隨后降溫至室溫以獲得含鋰過渡金屬硫化物；及

使用所述含鋰過渡金屬硫化物形成所述固態電解質。

6.根據權利要求5所述的方法，其中將所述混合物加熱至固相反應臨界溫度的步驟包括將所述混合物加熱至600℃～1000℃。

7.根據權利要求5所述的方法，其中使用所述含鋰過渡金屬硫化物形成所述固態電解質的步驟包括：

將所述含鋰過渡金屬硫化物放置于冷壓模具中；及

對所述含鋰過渡金屬硫化物冷壓以形成所述固態電解質。