[發明專利]一種復合固態電解質及其制備方法與電池

有效

• 申請號: 202111544495.0
• 申請日: 2021-12-17
• 公開（公告）號: CN113937352B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 陳海偉;王文偉;趙文翔;朱盟;焦筱娟
• 申請（專利權）人: 北京理工大學深圳汽車研究院（電動車輛國家工程實驗室深圳研究院）
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/0525;C01G35/00;C01G25/00;C01G9/00
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 周建軍;彭家恩

一種復合固態電解質及其制備方法與電池，復合固態電解質包含鋰、鑭、鋯、M、氧、鹵族元素，M包含Zn、Mg、Mn、Cd中的至少一種，鹵族元素包含F、Cl、Br、I中的至少一種。該復合固態電解質具有較高的室溫電導率，較好的界面穩定性。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，具體涉及一種復合固態電解質及其制備方法與電池。

背景技術

對于鋰離子電池，為了得到較高的離子電導率，商業化的鋰離子電池普遍地使用液體有機電解液。但是，在鋰離子電池的實際使用過程中，有機液態電解質存在漏液、自燃的風險，存在安全隱患，限制了其在電動汽車和儲能領域的發展。而開發出高安全性能、高能量密度和高室溫電導率的鋰離子固態電解質，是迫在眉睫的挑戰。

常見的固態電解質類型中，鹵化物固態電解質具有較高的室溫離子電導率、高穩定性，和良好的耐濕性，如Li₃ErCl₆、Li₃YCl₆、Li₃YInCl₆等，但其較高的成本，也限制了其應用。

氧化物固態電解質主要包括NASICON型、鈣鈦礦型、Garnet型等，其中，Garnet型（鋰石榴石型）氧化物固態電解質具有較寬的潛在電化學窗口，良好的機械性能，成本低，空氣穩定性等特點，具有很大的吸引力。但是，其室溫電導率偏低，氧化物與電極界面接觸問題，也影響了氧化物電解質的廣泛應用。

現有的固態電解質存在室溫電導率低、穩定性差等問題。

發明內容

根據第一方面，在一實施例中，提供一種復合固態電解質，所述復合固態電解質包含鋰、鑭、鋯、M、氧、鹵族元素，M為Zn、Mg、Mn、Cd中的至少一種，鹵族元素為F、Cl、Br、I中的至少一種。

根據第二方面，在一實施例中，提供第一方面所述復合固態電解質的制備方法，包括：

氧化物混合步驟，包括將用于制備鋰石榴石型氧化物的原料混合，煅燒，制得鋰石榴石型氧化物；

鹵化物混合步驟，包括將鹵化物溶于溶劑中，得到鹵化物前驅體溶液，將所述鹵化物前驅體溶液與鋰石榴石型氧化物混合，干燥處理，去除溶劑；

煅燒步驟，包括將去除溶劑后的物料煅燒，制得所述復合固態電解質。

根據第三方面，在一實施例中，提供一種電池，包含第一方面所述復合固態電解質。

依據上述實施例的一種復合固態電解質及其制備方法與電池，使用鹵化物對鋰石榴石型氧化物進行改性，該復合固態電解質具有較高的室溫電導率，較好的界面穩定性。

在一實施例中，固態電解質在鍍鋰/剝鋰的過程中，極化較小，周期壽命較長，電化學穩定性好。

附圖說明

圖1為一種實施例的復合固態電解質及固態電池的制作流程圖。

圖2為鹵化物的X射線衍射圖。

圖3為氧化物固態電解質的X射線衍射圖。

圖4為氧化物固態電解質的掃描電鏡圖。

圖5為復合固態電解質的掃描電鏡圖。

圖6為實施例4中，0.5mA·cm^-2的電流密度下的時間-電壓穩定性曲線。

圖7為對比例1中，0.5mA·cm^-2的電流密度下的時間-電壓穩定性曲線。

具體實施方式