固态电解质的制备方法、固态电解质及锂电池技术

本发明专利技术提供了一种固态电解质的制备方法、一种固态电解质和一种锂电池。固态电解质的制备方法包括：将Li2S、P2S5和Bi2Se3按照摩尔比80:(10～19)：(1～10)进行混合，得到预混合物；将预混合物加工为片体；对片体进行热处理，得到固态电解质。通过将Li2S、P2S5和Bi2Se3按照摩尔比80:(10～19)：(1～10)进行混合，并经过一系列加工工序得到固态电解质，提高了固态电解质的稳定性。并且，过渡金属硒化物Bi2Se3中Bi的掺入提高载流子浓度同时使晶体结构进一步膨胀，进而提高锂离子传输速率，进而提高固态电解质的电导率。电解质的电导率。电解质的电导率。

【技术实现步骤摘要】
固态电解质的制备方法、固态电解质及锂电池


[0001]本专利技术属于固态电解质材料制备
，具体而言，涉及一种固态电解质的制备方法、一种固态电解质和一种锂电池。

技术介绍

[0002]现有技术中，硫基固态电解质因其原材料Li2S本身的不稳定性，使电解质化学稳定性极差(尤其在湿度环境下)，硫基固态电解质的SEM(Scanning Electron Microscope，电镜扫描检测)表征图如图1所示，整个制备过程条件极为苛刻。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0004]为此，本专利技术的第一方面提出了一种固态电解质的制备方法。
[0005]本专利技术的第二方面提出了一种固态电解质。
[0006]本专利技术的第三方面提出了一种锂电池。
[0007]有鉴于此，本专利技术的第一方面提出了一种固态电解质的制备方法，包括：将Li2S、P2S5和Bi2Se3按照摩尔比80:(10～19)：(1～10)进行混合，得到预混合物；将预混合物加工为片体；对片体进行热处理，得到固态电解质。
[0008]本专利技术提供的固态电解质的制备方法，首先将Li2S、P2S5和Bi2Se3按一定的比例进行混合，具体地，混合比例为80:(10～19)：(1～10)。
[0009]可以理解地，固态电解质因其原材料Li2S本身的不稳定性，使固态电解质的化学稳定性极差，从而导致其制备过程的条件较为严苛。为了提高固态电解质的化学稳定性，在固态电解质中加入了过渡金属硒化物Bi2Se3，大半径原子Se可以拓宽锂离子传输通道且有利于降低Li
+
同阴离子的静电作用，进而减少对其的束缚作用，同时形成S
‑
Se环结构使体系更加稳定，从而提高了固态电解质的稳定性。
[0010]进一步地，过渡金属硒化物Bi2Se3中Bi的掺入提高载流子浓度同时使晶体结构进一步膨胀，进而提高锂离子传输速率，进而提高固态电解质的电导率。
[0011]在获得Li2S、P2S5和Bi2Se3混合后的预混合物之后，对预混合物进行加工，得到片体。具体地，Li2S、P2S5和Bi2Se3混合之后，为了使预混合物能够进一步成为玻璃陶瓷态，对预混合物进行高压处理，使其成为片体。
[0012]在将预混合物加工为片体之后，对片体进行热处理，以得到玻璃陶瓷态的固态电解质。可以理解地，在高温状态下，物质活性较高，易发生氧化反应。因此，需要保证片体的热处理环境中，氧气和水分的含量都保持极低的状态，以使片体能够在完成热处理的同时不发生氧化反应，保持性能稳定。
[0013]通过将Li2S、P2S5和Bi2Se3按照摩尔比80:(10～19)：(1～10)进行混合，并经过一系列加工工序得到固态电解质，提高了固态电解质的稳定性。并且，过渡金属硒化物Bi2Se3中Bi的掺入提高载流子浓度同时使晶体结构进一步膨胀，进而提高锂离子传输速率，进而提
高固态电解质的电导率。
[0014]根据本专利技术上述的检测装置，还可以具有以下附加技术特征：
[0015]在上述技术方案中，进一步地，将Li2S、P2S5和Bi2Se3按照摩尔比80:(10～19)：(1～10)进行混合后，还包括：对Li2S、P2S5和Bi2Se3的混合物进行一次分解，以得到预混合物。
[0016]在该技术方案中，将Li2S、P2S5和Bi2Se3按照比例混合后，混合物的状态并非我们想要得到的玻璃陶瓷态，并且各个物质没有均匀地混合在一起。为了得到玻璃陶瓷态的固态电解质，以及提高将Li2S、P2S5和Bi2Se3混合的均匀程度，对Li2S、P2S5和Bi2Se3的混合物进行一次分解，使三种物质能够均匀地混合在一起，得到预混合物。
[0017]通过对对Li2S、P2S5和Bi2Se3的混合物进行一次分解，提高了Li2S、P2S5和Bi2Se3混合的均匀程度，并且分解后所得到的预混合物形态便于后续对玻璃陶瓷态固态电解质的制备。
