[發明專利]一種復合固態電解質材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010081728.7
• 申請日: 2020-02-06
• 公開（公告）號: CN111180789B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 王輝;胡龍;胡仁宗;朱敏;曾美琴
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/052
• 代理公司: 北京嘉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11687
• 代理人: 楊波

本發明公開了一種復合固態電解質材料及其制備方法和應用，該復合固態電解材料由硼氫化鋰、碘化鋰、硫化錳復合而成；所述硫化錳的質量與所述硼氫化鋰和所述碘化鋰質量之和的百分比為5％～15％。本發明提供的固態電解質具有優良的離子電導率，其在室溫下的離子電導率比硼氫化鋰高出約4個數量級，并具有一定的電化學穩定性和熱穩定性。

技術領域

本發明屬于固態電解質材料領域，具體涉及一種復合固態電解質材料及其制備方法和應用。

背景技術

因以液態有機物為電解質的電池存在著安全隱患，人們開始提出采用無機物固態電解質來代替易燃的有機液相電解質。

目前，復合固態電解質硼氫化鋰引起了關注。因硼氫化鋰在390K溫度附近會發生從正交相(低溫相)到六方相(高溫相)的相結構轉變，此過程硼氫化鋰的離子電導率從10^-7S/cm迅速提升至10^-3S/cm，從而使得硼氫化鋰存在應用到復合固態電解質材料中的潛力，而硼氫化鋰在室溫過程較差的離子電導率會限制了其在復合固態電解質材料中的應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種復合固態電解質材料，旨在解決硼氫化鋰在室溫過程中離子電導率較差的問題。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

第一方面，本發明提供一種復合固態電解質材料，所述復合固態電解質材料由硼氫化鋰、碘化鋰、硫化錳復合而成；

所述硫化錳的質量與所述硼氫化鋰和所述碘化鋰質量之和的百分比為5％～15％。

本發明提供的復合固態電解質材料，以硼氫化鋰為主體原料，硼氫化鋰具有重量輕，耐高溫，晶界電阻低，并適用于各種材料處理的優點，為了改善硼氫化鋰在室溫時離子電導率較差的缺點，本發明利用碘化鋰對硼氫化鋰的固溶作用，通過碘離子來取代部分的硼氫化根離子(BH4^-)，使得硼氫化鋰在室溫下也能夠保持六方相結構；并通過摻雜硫化錳，使得在電解質體系中產生更多空位，拓寬鋰離子的傳輸通道，從而有效提高復合固態電解質材料的離子電導率。本發明提供的復合固態電解質材料在室溫下的離子電導率比硼氫化鋰高出約4個數量級，并具有一定的電化學穩定性和熱穩定性。

第二方面，本發明提供一種復合固態電解質材料的制備方法，包括：

準備硼氫化鋰和碘化鋰；

準備硫化錳，所述硫化錳的質量與所述硼氫化鋰和所述碘化鋰質量之和百分比為5％～15％；

在氣氛中的含氧量和含水量符合預設條件下，將混合好的所述硼氫化鋰、所述碘化鋰和所述硫化錳進行研磨。

本發明提供的復合固態電解質材料的制備方法中，通過將準備好的硼氫化鋰、碘化鋰與硫化錳在含氧量和含水量符合預設條件的氣氛下進行混合研磨，其中硫化錳的質量與硼氫化鋰和碘化鋰質量之和的百分比為5％～15％。本發明提供的技術方案通過簡單的工藝流程、在較短的時間內即可以獲取到具有優良的離子電導率和一定的電化學穩定性和熱穩定性的復合固態電解質材料。

第三方面，本發明提供如第一方面所述復合固態電解質材料在制備固態電池電解質中的應用，將第一方面所述的固態電解質材料進行了電池組裝和測試，實現了電極材料在該固態電解質材料下長時間的進行充放電循環，證明了該復合固態電解質材料可以被應用于制備固態電池電解質中。

附圖說明

圖1為實施例1、實施例2、實施例3、實施例4和實施例5分別制備的復合固態電解質材料的X射線衍射譜圖；

圖2為實施例1、實施例2、實施例3、實施例4和實施例5分別制備的復合固態電解質材料的離子電導率隨溫度變化曲線；

圖3為實施例6和實施例7分別制備的復合固態電解質材料的X射線衍射譜圖；