[發明專利]鋰離子固體導電材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201980047488.4
• 申請日: 2019-08-20
• 公開（公告）號: CN112752728A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: T·阿德爾曼;J·庫利施;P·哈特曼;L·納扎爾;周來東
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司;滑鐵盧大學
• 主分類號: C01B25/00
• 分類號: C01B25/00;C01B25/14;C01D15/00;H01M10/0562;C01B25/08
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 肖威;劉金輝

1.以根據通式(I)的摩爾比包含Li、P、S、O，以及選自Cl、Br和I中的一種或多種的固體材料：

Li_aPS_bO_cX_dY_e (I)

其中：

X和Y不同且選自Cl、Br和I，

a為4.5-7.5，優選為5.4-6.5，

b為3.0-5.4，優選為3.0-5，更優選為3.9-4.9，

c為0.1-2，優選為0.2-1.6，更優選為0.4-1.3，

b+c為4.4-6，優選為4.6-5.8，

d為0-1.6，優選為0-1.5，

e為0-1.6，優選為0-1.5，

d+e為0.4-1.8，優選為0.5-1.7，更優選為0.9-1.7，

b+c+d+e為4.8-7.6，優選為5.5-6.7，

并且優選a＝3+2(b+c-4)+d+e。

2.根據權利要求1的固體材料，其中：

b/c之比為1.5-40，優選為3-20。

3.根據權利要求1或2的固體材料，其中：

X為Cl且Y為Br，

d+e為0.9-1.7，

且d/e之比為1:4至4:1。

4.根據前述權利要求中任一項的固體材料，其中：

(b+c)/(d+e)之比為2.8-5.2。

5.根據前述權利要求中任一項的固體材料，其中：

所述固體材料包含由結晶相組成的級分，

其中所述結晶相之一具有硫銀鍺礦結構，其中優選地，具有硫銀鍺礦相的所述結晶相占由結晶相組成的級分的總重量的70％或更高。

6.根據權利要求1-5中任一項的固體材料，其中：

所述固體材料包含結構單元PS₄^3-和結構單元PO₄^3-，其中優選地，結構單元PS₄^3-的量與結構單元PO₄^3-的量之間的比例為30:1至1.5:1，優選為15:1至3:1。

7.根據權利要求1-6中任一項的固體材料，

其中所述固體材料具有1mS/cm或更大的離子電導率。

8.制備如權利要求1-7中任一項所定義的固體材料的方法，所述方法包括以下工藝步驟：

a)提供前體：

(1)式(II)的化合物：

Li₃PS₄ (II)；和/或

摩爾比為2.7:1至3.3:1，優選為2.9:1至3.1:1的Li₂S和P₂S₅的混合物，

(2)Li₂S，

(3)一種或多種選自LiCl、LiBr和LiI的化合物，和

(4)一種或多種溶劑，其選自具有1-6個碳原子，優選1-3個碳原子的鏈烷醇，最優選乙醇，

(5)任選地，一種或多種選自非質子溶劑的溶劑，其中所述非質子溶劑優選選自醚、脂族烴和芳族烴，最優選為四氫呋喃(THF)和甲苯中的一種或兩種，

b)制備包含步驟a)中提供的前體和溶劑的混合物，

c)通過移除溶劑而將工藝步驟b)中制備的混合物轉化成固體材料，以便獲得殘余物，并且在50-600℃，優選500-600℃的溫度下加熱所得殘余物，從而形成固體材料。