本发明专利技术提供了一种超薄硫化物固体电解质层的制备方法，包括以下步骤：a)将反应溶液加入到溶剂中，再依次加入硫化物固体电解质和盐酸多巴胺进行混合，得到聚多巴胺包覆的硫化物固体电解质浆料；b)将步骤a)得到的聚多巴胺包覆的硫化物固体电解质浆料进行干燥，冷却后得到聚多巴胺包覆的硫化物固体电解质粉末；c)将步骤b)得到的聚多巴胺包覆的硫化物固体电解质粉末进行压片，得到超薄硫化物固体电解质层。与现有技术相比，本发明专利技术提供的制备方法能够较好地提高硫化物固体电解质的粘结性，得到具有较高离子电导率的超薄硫化物固体电解质层，从而实现高能量密度全固态储能器件的制备；该制备方法工艺简单、易控、重复性高且成本低。低。
【技术实现步骤摘要】
一种超薄硫化物固体电解质层及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及全固态储能器件
，更具体地说，是涉及一种超薄硫化物固体电解质层及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]商业化锂离子电池目前已经被广泛应用于交通、通讯、便携式电子产品及电动工具等领域，并正在扩大其在大型存储领域。但目前商业化锂离子电池使用的有机电解液易泄露，易燃烧爆炸，带来极大的安全隐患。同时，枝状生长的金属锂很容易刺穿液态电池中的隔膜，导致电池短路，引发电池失效甚至爆炸，限制了金属锂在液态锂离子电池中的使用，使液态电池电池能量密度的提高受到限制。无机固体电解质不易燃、温度适应性强、具有较强的机械性能可有效阻隔锂枝晶等优点，能从根本上解决液态电解质的安全问题，同时简化电池结构，降低制作成本，提高电池的循环寿命和能量密度。
[0003]无机固体电解质中，硫化物固体电解质具有离子电导率高，机械加工性能好，制备简单等优点。目前用于全固态电池的硫化物固体电解质层，主要采用直接压制硫化物固体电解质粉末的方法制备，由于硫化物粉末间粘结性较差，该方法得到的固体电解质层相对较厚(0.5～1毫米)，难以实现高能量密度电池的制备；且目前用于全固态电池的硫化物固体电解质层较脆、柔韧性差，易开裂导致电池失效；目前通过脉冲激光沉积和化学气相沉积可以制备硫化物电解质薄层，但该技术价格非常昂贵且产量低，在实际生产中难以应用。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种超薄硫化物固体电解质层及其制备方法和应用，本专利技术提供的制备方法工艺简单、易控、重复性高且成本低，能够制备得到具有较高离子电导率的超薄硫化物固体电解质层，从而实现高能量密度全固态储能器件的制备。
[0005]本专利技术提供了一种超薄硫化物固体电解质层的制备方法，包括以下步骤：
[0006]a)将反应溶液加入到溶剂中，再依次加入硫化物固体电解质和盐酸多巴胺进行混合，得到聚多巴胺包覆的硫化物固体电解质浆料；
[0007]b)将步骤a)得到的聚多巴胺包覆的硫化物固体电解质浆料进行干燥，冷却后得到聚多巴胺包覆的硫化物固体电解质粉末；
[0008]c)将步骤b)得到的聚多巴胺包覆的硫化物固体电解质粉末进行压片，得到超薄硫化物固体电解质层。
[0009]优选的，步骤a)中所述反应溶液选自哌啶、3-哌啶甲醇、4-哌啶甲醇和1-甲酰哌啶中的一种或多种。
[0010]优选的，步骤a)中所述溶剂选自乙醇、异丙醇、正丁醇、甲苯、氯苯、乙酸乙酯、丁酸丁酯、正庚烷和环己酮中的一种或多种。
[0011]优选的，步骤a)中所述硫化物固体电解质包括式I通式硫化物固体电解质、式I通式硫化物固体电解质的改性物、式II通式硫化物固体电解质和式II通式硫化物固体电解质
的改性物中的一种或多种；
[0012]所述式I通式硫化物固体电解质的改性物优选选自阴阳离子取代、掺杂或空位调控的式I通式硫化物固体电解质；
[0013]所述式II通式硫化物固体电解质的改性物优选选自阴阳离子取代、掺杂或空位调控的式II通式硫化物固体电解质；
[0014]xLi
a
B
·
yC
c
D
d
·
zP2S5ꢀꢀ
式I；
[0015]式I中，0≤x<100，0≤y<100，0≤z<100，a＝1或2，c＝1或2，d＝1、2或5，B为S、Cl、Br或I，C为Li、Si、Ge、P、Sn或Sb，D为Cl、Br、I、O、S或Se；
[0016]rNa
p
E
e
·
sM
m
N
n
·
tJ
j
Q
q
·
uV
ꢀꢀ
式II；
[0017]式II中，0≤r<100，0≤s<100，0≤t<100，0≤u<100，p＝1或2，e＝0、1、2或5，m＝1或2，n＝0、1、2或5，j＝1或2，q＝0、1、2或5，E为S、Cl、Br或I，M为P、Sb、Se、Ge、Si或Sn，N为P、Sb、Se、Ge、Si或Sn，J为P、Sb、Se、Ge、Si或Sn，Q为P、Sb、Se、Ge、Si或Sn，V为S或P，且E和V中至少有一个为S。
