[發(fā)明專利]一種復(fù)合型固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法和全固態(tài)電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010670267.7
• 申請日: 2020-07-13
• 公開（公告）號: CN113937345A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡屹偉;郭姿珠
• 申請（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/058;H01M10/052
• 代理公司: 北京英創(chuàng)嘉友知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11447
• 代理人: 耿超

本公開涉及一種復(fù)合型固態(tài)電解質(zhì)，該復(fù)合型固態(tài)電解質(zhì)包括氧化物玻璃態(tài)電解質(zhì)基體和分散在所述氧化物玻璃態(tài)電解質(zhì)基體中的硫化物玻璃態(tài)電解質(zhì)微珠。該復(fù)合型固態(tài)電解質(zhì)玻璃可以同時兼顧高強度、高穩(wěn)定性以及高離子電導(dǎo)率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及鋰離子電池領(lǐng)域，具體地，涉及一種復(fù)合型固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法和全固態(tài)電池。

背景技術(shù)

隨著電動汽車的快速發(fā)展，高能量密度的鋰金屬電池受到越來越多的關(guān)注。但是在傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)中，鋰金屬不穩(wěn)定的沉積過程以及枝晶生長會引發(fā)一系列的安全問題，這也嚴重阻礙了鋰金屬負極的發(fā)展。相比于液體電解質(zhì)，固態(tài)電解質(zhì)可以將鋰金屬負極和高壓正極匹配做成更高能量密度的全固態(tài)鋰電池電池(ASSLBs)。

現(xiàn)有的固態(tài)電解質(zhì)玻璃多為氧化物固態(tài)電解質(zhì)和硫化物固態(tài)電解質(zhì)，但是每一種固態(tài)電解質(zhì)玻璃都有其優(yōu)點也有其固有缺陷，比如氧化物固態(tài)電解質(zhì)具有較高的機械強度、空氣中穩(wěn)定，但是其離子電導(dǎo)率很低；而硫化物固態(tài)電解質(zhì)離子電導(dǎo)率高，但其在空氣中不穩(wěn)定，強度較低，更容易破裂。

因此尋找一種兼顧高強度、高可加工性、高離子電導(dǎo)率和高空氣中穩(wěn)定性的固態(tài)電解質(zhì)是固態(tài)電池發(fā)展過程中的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的目的在于提供穩(wěn)定性強、離子電導(dǎo)率高的固態(tài)電解質(zhì)。

為了實現(xiàn)上述目的，本公開的第一個方面提供了一種復(fù)合型固態(tài)電解質(zhì)，該復(fù)合型固態(tài)電解質(zhì)包括氧化物玻璃態(tài)電解質(zhì)基體和分散在所述氧化物玻璃態(tài)電解質(zhì)基體中的硫化物玻璃態(tài)電解質(zhì)微珠。由于復(fù)合型固態(tài)電解質(zhì)主體為氧化物玻璃態(tài)電解質(zhì)，所以其主體電解質(zhì)在空氣中穩(wěn)定且強度較高，經(jīng)過硫化物玻璃態(tài)電解質(zhì)復(fù)合修飾后，氧化物玻璃態(tài)電解質(zhì)主體內(nèi)嵌入硫化物玻璃態(tài)電解質(zhì)微珠，由于硫化物玻璃態(tài)電解質(zhì)具有較高的離子電導(dǎo)率，其在氧化物玻璃態(tài)電解質(zhì)主體內(nèi)起到提高離子電導(dǎo)率的作用，使該復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)玻璃形成類似微晶玻璃的結(jié)構(gòu)，在這里提高離子電導(dǎo)率的不是微晶而是硫化物玻璃微珠。最終該結(jié)構(gòu)使該復(fù)合型固態(tài)電解質(zhì)玻璃同時兼顧高強度、高穩(wěn)定性以及高離子電導(dǎo)率。

可選地，所述硫化物玻璃態(tài)電解質(zhì)微珠的直徑為1nm-5μm；優(yōu)選為50-500nm。

可選地，相對于100重量份的所述復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，所述硫化物玻璃態(tài)電解質(zhì)微珠的含量為0.01-20重量份；優(yōu)選為1-5重量份。

可選地，所述氧化物玻璃態(tài)電解質(zhì)基體選自磷酸鹽玻璃態(tài)電解質(zhì)、硅酸鹽玻璃態(tài)電解質(zhì)、硼酸鹽玻璃態(tài)電解質(zhì)和反鈣鈦礦玻璃態(tài)電解質(zhì)中的至少一種；所述硫化物玻璃態(tài)電解質(zhì)微珠選自硫代硅酸鹽玻璃態(tài)電解質(zhì)和/或硫代磷酸鹽玻璃態(tài)電解質(zhì)；

優(yōu)選的，所述氧化物玻璃態(tài)電解質(zhì)基體選自磷酸鹽玻璃態(tài)電解質(zhì)；所述硫化物玻璃態(tài)電解質(zhì)微珠選自硫代硅酸鹽玻璃態(tài)電解質(zhì)。

可選地，所述氧化物玻璃態(tài)電解質(zhì)基體中含有鹵素，所述鹵素為氟、氯、溴和碘中的至少一種。

本公開的第二個方面提供了一種復(fù)合型固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，該方法包括以下步驟：

S1、將氧化物玻璃態(tài)電解質(zhì)與硫化物玻璃態(tài)電解質(zhì)混合研磨得到第一混合物料；

S2、將所述第一混合物料進行熔融處理和淬冷處理；所述熔融處理包括前期高溫處理和后期降溫處理。

可選地，所述氧化物玻璃態(tài)電解質(zhì)基體可以選自磷酸鹽玻璃態(tài)電解質(zhì)、硅酸鹽玻璃態(tài)電解質(zhì)、硼酸鹽玻璃態(tài)電解質(zhì)和反鈣鈦礦玻璃態(tài)電解質(zhì)中的至少一種；所述硫化物玻璃態(tài)電解質(zhì)可以選自硫代硅酸鹽玻璃態(tài)電解質(zhì)和/或硫代磷酸鹽玻璃態(tài)電解質(zhì)；優(yōu)選的，所述氧化物玻璃態(tài)電解質(zhì)基體可以選自磷酸鹽玻璃態(tài)電解質(zhì)；所述硫化物玻璃態(tài)電解質(zhì)可以選自硫代硅酸鹽玻璃態(tài)電解質(zhì)。

可選地，所述氧化物玻璃態(tài)電解質(zhì)和所述硫化物玻璃態(tài)電解質(zhì)的質(zhì)量比為1：0.01-0.25，優(yōu)選為1：0.01-0.05。