[發(fā)明專利]一種固體電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011146644.3
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112271322A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳少杰;王磊;黃海強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/0525;C01B25/08
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)智匯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發(fā)明涉及一種固體電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用，所述固體電解質(zhì)為Li_7?xPS_6?xM_x，其中，0x≤2，M為鹵素原子。本發(fā)明所述固體電解質(zhì)的鋰離子電導(dǎo)率較高，原因在于鹵素提供了鋰離子傳輸?shù)亩嗑S通道，增加了鋰離子的活動空間，導(dǎo)致了鋰離子電導(dǎo)率的提高。當(dāng)0x≤2時，由于鹵素元素的摻雜取代，拓寬了晶體的鋰離子傳輸通道，所得固體電解質(zhì)的鋰離子電導(dǎo)率進(jìn)一步得以提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，尤其涉及一種固體電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)，全球范圍內(nèi)出現(xiàn)了嚴(yán)重的環(huán)境污染、傳統(tǒng)化石能源日益匱乏的能源危機(jī)等生態(tài)問題，已經(jīng)日益成為制約人類社會可持續(xù)發(fā)展的突出問題。因此，當(dāng)務(wù)之急是加速開發(fā)和利用綠色清潔能源，建立高效、安全、經(jīng)濟(jì)和清潔的能源體系，降低傳統(tǒng)工業(yè)和汽車對化石能源的依賴，實(shí)現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。

電化學(xué)儲能技術(shù)對于太陽能、風(fēng)能等間歇式清潔可再生能源的利用至關(guān)重要，同時也是零排放純電動汽車的核心。因此，開發(fā)高效、安全、容量大、服役壽命長，且能在使用時穩(wěn)定釋放能量的儲能裝置具有重要意義。鋰離子電池因其能量密度高、使用壽命長等特點(diǎn)被視為最具競爭力的電化學(xué)儲能技術(shù)之一。

CN105140560A公開了一種對金屬鋰穩(wěn)定的鋰離子固體導(dǎo)體及其制備方法以及一種全固態(tài)鋰二次電池，該發(fā)明提供了一種如式(I)所示的鋰離子固體導(dǎo)體材料，(100-x)(yLi₂S·zP₂S₅)·xM，式(I)中：0x≤40，y:z＝3:1；M為鹵化鋰。該發(fā)明向硫化物電解質(zhì)中引入鹵化鋰化合物提供了鋰離子傳輸?shù)亩嗑S通道，增加了其活動空間，導(dǎo)致了鋰離子電導(dǎo)率的提高。

CN110444806A公開了一種硫化物固體電解質(zhì)前驅(qū)體溶液及其制備方法和應(yīng)用，該發(fā)明所述固體電解質(zhì)前驅(qū)體溶液包括摩爾比處于(70:30)-(80:20)的比例區(qū)間的Li₂S和P₂S₅，以及作為溶劑的乙腈和至少一種其他非質(zhì)子極性溶劑，其中所述硫化物固體電解質(zhì)前驅(qū)體溶液為以乙腈作為溶劑，具有1:1～1:2名義摩爾比的Li₂S和P₂S₅的溶液，與以所述其他非質(zhì)子極性溶劑作為溶劑的多硫化鋰溶液的均一混合液相。

CN109671976A公開了一種針狀硫化物類固體電解質(zhì)的制備方法，該發(fā)明所述方法包括：制備包含有機(jī)溶劑、Li₂S、P₂S₅和LiCl的固體電解質(zhì)混合物；通過在30-60℃的溫度下攪拌固體電解質(zhì)混合物22-26h，從而合成固體電解質(zhì)。制備過程中，以80-120rpm的轉(zhuǎn)速第一次攪拌固體電解質(zhì)5-10min，第一次攪拌之后，再以250-300rpm的轉(zhuǎn)速第二次攪拌，接著真空干燥12-24h，最后在350-550℃下熱處理1-5h，從而獲得針狀硫化物類固體電解質(zhì)。

然而，現(xiàn)有鋰離子電池由于采用易燃有機(jī)液體電解質(zhì)，存在泄漏、腐蝕、燃燒乃至爆炸等安全隱患。目前，隨著動力電池、智能電網(wǎng)儲能等技術(shù)的發(fā)展，鋰離子電池的安全性能要求被進(jìn)一步提高。

因此，制備一種具有較高鋰離子電導(dǎo)率的固態(tài)電解質(zhì)是使全固態(tài)鋰二次電池得到實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種固體電解質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用，所述固體電解質(zhì)具有較高鋰離子電導(dǎo)率。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種固體電解質(zhì)，所述固體電解質(zhì)如式Ⅰ所示：

Li_7-xPS_6-xM_x式Ⅰ；