[發(fā)明專利]電解質(zhì)制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310070421.0
• 申請(qǐng)日: 2023-01-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116002724A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊志;杜岳勇;朱駿昌;劉洋;潘星星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南恩捷前沿新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C01D15/00
• 分類號(hào): C01D15/00;C01B25/30;H01M10/0562;H01M10/0525
• 代理公司: 上海遠(yuǎn)同律師事務(wù)所 31307
• 代理人: 張翠芳

本發(fā)明提供一種電解質(zhì)制備方法，采用碳熱還原法合成低純度硫化鋰，此硫化鋰可不經(jīng)過(guò)提純，直接用于電解質(zhì)制備，硫化鋰與氯化鋰及五硫化二磷進(jìn)行預(yù)合金化，最終通過(guò)燒結(jié)取得性能優(yōu)異的電解質(zhì)，可以增強(qiáng)電解質(zhì)與氧化物正極界面接觸的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電解質(zhì)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋰離子全固態(tài)電池固態(tài)電解質(zhì)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的硫化物固態(tài)電解質(zhì)的合成以高純硫化鋰(即純度＞99.9％)為原料，硫化鋰的合成方法主要有機(jī)械球磨法、高溫高壓法、溶劑反應(yīng)法和碳熱還原法，但這四種方法都不能直接合成出高純硫化鋰，必需以醇類溶劑溶解過(guò)濾蒸發(fā)再結(jié)晶，然而這一步驟大大增加了硫化鋰的制造能耗和電解質(zhì)的生產(chǎn)成本，且，其所合成的電解質(zhì)與氧化物正極具有較強(qiáng)的界面反應(yīng)，不利用電池的穩(wěn)定循環(huán)。

為從本質(zhì)上解決鋰離子電池穩(wěn)定循環(huán)的問(wèn)題，直接采用碳熱還原法合成硫化鋰(純度＞85％)，其主要副產(chǎn)物為碳酸鋰，含有碳酸鋰的硫化鋰無(wú)需使用醇類溶劑溶解過(guò)濾蒸發(fā)再結(jié)晶進(jìn)行提純，可直接用于電解質(zhì)的合成，通過(guò)調(diào)控硫化鋰、五硫化二磷和氯化鋰的摩爾比，合成硫化物固態(tài)電解質(zhì)的同時(shí)原位合成磷酸鋰，磷酸鋰作為快離子導(dǎo)體和硫化物固態(tài)電解質(zhì)形成復(fù)合電解質(zhì)，得到的電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率達(dá)到3.5mS/cm以上，同時(shí)由于電解質(zhì)中氧化物的存在，可以增強(qiáng)電解質(zhì)與氧化物正極界面接觸的穩(wěn)定性，利用此電解質(zhì)裝配的全固態(tài)電池能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定循環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種電解質(zhì)的制備方法，采用碳熱還原法合成硫化鋰，并與氯化鋰及五硫化二磷進(jìn)行預(yù)合金化，最終通過(guò)燒結(jié)取得的電解質(zhì)，可以增強(qiáng)電解質(zhì)與氧化物正極界面接觸的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種電池，以上述方法所制成的電解質(zhì)，填充于正極片與負(fù)極片之間，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定循環(huán)。

為達(dá)成上述的第一目的，本發(fā)明提供一種電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括步驟：

添加一硫酸鋰與一碳材料進(jìn)行混合，形成一混合物；

以所述混合物進(jìn)行碳熱還原反應(yīng)，形成一硫化鋰；

以所述硫化鋰與一氯化鋰及一五硫化二磷進(jìn)行預(yù)合金化，產(chǎn)生一電解質(zhì)母粉；及

燒結(jié)所述電解質(zhì)母粉，產(chǎn)生一電解質(zhì)。

優(yōu)選的，所述硫化鋰中的碳酸鋰含量為0％-15％。

優(yōu)選的，所述硫化鋰純度為85％-100％。

優(yōu)選的，所述硫化鋰與所述五硫化二磷的摩爾比為5:1.01至5:1.1，且，所述硫化鋰與所述氯化鋰的摩爾比為5:2。

優(yōu)選的，所述硫酸鋰與碳材料的比例為1:1.5至1:2.5。

優(yōu)選的，所述碳材料為有機(jī)碳源和無(wú)機(jī)碳源中的至少一種。

優(yōu)選的，當(dāng)所述碳材料為有機(jī)碳源時(shí)，所述硫酸鋰與所述碳材料的比例為1:2到1:2.5，當(dāng)所述碳材料為無(wú)機(jī)碳源時(shí)，所述硫酸鋰與碳材料的比例為1:1.5至1:2。

優(yōu)選的，于添加一硫酸鋰與一碳材料進(jìn)行混合，形成一混合物的步驟中，所述硫酸鋰與所述碳材料以一濕法球磨程序進(jìn)行混合。

優(yōu)選的，所述濕法球磨程序的一介質(zhì)為甲醇、乙醇、乙二醇中的至少一種，且，所述濕法球磨程序的球磨轉(zhuǎn)速為150rpm-1000rpm，球料比為5:1至40:1，球磨時(shí)間1h-160h。

優(yōu)選的，于以所述硫化鋰與一氯化鋰及一五硫化二磷進(jìn)行預(yù)合金化，產(chǎn)生一電解質(zhì)母粉的步驟中，所述硫化鋰與所述氯化鋰及所述五硫化二磷以一干法球磨程序進(jìn)行預(yù)合金化。

優(yōu)選的，所述干法球磨程序的球磨轉(zhuǎn)速為150rpm-1000rpm，球料比為5:1至40:1，球磨時(shí)間1h-160h。