[發明專利]固態電解質的制備方法、固態電解質及鋰電池

在審

• 申請號: 202111196223.6
• 申請日: 2021-10-14
• 公開（公告）號: CN113948765A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 甄玉花;賈子龍;耿紅霞;薛慶忠;邢偉
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）;清華大學
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/052
• 代理公司: 北京友聯知識產權代理事務所(普通合伙) 11343
• 代理人: 尚志峰;王淑梅

本發明提供了一種固態電解質的制備方法、一種固態電解質和一種鋰電池。固態電解質的制備方法包括：將Li₂S、P₂S₅和Bi₂Se₃按照摩爾比80:(10～19)：(1～10)進行混合，得到預混合物；將預混合物加工為片體；對片體進行熱處理，得到固態電解質。通過將Li₂S、P₂S₅和Bi₂Se₃按照摩爾比80:(10～19)：(1～10)進行混合，并經過一系列加工工序得到固態電解質，提高了固態電解質的穩定性。并且，過渡金屬硒化物Bi₂Se₃中Bi的摻入提高載流子濃度同時使晶體結構進一步膨脹，進而提高鋰離子傳輸速率，進而提高固態電解質的電導率。

技術領域

本發明屬于固態電解質材料制備技術領域，具體而言，涉及一種固態電解質的制備方法、一種固態電解質和一種鋰電池。

背景技術

現有技術中，硫基固態電解質因其原材料Li2S本身的不穩定性，使電解質化學穩定性極差(尤其在濕度環境下)，硫基固態電解質的SEM(Scanning Electron Microscope，電鏡掃描檢測)表征圖如圖1所示，整個制備過程條件極為苛刻。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術或相關技術中存在的技術問題之一。

為此，本發明的第一方面提出了一種固態電解質的制備方法。

本發明的第二方面提出了一種固態電解質。

本發明的第三方面提出了一種鋰電池。

有鑒于此，本發明的第一方面提出了一種固態電解質的制備方法，包括：將Li₂S、P₂S₅和Bi₂Se₃按照摩爾比80:(10～19)：(1～10)進行混合，得到預混合物；將預混合物加工為片體；對片體進行熱處理，得到固態電解質。

本發明提供的固態電解質的制備方法，首先將Li₂S、P₂S₅和Bi₂Se₃按一定的比例進行混合，具體地，混合比例為80:(10～19)：(1～10)。

可以理解地，固態電解質因其原材料Li₂S本身的不穩定性，使固態電解質的化學穩定性極差，從而導致其制備過程的條件較為嚴苛。為了提高固態電解質的化學穩定性，在固態電解質中加入了過渡金屬硒化物Bi₂Se₃，大半徑原子Se可以拓寬鋰離子傳輸通道且有利于降低Li⁺同陰離子的靜電作用，進而減少對其的束縛作用，同時形成S-Se環結構使體系更加穩定，從而提高了固態電解質的穩定性。

進一步地，過渡金屬硒化物Bi₂Se₃中Bi的摻入提高載流子濃度同時使晶體結構進一步膨脹，進而提高鋰離子傳輸速率，進而提高固態電解質的電導率。

在獲得Li₂S、P₂S₅和Bi₂Se₃混合后的預混合物之后，對預混合物進行加工，得到片體。具體地，Li₂S、P₂S₅和Bi₂Se₃混合之后，為了使預混合物能夠進一步成為玻璃陶瓷態，對預混合物進行高壓處理，使其成為片體。