锂离子固体导电材料及其制备方法技术

描述了一种对锂离子具有离子电导性的固体材料，一种制备所述固体材料的方法，所述固体材料作为电化学电池的固体电解质的用途，一种选自电化学电池的正极、负极和隔膜的固体结构，以及一种包含该固体结构的电化学电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子固体导电材料及其制备方法描述了一种对锂离子具有离子电导性的固体材料，一种制备所述固体材料的方法，所述固体材料作为电化学电池的固体电解质的用途，一种选自电化学电池的正极、负极和隔膜的固体结构，以及一种包含所述固体结构的电化学电池。由于全固态锂电池组的广泛使用，对具有高锂离子电导率的固体电解质的需求日益增加。该固体电解质的一个重要类别是组成为Li6PS5X(X＝Cl，Br)的材料，其具有硫银锗矿结构。然而，所述Li-硫银锗矿的合成是全固态合成，涉及长时间反应性研磨(通常是球磨)前体，随后热处理。细节参见例如EP2197795。球磨工艺消耗大量的能量和时间，在体积和时间方面具有低产率，并且使得合成难以放大。最近，Yubchi等(ACSAppl.EnergyMater.，DOI：10.1021/acsaem.8b00280，出版日(网络)：2018年7月11日)描述了一种方法，其中将通过球磨以常规方式获得的组成为Li6PS5X(X＝Cl，Br，I)的硫银锗矿型材料在干燥氩气气氛下溶于醇中。将制备的溶液以2℃分钟-1加热，然后在80、150或200℃下真空干燥3小时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.以根据通式(I)的摩尔比包含Li、P、S、O，以及选自Cl、Br和I中的一种或多种的固体材料：/nLi

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180823 EP 18190512.61.以根据通式(I)的摩尔比包含Li、P、S、O，以及选自Cl、Br和I中的一种或多种的固体材料：
LiaPSbOcXdYe(I)
其中：
X和Y不同且选自Cl、Br和I，
a为4.5-7.5，优选为5.4-6.5，
b为3.0-5.4，优选为3.0-5，更优选为3.9-4.9，
c为0.1-2，优选为0.2-1.6，更优选为0.4-1.3，
b+c为4.4-6，优选为4.6-5.8，
d为0-1.6，优选为0-1.5，
e为0-1.6，优选为0-1.5，
d+e为0.4-1.8，优选为0.5-1.7，更优选为0.9-1.7，
b+c+d+e为4.8-7.6，优选为5.5-6.7，
并且优选a＝3+2(b+c-4)+d+e。


2.根据权利要求1的固体材料，其中：
b/c之比为1.5-40，优选为3-20。


3.根据权利要求1或2的固体材料，其中：
X为Cl且Y为Br，
d+e为0.9-1.7，
且d/e之比为1:4至4:1。


4.根据前述权利要求中任一项的固体材料，其中：
(b+c)/(d+e)之比为2.8-5.2。


5.根据前述权利要求中任一项的固体材料，其中：
所述固体材料包含由结晶相组成的级分，
其中所述结晶相之一具有硫银锗矿结构，其中优选地，具有硫银锗矿相的所述结晶相占由结晶相组成的级分的总重量的70％或更高。


6.根据权利要求1-5中任一项的固体材料，其中：
所述固体材料包含结构单元PS43-和结构单元PO43-，其中优选地，结构单元PS43-的量与结构单元PO43-的量之间的比例为30:1至1.5:1，优选为15:1至3:1。


7.根据权利要求1-6中任一项的固体材料，
其中所述固体材料具有1mS/cm或更大的离子电导率。


8.制备如权利要求1-7中任一项所定义的固体材料的方法，所述方法包括以下工艺步骤：
a)提供前体：
(1)式(II)的化合物：
Li3PS4(II)；和/或
摩尔比为2.7:1至3.3:1，优选为2.9:1至3.1:1的Li2S和P2S5的混合物，
(2)Li2S，
(3)一种或多种选...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·阿德尔曼，J·库利施，P·哈特曼，L·纳扎尔，周来东，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，滑铁卢大学，
类型：发明
国别省市：德国;DE