硫化物电解质材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种硫化物电解质材料，所述硫化物电解质材料的通式为Li6PS5X1

【技术实现步骤摘要】
硫化物电解质材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电池领域，特别是一种硫化物电解质材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]固态电池，是一种使用固体电极和固体电解液的电池，是目前可以同步解决液态锂离子电池安全隐患和能量密度低的最佳方案之一。在固态电池中，固态电解质材料可以直接起到电解液和隔膜的作用，故而固态电池成功的关键在于制备合适的固态电解质材料。合适的固态电解质材料在室温下锂离子电导率高，且具有机械强度高，不含易燃、易腐蚀成分，不存在泄露问题，稳定性能好等优点。
[0003]固体电解质按照其化学组成通常分为以下三类：聚合物固态电解质、无机型固态电解质和有机
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无机复合固态电解质；其中，无机固态电解质包括晶态固体电解质(陶瓷电解质)和非晶态固体电解质(玻璃态电解质)，玻璃态电解质中又以硫化物玻璃电解质发展最快，如Li2S
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SiS2、Li2S
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P2S5和Li2S
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B2S3等体系。在传统的固态电解质材料中，硫系化合物固体电解质也是与液态电解液的电化学性能最为相近的固态电解质，其离子电导率较高、电化学窗口宽等。然而，硫系化合物固体电解质的稳定性较差，对湿度敏感，极易吸水发生反应，产生毒性H2S气体，极大限制了其应用。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术提供了一种硫化物电解质材料，可有效提高硫化物电解质的湿度稳定性。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下。
[0006]一种硫化物电解质材料，所述硫化物电解质材料的通式为Li6PS5X1
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xAgX2
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yB2O3；其中，X1选自氯离子、溴离子和碘离子中的一种，X2选自氯离子、溴离子、氟离子、碘离子和硫酸根离子中的一种；0＜x≤0.5，0≤y≤0.5。
[0007]在其中一些实施例中，在硫化物电解质材料中，0＜x≤0.2，0＜y≤0.2。
[0008]在其中一些实施例中，在硫化物电解质材料中，所述X1选自氯离子、溴离子和碘离子中的一种。
[0009]在其中一些实施例中，在硫化物电解质材料中，0.05≤x≤0.2，0.02≤y≤0.1。
[0010]在其中一些实施例中，在硫化物电解质材料中，y与x的比值为1:(1～10)。
[0011]在其中一些实施例中，在硫化物电解质材料中，y与x的比值为1:(1～4)。
[0012]一种硫化物电解质材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013]按照上述的硫化物电解质材料的组成和比例提供原料；所述原料包括Li6PS5X1或者制备Li6PS5X1所需的原料以及AgX2和B2O3；当y＝0时，所述原料不含有B2O3；
[0014]将所述原料混合，烧结。
[0015]在其中一些实施例中，在硫化物电解质材料的制备方法中，所述烧结的温度为300℃～600℃，烧结的时间为3h～30h。
[0016]一种电解质，包含有如上所述的硫化物电解质材料。
[0017]一种电池，包括正极、负极和设于所述正极与所述负极之间的固态电解质，所述固态电解质包含如上所述的硫化物电解质材料。
[0018]与现有技术相比较，本专利技术的硫化物电解质材料具有如下有益效果：
[0019]本专利技术的硫化物电解质材料，包括硫银锗矿型硫化物电解质和掺杂于硫银锗矿型硫化物电解质中的掺杂剂，其中掺杂剂包括含有银离子的掺杂剂AgX2和氧化硼；通过在硫银锗矿型硫化物电解质掺杂特定比例的掺杂剂AgX2，该掺杂剂AgX2中含有空轨道的Ag离子，能够与硫银锗矿型硫化物中含有孤对电子的硫原子形成配位键，如此提高了硫化物电解质材料的结构稳定性；进一步掺杂特定比例的氧化硼，氧化硼中的B元素可以提高电解质体系的空隙数量，从而能够促使银离子获得较高的掺杂含量，较高的银离子含量又进一步稳定了S原子，从而提高电解质材料的湿度稳定性和电导率的综合性能。
具体实施方式
[0020]以下结合具体实施例对本专利技术的硫化物电解质材料及其制备方法和应用作进一步详细的说明。本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术公开内容理解更加透彻全面。
[0021]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0022]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0023]本专利技术实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本专利技术实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本专利技术实施例说明书公开的范围之内。具体地，本专利技术实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
[0024]本专利技术一实施方式提供了一种硫化物电解质材料，硫化物电解质材料的通式为Li6PS5X1
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xAgX2
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yB2O3；其中，0＜x≤0.5，0≤y≤0.5，X1选自氯离子、溴离子和碘离子中的一种，X2选自氯离子、溴离子、氟离子、碘离子和硫酸根离子中的一种。
[0025]上述硫化物电解质材料包括硫银锗矿型硫化物电解质Li6PS5X1和掺杂于硫银锗矿型硫化物电解质中的掺杂剂AgX2；进一步选择性还掺杂氧化硼B2O3。
[0026]可以理解，在其中一些示例中，在硫化物电解质材料中，可掺杂AgX2一种，也可掺杂AgX2和氧化硼两种。
[0027]本申请的专利技术人经过大量研究发现，通过在硫银锗矿型硫化物电解质中掺杂特定比例的掺杂剂AgX2，该掺杂剂AgX2中含有空轨道的Ag离子，能够与硫银锗矿型硫化物电解质中含有孤对电子的硫原子形成配位键，如此提高了硫化物电解质材料的结构稳定性，进而使得硫化物电解质材料的湿度稳定性有效提高。进一步掺杂特定比例的氧化硼，氧化硼
中的B元素可以提高电解质体系的空隙数量，从而能够促使银离子获得较高的掺杂含量，从而提高电解质材料的湿度稳定性和电导率的综合性能。
[0028]可以理解，x指的是Li6PS5X1的摩尔量为1时，AgX2与Li6PS5X1的摩尔比，y指的是Li6PS5X1的摩尔量为1时，氧化硼B2O3与Li6PS5X1的摩尔比。
[0029]在其中一些示例中，在硫化物电解质材料中，掺杂剂AgX2与硫银锗矿型硫化物电解质Li6PS5X1的摩尔比不大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫化物电解质材料，其特征在于，所述硫化物电解质材料的通式为Li6PS5X1
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xAgX2
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yB2O3；其中，X1选自氯离子、溴离子和碘离子中的一种，X2选自氯离子、溴离子、氟离子、碘离子和硫酸根离子中的一种；0＜x≤0.5，0≤y≤0.5。2.如权利要求1所述的硫化物电解质材料，其特征在于，0＜x≤0.2，0＜y≤0.2。3.如权利要求2所述的硫化物电解质材料，其特征在于，0.05≤x≤0.2，0.02≤y≤0.1。4.如权利要求1～3任一项所述的硫化物电解质材料，其特征在于，y与x的比值为1:(1～10)。5.如权利要求4所述的硫化物电解质材料，其特征在于，y与x的比值为1:(1～4)。6.一种硫化物电...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢普，梁世硕，袁康，文佳琪，吴林斌，
申请(专利权)人：昆山宝创新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：