[發明專利]一種鉍摻雜硫銀鍺礦型硫化物固態電解質及其制備方法

有效

• 申請號: 202210461944.3
• 申請日: 2022-04-28
• 公開（公告）號: CN114709474B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 張希;朱金輝;陳振營
• 申請（專利權）人: 上海屹鋰新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/058;H01M10/0525
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 郭國中

本發明提供了一種新型鉍摻雜的硫銀鍺礦型固體電解質及其制備方法，鉍摻雜的硫銀鍺礦型固體電解質的化學通式為：Lisubgt;x/subgt;Bisubgt;y/subgt;Psubgt;1?y/subgt;Ssubgt;5/subgt;Cl，其中6x6.5,0y0.5。本發明的鉍摻雜的硫銀鍺礦型固體電解質具有良好的機械性能，具有優異的離子電導率、較好的電化學穩定性，且制備方法簡單易行，便于大規模工業化生產，可作為全固態鋰離子電池的一種較為理想的電解質材料。

技術領域

本發明屬于電池材料技術領域，涉及一種鉍摻雜硫銀鍺礦型硫化物固態電解質及其制備方法，具體涉及一種高電導率便于大規模生產可用于全固態鋰電池的固體電解質材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池目前已經占據了我國的電動汽車市場，也正在大規模應用于電網儲能市場，電池技術是解決目前能源問題的關鍵技術之一。在電動汽中，能量密度是動力電池性能的第一指標，而儲能電池則更看重成本與安全性。隨著電動車銷量的增長，自燃爆炸等安全事故發生的頻次也明顯增加，儲能電站同樣也發生了多起安全事故。安全性問題已經成為了阻礙鋰離子電池進一步應用和發展的關鍵性問題。安全性問題產生的主要原因是鋰離子電池中使用了易燃的有機電解液，其在電池發生短路熱失控時參與燃燒釋放大量的熱量。全固態電池借助固態電解質進行離子傳導，其相比傳統的液態電池不易燃、不揮發，電池的安全性得到大幅提高，因此得到了學術界和產業界的廣泛關注，被認為最有潛力的下一代鋰離子電池技術之一。

固態電解質是全固態電池的核心材料。目前大部分的固態電解質都有離子電導率不夠高、電化學窗口不夠穩定以及各種界面問題，這些問題使目前的全固態電池的綜合性能還無法滿足應用的需求，也沒有可以推出的市場化產品。(目前已有部分半固態的市場化產品)在目前所報道的無機固態電解質中，硫化物電解質因為其最高的離子電導率和良好的機械性能而備受關注。但Li₂S、P₂S₅等鋰硫體系的缺點是易水解，氧化而導致其化學穩定性差，長期穩定性和循環性都難以保證從而制約鋰硫固體電解質的應用。因此有必要探索一種離子導電率高，化學穩定性好的固體電解質材料。

發明內容

本發明針對現有技術的以上缺陷或改進需求，提供了一種鉍摻雜硫銀鍺礦型硫化物固態電解質及其制備方法，是一種新型的鉍摻雜的硫銀鍺礦型固態電解質的制備方法。

本發明的目的是通過以下方案實現的：

本發明提供了一種鉍摻雜硫銀鍺礦型硫化物固態電解質，化學式為Li_xBi_yP_1-yS₅Cl，其中6x6.5,0y0.5。

優選地，所述鉍摻雜的硫銀鍺礦型硫化物固態電解質中，6.1≤x≤6.4。

優選地，所述鉍摻雜的硫銀鍺礦型硫化物固態電解質中，0.05≤y≤0.2。

Bi取代后產生了更大的單位晶胞結構，使Li⁺位點產生空位，提高Li⁺的擴散和材料的導電性。x,y值過小不足以引起S^2-陰離子位點紊亂，Li⁺位點產生空位，達不到最優的電導率。x,y值過大其煅燒成本增加，然而電導率變化微乎其微。

本發明還提供了一種鉍摻雜硫銀鍺礦型硫化物固態電解質的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

步驟1、按照通式：Li_xBi_yP_1-yS₅Cl，稱取化學計量比的Li₂S、P₂S₅、Bi₂S₃、LiCl；