[發明專利]一種無機硫化物固體電解質及其制備方法

在審

• 申請號: 202010041361.6
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN113130978A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 李慧皓;薛旭金;楊華春;劉海慶;張寧博;孔霞;張齊齊;羅傳軍;李云峰
• 申請（專利權）人: 多氟多化工股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 紀志超

本發明提供了一種無機硫化物固體電解質，通式如式I：Li_10?2xM_xGP₂S₁₂式I，式I中，x為0.1～0.5；M選自Ba和Ca中的一種；G選自Si、Ge和Sn中的一種。本發明提供的無機硫化物固體電解質具有較好的離子電導率。本發明還提供了一種無機硫化物固體電解質的制備方法，包括：將Li₂S、P₂S₅、GS₂和MS混合，得到混合物；將所述混合物進行燒結，得到無機硫化物固體電解質。

技術領域

本發明涉及固體電解質技術領域，尤其涉及一種無機硫化物固體電解質及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度高、使用壽命長的特點，自1991年投入市場以來一直備受矚目，在手機、筆記本電腦、電動工具、電動自行車等中小型電池領域應用廣泛，已經成為21世紀能源經濟中一個不可或缺的組成部分，然而鋰離子電池在汽車、儲能等大型電池領域應用還存在一些問題急需解決，其中安全問題是關鍵。

易揮發易燃易爆的有機電解液是引起鋰離子電池安全問題的主要因素。相比于液態鋰離子電池，全固態鋰離子電池在提高電池能量密度、拓寬工作溫度區間、延長使用壽命方而也有較大的發展空間：(1)固體電解質呈固體形態存在，使得單元內串聯制備12及24V的大電壓單體電池成為可能；(2)避免了漏液及腐蝕問題，且熱穩定性高，可以簡化電池外殼及冷卻系統模塊，使電池重量減輕，提高能量密度；(3)電化學窗口達5V以上，可以與高電壓電極材料進行匹配，提高功率密度及能量密度；(4)不必封裝液體，可以采用卷對卷方式大面積制造，提高生產效率。使用固體電解質除了在大型電池方具有顯著優勢外，在超微超薄電池領域也有相當大的潛力。

固體電解質包括聚合物固體電解質、無機固體電解質(包括氧化物固體電解質及硫化物固體電解質)，相對于聚合物固體電解質，無機固體電解質能夠在寬的溫度范圍內保持化學穩定性，這其中硫化物電解質是目前離子電導率最高的一類固體電解質，在鋰離子電池中應用前景較好。因此，研究開發高離子電導率的硫化物電解質一直是學術界及產業界關注的重點。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種無機硫化物固體電解質及其制備方法，本發明提供的無機硫化物固體電解質具有高的離子電導率、寬的電化學窗口、良好的界面接觸及優異的加工性能。

本發明提供了一種無機硫化物固體電解質，通式如式I：

Li_10-2xM_xGP₂S₁₂ 式I，

式I中，x為0.1～0.5；

M選自Ba和Ca中的一種；

G選自Si、Ge和Sn中的一種。

優選的，所述x為0.2～0.4。

本發明提供了一種上述技術方案所述的無機硫化物固體電解質的制備方法，包括：

將Li₂S、P₂S₅、GS₂和MS混合，得到混合物；

將所述混合物進行燒結，得到無機硫化物固體電解質；

所述GS₂中的G選自Si、Ge和Sn中的一種；

所述MS中的M選自Ba和Ca中的一種。

優選的，所述混合在氬氣手套箱中進行。

優選的，所述混合的方法為球磨，所述球磨的轉速為100～1000rpm，所述球磨的時間為1～40小時。

優選的，所述球磨后還包括：