本發(fā)明屬于固態(tài)電解質(zhì)，具體涉及一種硫化物固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的硫銀鍺礦型固態(tài)電解質(zhì)具有較高的離子電導(dǎo)率，但其難以在空氣氣氛下穩(wěn)定存在，暴露于空氣會產(chǎn)生有毒氣體h2s，同時離子電導(dǎo)率衰減；含o的硫銀鍺礦型固態(tài)電解質(zhì)能夠改善空氣穩(wěn)定性，但通過球磨+燒結(jié)工藝制備的硫銀鍺礦型固態(tài)電解質(zhì)的離子導(dǎo)率，相比無o摻雜，衰減明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種硫化物固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法與應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

2、為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

3、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種硫化物固態(tài)電解質(zhì)，所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)為含氧固態(tài)電解質(zhì)，所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)的化學(xué)式為li6psaobx，其中，x選自f、cl、br、i中的任意一種，且滿足a+b=5，a/b≥4，b>0。

4、本發(fā)明實(shí)施例還提供了前述的硫化物固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其包括：

5、在保護(hù)性氣氛中，將鋰源、p源、s源、o源與鹵素源進(jìn)行預(yù)混，之后進(jìn)行高壓固相反應(yīng)，制得硫化物固態(tài)電解質(zhì)。

6、本發(fā)明實(shí)施例還提供了前述的硫化物固態(tài)電解質(zhì)在制備鋰電池正極或鋰離子電池中的用途。

7、本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種鋰電池正極，其包括正極活性材料及固態(tài)電解質(zhì)；其中，所述固態(tài)電解質(zhì)包括前述的硫化物固態(tài)電解質(zhì)。

8、本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種鋰離子電池，其包括正極、負(fù)極及中間層；其中，所述中間層包括前述的硫化物固態(tài)電解質(zhì)，所述正極包括前述的鋰電池正極。

9、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

10、（1）本發(fā)明提供的硫化物固態(tài)電解質(zhì)中采用o元素替代s元素，極性增加，與p5+、li+結(jié)合能力更強(qiáng)，起到穩(wěn)定硫化物固態(tài)電解質(zhì)的作用，避免發(fā)生分解，從而提升其空氣、水穩(wěn)定性；

11、（2）傳統(tǒng)的氧取代會使硫化物固態(tài)電解質(zhì)的彈性模量提高，電子電導(dǎo)率降低，前者不利于硫化物固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極界面的接觸，后者會增大電池內(nèi)阻，傳統(tǒng)的球磨、燒結(jié)工藝，使得硫化物顆粒生長至熱穩(wěn)定狀態(tài)，而本申請采用的高壓扭轉(zhuǎn)處理，通過高剪切和大塑性變形，實(shí)現(xiàn)非熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)的樣品，這改善了上述彈性模量增大、電子電導(dǎo)率降低引起的電池性能衰減的問題。

技術(shù)特征：

1.一種硫化物固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于：所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)為含氧固態(tài)電解質(zhì)，所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)的化學(xué)式為li6psaobx，其中，x選自f、cl、br、i中的任意一種，且滿足a+b=5，a/b≥4，b>0。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化物固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于：所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)具有球形或類球形的結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化物固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于：所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)的平均粒徑d50<1?μm；

4.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的硫化物固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，具體包括：在保護(hù)性氣氛中，采用三維混料裝置將鋰源、p源、s源、o源與鹵素源進(jìn)行預(yù)混，獲得預(yù)混料；其中，所述三維混料裝置采用的轉(zhuǎn)速為500~5000rpm，時間為5~10h。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，具體包括：在保護(hù)性氣氛中，將預(yù)混所獲物料置于高壓扭轉(zhuǎn)裝置中進(jìn)行高壓扭轉(zhuǎn)處理，從而制得所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)；其中，所述高壓扭轉(zhuǎn)處理采用的壓力為50~200mpa，轉(zhuǎn)動頻率為10~100hz，時間為1~3h。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述鋰源包括li2o、lix、li2s、lioh、li2co3中的任意一種或多種的組合；

8.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的硫化物固態(tài)電解質(zhì)在制備鋰電池正極或鋰離子電池中的用途。

9.一種鋰電池正極，其特征在于，包括正極活性材料及固態(tài)電解質(zhì)；其中，所述固態(tài)電解質(zhì)包括權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的硫化物固態(tài)電解質(zhì)。

10.一種鋰離子電池，其特征在于，包括正極、負(fù)極及中間層；其中，所述中間層包括權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的硫化物固態(tài)電解質(zhì)，所述正極包括權(quán)利要求9所述的鋰電池正極。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種硫化物固態(tài)電解質(zhì)及其制備方法與應(yīng)用。所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)為含氧固態(tài)電解質(zhì)，所述硫化物固態(tài)電解質(zhì)的化學(xué)式為Li<subgt;6</subgt;PS<subgt;a</subgt;O<subgt;b</subgt;X，其中，X選自F、Cl、Br、I中的任意一種，且滿足a+b=5，a/b≥4，b>0。本發(fā)明提供的硫化物固態(tài)電解質(zhì)中采用O元素替代S元素，極性增加，與P<supgt;5+</supgt;、Li<supgt;+</supgt;結(jié)合能力更強(qiáng)，起到穩(wěn)定硫化物固態(tài)電解質(zhì)的作用，避免發(fā)生分解，從而提升其空氣、水穩(wěn)定性；同時本發(fā)明采用高壓扭轉(zhuǎn)處理，通過高剪切和大塑性變形，實(shí)現(xiàn)了非熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)的樣品，改善了彈性模量增大、電子電導(dǎo)率降低引起的電池性能衰減的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：楊成林,王泓蛟,李子坤,黃友元
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市貝特瑞新能源技術(shù)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5