[發(fā)明專利]一種Li-Sn基合金固體電解質(zhì)及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910074805.3
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109824023B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何天賢;黃耀林;寧江天;杜昆;陳明漢
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州漢源新材料股份有限公司
• 主分類號: C01B19/00
• 分類號: C01B19/00;H01M10/0562
• 代理公司: 廣州容大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

本發(fā)明涉及材料化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種Li?Sn基合金固體電解質(zhì)，其化學(xué)組成為Li₁₀SnBi₂Se_x，其中x為10、11或12。還公開了Li?Sn基合金固體電解質(zhì)的制備方法，本發(fā)明的Li?Sn基合金固體電解質(zhì)能夠替代現(xiàn)有的有機(jī)液態(tài)電解液和硫化物固態(tài)電解質(zhì)。該固體電解質(zhì)的制備工藝簡單，合成溫度低，具有較好的電化學(xué)穩(wěn)定性，較寬的電化學(xué)窗口，可作為一種理想的高電導(dǎo)率固體電解質(zhì)材料應(yīng)用于全固態(tài)鋰離子電池中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Li-Sn基合金固體電解質(zhì)及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來隨著電動汽車的快速發(fā)展以及電網(wǎng)儲能的發(fā)展，人們對于較寬溫度使用范圍、高能量密度和高安全性的二次電池的需求更加迫切。商業(yè)化的鋰離子電池普遍采用有機(jī)液態(tài)電解液，但是有機(jī)液態(tài)電解液具有揮發(fā)性和易燃性。固態(tài)電解質(zhì)可以避免液態(tài)電解液所帶來的一系列安全問題而備受關(guān)注，采用固體電解質(zhì)取代液態(tài)電解液的全固態(tài)電池具有以下優(yōu)勢：安全性能高、能量密度高、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬、電化學(xué)窗口寬、具有柔性。

固態(tài)電解質(zhì)是全固態(tài)鋰電池的核心，主要包括氧化物、硫化物、聚合物以及復(fù)合型固態(tài)電解質(zhì)。其中，以硫化物的電導(dǎo)率最好，最高可以達(dá)到2.5×10^-2S/cm。雖然Se的理論質(zhì)量容量比S更低，但是其理論體積容量與S相比不相上下。而且，Se的電導(dǎo)率(1×10^-5S/cm)比S的(5×10^-28S/cm)更高。因此如采用硒化物替代硫化物，電解質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)將更穩(wěn)定，硒化物固態(tài)電解質(zhì)有望成為高電導(dǎo)率固體電解質(zhì)的最理想材料。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種Li-Sn基合金固體電解質(zhì)及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下的技術(shù)方案：

本發(fā)明的Li-Sn基合金固體電解質(zhì)，其化學(xué)組成為Li₁₀SnBi₂Se_x，其中x＝10、x＝11或x＝12。即所述Li-Sn基合金固體電解質(zhì)為Li₁₀SnBi₂Se₁₀、Li₁₀SnBi₂Se₁₁和Li₁₀SnBi₂Se₁₂。

一種Li-Sn基合金固體電解質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：

S1、按摩爾配比稱取Li₂Se、SnSe₂、Bi₂Se₃和Se粉，進(jìn)行混合球磨；

S2、對球磨后的材料進(jìn)行篩選，壓片制樣；

S3、將S2制得的樣品進(jìn)行燒結(jié)，得到高電導(dǎo)率的Li-Sn基合金固體電解質(zhì)Li₁₀SnBi₂Se_x材料，其中x＝10、x＝11或x＝12。

進(jìn)一步的，S1所述的球磨為高能機(jī)械球磨，所述球磨的轉(zhuǎn)速為200～1000rpm，球磨時間為3～12小時。優(yōu)選球磨轉(zhuǎn)速300～500rpm，球磨時間為5～10小時，更優(yōu)選轉(zhuǎn)速為400rpm，球磨時間為8小時。

進(jìn)一步的，S2所述篩選為選用100～500目的篩子篩選出粉末。優(yōu)選用150～450目的篩子。更優(yōu)選用200～300目的篩子。

S2所述的壓片制樣過程中，壓片制樣的壓力為55～100Mpa，保壓時間為1～40分鐘。優(yōu)選制樣壓力為80～100Mpa，保壓時間為10～40分鐘。

進(jìn)一步的，S3所述的燒結(jié)氣氛為真空燒結(jié)，燒結(jié)溫度為500～600℃，燒結(jié)時間為8～12小時。