[發(fā)明專利]固體電解質(zhì)、包括固體電解質(zhì)的電化學電池、和制備固體電解質(zhì)的方法

在審

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• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112777578A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設計）人: 金泫錫;S.柳;李錫守;金素妍
• 申請（專利權(quán)）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: C01B25/08
• 分類號: C01B25/08;H01M10/052;H01M10/0562
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 金擬粲

本發(fā)明涉及固體電解質(zhì)、包括固體電解質(zhì)的電化學電池、和制備固體電解質(zhì)的方法。固體電解質(zhì)包括由式1表示的具有硫銀鍺礦晶體結(jié)構(gòu)的化合物，其中在式1中，M為Na、K、Fe、Mg、Ca、Ag、Cu、Zr、Zn、或其組合；X為Cl、I、或其組合；以及0≤x1，5≤(a+x)7，5≤a≤6，4≤b≤6，0(c+d)≤2，和(c/d)4。式1 Li_aM_xPS_bBr_cX_d。

對相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求在韓國知識產(chǎn)權(quán)局于2019年11月6日提交的韓國專利申請No.10-2019-0140946的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益、以及由其產(chǎn)生的所有權(quán)益，將其內(nèi)容全部通過引用引入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容涉及固體電解質(zhì)、包括所述固體電解質(zhì)的電化學電池、和制備所述固體電解質(zhì)的方法。

背景技術(shù)

近來，由于工業(yè)需求，具有高的能量密度和改善的安全性的電池的開發(fā)已變得日益重要。例如，鋰離子電池已被投入在汽車中、以及在信息相關(guān)設備和通信設備中的實際使用。安全防護在汽車領(lǐng)域中是特別重要的，因為所述防護涉及保護人類生命。

商業(yè)上可獲得的鋰離子電池使用含有可燃的有機溶劑的液體電解質(zhì)，且因此，存在當短路發(fā)生時過熱和著火的可能性。由于該原因，期望使用固體電解質(zhì)代替電解質(zhì)溶液的全固態(tài)電池。

當全固態(tài)二次電池不使用可燃的有機溶劑時，著火或爆炸的可能性可大大降低，即使是當短路發(fā)生時。因此，這樣的全固態(tài)二次電池可比使用液體電解質(zhì)的鋰離子電池顯著更安全。

用作全固態(tài)二次電池中的固體電解質(zhì)的基于硫化物的固體電解質(zhì)可具有優(yōu)異的離子傳導率。然而，基于硫化物的固體電解質(zhì)在高電位下具有差的氧化穩(wěn)定性，且因此，仍然存在對于具有改善的氧化穩(wěn)定性的固體電解質(zhì)的需要。

發(fā)明內(nèi)容

提供在高電壓下具有改善的氧化穩(wěn)定性的固體電解質(zhì)。

提供包括所述固體電解質(zhì)并且具有改善的循環(huán)特性的電化學電池。

提供制備所述固體電解質(zhì)的方法。

另外的方面將部分地在隨后的描述中闡明且部分地將由所述描述明晰。

根據(jù)一個方面，固體電解質(zhì)包括：具有硫銀鍺礦晶體結(jié)構(gòu)并且由式1表示的化合物，

式1

Li_aM_xPS_bBr_cX_d

其中，在式1中，

M為Na、K、Fe、Mg、Ca、Ag、Cu、Zr、Zn、或其組合；

X為Cl、I、或其組合；和

0≤x1，5≤(a+x)7，5≤a≤6，4≤b≤6，0(c+d)≤2，和(c/d)4。

根據(jù)一個方面，電化學電池包括：正極層；負極層；以及在所述正極層和所述負極層之間的固體電解質(zhì)層，其中所述固體電解質(zhì)層包括所述固體電解質(zhì)。

根據(jù)一個方面，制備固體電解質(zhì)的方法包括：提供包括磷(P)前體、硫(S)前體、溴(Br)前體、和X前體的前體混合物，其中所述X前體包括Cl、I、或其組合；使所述前體混合物反應以形成固體電解質(zhì)前體；和

在約200℃至約1000℃的溫度下熱處理所述固體電解質(zhì)前體以制備所述固體電解質(zhì)，

其中所述固體電解質(zhì)為具有硫銀鍺礦晶體結(jié)構(gòu)并且由式1表示的化合物

式1