[0018]优选的，步骤a)中所述反应溶液、溶剂、硫化物固体电解质和盐酸多巴胺的质量比为1：(5～100)：(0.5～10)：(0.1～10)。
[0019]优选的，步骤a)中所述混合的温度为10℃～100℃，时间为0.1h～12h。
[0020]优选的，步骤b)中所述干燥的温度为40℃～100℃，时间为1h～48h。
[0021]优选的，步骤c)中所述压片的压力为50MPa～500MPa，温度为10℃～500℃。
[0022]本专利技术还提供了一种超薄硫化物固体电解质层，包括至少一层采用上述技术方案所述的制备方法制备得到的超薄硫化物固体电解质层；
[0023]所述超薄硫化物固体电解质层的厚度为1μm～500μm，电导率为10-6
S
·
cm-1
～10-1
S
·
cm-1
。
[0024]本专利技术还提供了一种全固态储能器件，由固体电解质层和电极组装而成，所述固体电解质层为上述技术方案所述的超薄硫化物固体电解质层。
[0025]本专利技术提供了一种超薄硫化物固体电解质层的制备方法，包括以下步骤：a)将反应溶液加入到溶剂中，再依次加入硫化物固体电解质和盐酸多巴胺进行混合，得到聚多巴胺包覆的硫化物固体电解质浆料；b)将步骤a)得到的聚多巴胺包覆的硫化物固体电解质浆料进行干燥，冷却后得到聚多巴胺包覆的硫化物固体电解质粉末；c)将步骤b)得到的聚多巴胺包覆的硫化物固体电解质粉末进行压片，得到超薄硫化物固体电解质层。与现有技术相比，本专利技术提供的制备方法采用特定工艺步骤及条件，能够较好地提高硫化物固体电解质的粘结性，得到具有较高离子电导率的超薄硫化物固体电解质层，从而实现高能量密度全固态储能器件的制备；同时，本专利技术提供的制备方法工艺简单、易控、重复性高，并且原料广泛易得，成本低，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]本专利技术提供了一种超薄硫化物固体电解质层的制备方法，包括以下步骤：
[0028]a)将反应溶液加入到溶剂中，再依次加入硫化物固体电解质和盐酸多巴胺进行混合，得到聚多巴胺包覆的硫化物固体电解质浆料；
[0029]b)将步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超薄硫化物固体电解质层的制备方法，包括以下步骤：a)将反应溶液加入到溶剂中，再依次加入硫化物固体电解质和盐酸多巴胺进行混合，得到聚多巴胺包覆的硫化物固体电解质浆料；b)将步骤a)得到的聚多巴胺包覆的硫化物固体电解质浆料进行干燥，冷却后得到聚多巴胺包覆的硫化物固体电解质粉末；c)将步骤b)得到的聚多巴胺包覆的硫化物固体电解质粉末进行压片，得到超薄硫化物固体电解质层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述反应溶液选自哌啶、3-哌啶甲醇、4-哌啶甲醇和1-甲酰哌啶中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述溶剂选自乙醇、异丙醇、正丁醇、甲苯、氯苯、乙酸乙酯、丁酸丁酯、正庚烷和环己酮中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述硫化物固体电解质包括式I通式硫化物固体电解质、式I通式硫化物固体电解质的改性物、式II通式硫化物固体电解质和式II通式硫化物固体电解质的改性物中的一种或多种；所述式I通式硫化物固体电解质的改性物优选选自阴阳离子取代、掺杂或空位调控的式I通式硫化物固体电解质；所述式II通式硫化物固体电解质的改性物优选选自阴阳离子取代、掺杂或空位调控的式II通式硫化物固体电解质；xLi
a
B
·
yC
c
D
d
·
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式I；式I中，0≤x<100，0≤y<100，0≤z<100，a＝1或2，c＝1或2，d＝1、2或5，B为S、Cl、Br或I，C为Li、Si、Ge、P、Sn或Sb，D为Cl、Br、I、O、S或Se；rNa
p
E
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·
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m
N
【专利技术属性】
技术研发人员：姚霞银，刘高瞻，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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