[0018]在上述技术方案中，进一步地，一次分解具体为：对Li2S、P2S5和Bi2Se3的混合物进行研磨，研磨时间为30min至60min。
[0019]在该技术方案中，一次分解的具体方式为，对Li2S、P2S5和Bi2Se3的混合物进行研磨，将Li2S、P2S5和Bi2Se3的混合物分解为颗粒状的粉末，粉末状态的Li2S、P2S5和Bi2Se3混合物可以充分地混合在一起，提高了混合均匀程度。进一步地，研磨时间为30min至60min，既能保证对Li2S、P2S5和Bi2Se3的混合物的研磨充分，又能避免加工时间过长，提高加工效率。
[0020]可以理解地，在研磨过程中，混合物的温度升高，易发生氧化反应。因此，需要保证混合物的研磨环境中，氧气和水分的含量都保持极低的状态，以使混合物能够在完成研磨的同时不发生氧化反应，保持性能稳定。具体地，水分含量低于0.01ppm，氧气含量低于0.01ppm。
[0021]通过对Li2S、P2S5和Bi2Se3的混合物进行研磨，使Li2S、P2S5和Bi2Se3的混合物分解为颗粒状的粉末，提高了混合均匀程度，粉末状态的混合物便于后续的加工操作。
[0022]在上述技术方案中，进一步地，将预混合物加工为片体，具体包括：对预混合物进行二次分解，得到预混合物粉料；对预混合物粉料进行压制，得到片体。
[0023]在该技术方案中，将预混合物加工为片体，首先对预混合物进行二次分解，得到预混合物粉料。具体地，在得到粉末状态的预混合物后，为了使预混合物在下一步的压制中所得到的片体质量更好，需要提升预混合物的粉末细致程度。因此，在得到预混合物粉料后，对预混合物再进行二次分解，得到颗粒更加细小的预混合物粉料。
[0024]在得到预混合物粉料后，对预混合物粉料进行压制，使粉末颗粒在压力作用下聚合在一起，以形成片体。
[0025]通过对预混合物进行二次分解，提升了预混合物的粉末细致程度，有利于提升后续压制中形成的片体质量。
[0026]在上述技术方案中，进一步地，二次分解具体为：按照第一预设参数对预混合物进行球磨，球磨时间为15h至30h。
[0027]在该技术方案中，二次分解的具体方式为，按照第一预设参数对于混合物进行球磨，以对粉末状的预混合物更进一步地粉碎，使粉末的颗粒更为细小，以便于后续对预混合物粉料进行压制，提高片体的质量。在对预混合物进行球磨之前，先设置好第一预设参数，按照第一预设参数执行球磨过程，使球磨后形成的预混合物粉料可以满足加工需求。具体
地，球磨时间为15h至30h。
[0028]通过将二次分解的方式设置为球磨，对粉末状的预混合物更进一步地粉碎，使粉末的颗粒更为细小，以便于后续对预混合物粉料进行压制，提高片体的质量。
[0029]在上述技术方案中，进一步地，第一预设参数具体为：球磨转速范围为300rpm至600rpm，球料比范围为(50～120)：1。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态电解质的制备方法，其特征在于，包括：将Li2S、P2S5和Bi2Se3按照摩尔比80:(10～19)：(1～10)进行混合，得到预混合物；将所述预混合物加工为片体；对所述片体进行热处理，得到所述固态电解质。2.根据权利要求1所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，所述将Li2S、P2S5和Bi2Se3按照摩尔比80:(10～19)：(1～10)进行混合后，还包括：对所述Li2S、所述P2S5和所述Bi2Se3的混合物进行一次分解，以得到所述预混合物。3.根据权利要求2所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，所述对Li2S、P2S5和Bi2Se3的混合物进行一次分解，以得到预混合物，具体为：对所述Li2S、所述P2S5和所述Bi2Se3的混合物进行研磨，研磨时间为30min至60min，以得到预混合物。4.根据权利要求1所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，所述将所述预混合物加工为片体，具体包括：对所述预混合物进行二次分解，得到预混合物粉料；对所述预混合物粉料进行压制，得到所述片体。5.根据权利要求4所述的固态电解质的...

【专利技术属性】
技术研发人员：甄玉花，贾子龙，耿红霞，薛庆忠，邢伟，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：