[發(fā)明專利]一種硫化物固態(tài)電解質(zhì)及制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110711056.8
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113410515B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉延成;林堅業(yè)
• 申請（專利權(quán)）人: 高能時代（珠海）新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 肖薈萃

本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種硫化物固態(tài)電解質(zhì)及制備方法和應(yīng)用，該硫化物固態(tài)電解質(zhì)包括硫化物電解質(zhì)和鹵素氧化劑，鹵素氧化劑以晶格摻雜的方式摻入到硫化物電解質(zhì)的表層的晶格中。本發(fā)明通過鹵素氧化劑以晶格摻雜的方式摻入到硫化物電解質(zhì)的表層的晶格中，可以在硫化物電解質(zhì)的表層形成納米級別的氧化態(tài)包覆層，該硫化物固態(tài)電解質(zhì)的內(nèi)部離子電導(dǎo)率高，同時表層氧化態(tài)對正極穩(wěn)定性好，能夠提高與正極接觸的穩(wěn)定性，提高電池循環(huán)性能與壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種硫化物固態(tài)電解質(zhì)及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著高能量密度、高安全性的儲能系統(tǒng)的需求的日益增長，基于傳統(tǒng)可燃電解液的鋰離子電池受到了巨大的挑戰(zhàn)。全固態(tài)電池技術(shù)由于使用了不可燃的電解質(zhì)組件而受到廣泛關(guān)注。

目前，制備硫化物固態(tài)電解質(zhì)由于其與傳統(tǒng)正極材料(NCM811，NCM622，LiCoO₂等)之間的副反應(yīng)問題，阻礙了硫化物全固態(tài)電池的進(jìn)一步發(fā)展。

為解決上述問題，現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)主要采用正極包覆策略以隔絕電解質(zhì)與正極材料之間的直接接觸，從而抑制兩者之間的副反應(yīng)。但是該方案對正極材料的包覆原料，技術(shù)，設(shè)備等要求較高，且長期循環(huán)下難以避免電解質(zhì)與正極接觸而惡化電池壽命。

此外，現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)也有在電解質(zhì)合成時采用一定量的Li₂O或P₂O₅等來提高電解質(zhì)對正極材料的穩(wěn)定性，但是該方法會降低材料的本征穩(wěn)定性，長期循環(huán)不穩(wěn)定?，F(xiàn)有相關(guān)技術(shù)也有采用一些氧化物直接包覆硫化物電解質(zhì)，但是氧化物本身燒結(jié)溫度高，燒結(jié)難度大，并且難以實現(xiàn)電解質(zhì)的均勻包覆。同時氧化物質(zhì)地較軟，彈性模量較大，保護(hù)后的硫化物電解質(zhì)會與電解質(zhì)存在接觸不好的問題，降低正極與電解質(zhì)的接觸面積，提高正極界面阻抗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種硫化物固態(tài)電解質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的一個或多個技術(shù)問題，至少提供一種有益的選擇或創(chuàng)造條件。

本發(fā)明的第一方面提供一種硫化物固態(tài)電解質(zhì)。

具體的，一種硫化物固態(tài)電解質(zhì)，包括硫化物電解質(zhì)和鹵素氧化劑，所述鹵素氧化劑以晶格摻雜的方式摻入到所述硫化物電解質(zhì)的表層的晶格中。

優(yōu)選地，所述硫化物電解質(zhì)的表層的厚度小于等于50nm；所述鹵素氧化劑占所述硫化物電解質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5～5％。

優(yōu)選地，所述鹵素氧化劑占所述硫化物電解質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～3％。

優(yōu)選地，所述硫化物電解質(zhì)為Li₃PS₄、Li₄P₂S₆或Li_6-xPS_5-xY_x，其中Y為Cl、Br、I中的至少一種，x的范圍為0.5～2。

優(yōu)選地，所述硫化物電解質(zhì)的粒徑為0.5～5um。

優(yōu)選地，所述鹵素氧化劑為I₂、Cl₂或Br₂，優(yōu)選為I₂。I₂的氧化性相對較低，不會破壞硫化物電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)，而且I₂為固體，相比氣體的Cl₂或Br₂，更加容易控制反應(yīng)用量。

本發(fā)明的第二方面提供所述的硫化物固態(tài)電解質(zhì)的制備方法。

具體的，一種硫化物固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：

將所述硫化物電解質(zhì)和所述鹵素氧化劑混合，反應(yīng)，得到所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)。