用于制备LI-P-S产物和相应产物的新方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制备Li

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备LI
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P
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S产物和相应产物的新方法
[0001]本专利技术涉及一种用于制备Li
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P
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S产物的新方法，以及可通过所述方法获得的产物，以及其尤其作为固体电解质的用途。

技术介绍

[0002]锂电池由于其高能量和功率密度而被用于为便携式电子产品和电动汽车供电。传统的锂电池利用由溶解在有机溶剂中的锂盐组成的液体电解质。由于有机溶剂是可燃的，上述系统产生了安全问题。锂枝晶形成并通过液体电解质介质会导致短路并产生热量，从而造成事故，导致严重伤害。
[0003]不可燃的无机固体电解质为安全问题提供了解决方法。此外，它们的机械稳定性有助于抑制锂枝晶形成，防止自放电和发热问题，并延长电池的使用寿命。
[0004]固体硫化物电解质由于其高离子电导率和机械性能而对锂电池应用有利。这些电解质可以造粒并通过冷压附着到电极材料上，这消除了高温组装步骤的必要性。消除高温烧结步骤消除了在锂电池中使用锂金属阳极的挑战之一。
[0005]因此需要新的固体硫化物电解质。
[0006]Li7P3S
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是一种Li
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P
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S产物，具有非常高的Li+电导率(冷压后在25℃下1.4x10
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3 S cm
‑1)(Y.Seino,T.Ota,K.Takada,A.Hayashi,M.Tatsumisago,A sulphide lithium super ion conductor is superior to liquid ion conductors for use in rechargeable batteries[用于可充电电池时硫化锂超离子导体优于液态离子导体],Energy Environ.Sci.[能源与环境科学]7(2014)627
‑
631)。然而，直到今天，该产物是通过需要使用Li2S和P2S5作为试剂的工艺制备的，这些试剂在环境大气中在化学上不稳定。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种新的固体电解质，特别是包含Li7P3S
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。
[0008]本专利技术的另一个目的是提供一种用于制备Li
‑
P
‑
S产物如Li7P3S
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的新方法，而不需要单独使用Li2S和P2S5作为试剂。
[0009]本专利技术的另一个目的是提供一种用于制备Li
‑
P
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S产物如Li7P3S
11
的新方法，整个过程不需要在保护气氛中工作。
[0010]因此，本专利技术涉及一种制备Li
‑
P
‑
S产物的方法，该方法包括至少以下步骤：
[0011](a)将至少Li4P2S6、Li2S和硫混合以获得第一混合物；
[0012](b)将该第一混合物在惰性气氛中，在真空下或在H2S流下，并在足以产生该Li
‑
P
‑
S产物的温度下加热一段时间；以及
[0013](c)将该Li
‑
P
‑
S产物冷却并且任选地粉化。
[0014]这种方法是用于合成重要的固体硫化物电解质的新合成途径，特别是亚稳态玻璃陶瓷Li7P3S
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，它具有非常高的Li+电导率(如以上所提及的，冷压后在25℃下1.4x10
‑
3 S cm
‑1)。
[0015]与仅需要使用Li2S和P2S5作为试剂的现有反应途径相反，这些试剂在环境大气中
在化学上不稳定，该方法使用Li
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P
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S化合物(即Li4P2S6)作为用于合成另一种Li
‑
P
‑
S化合物(即上述Li7P3S
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)的试剂。这种特定反应的主要优点是它促进了在合成Li7P3S
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之前在干燥室中使用Li4P2S6作为储存材料的可能性，而常规试剂Li2S和P2S5需要储存在受保护的气氛中，例如Ar或N。
[0016]定义
[0017]贯穿本说明书，除非上下文以其他方式规定，词语“包含(comprise)”或“包括(include)”，或变体如“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“包括(includes)”、“包括(including)”应理解为是指包括所陈述的元素或方法步骤或者元素或方法步骤的组，但不排除任何其他元素或方法步骤或者元素或方法步骤的组。根据优选的实施例，词语“包含(comprise)”和“包括(include)”，以及它们的变体意指“仅由
……
组成”。
[0018]如在本说明书中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一个(a)”、“一种(an)”以及“该(the)”包括复数形式。术语“和/或”包括“和”、“或者”的含义并且也包括与该术语相连的要素的所有其他可能组合。
[0019]术语“在
…
之间”应理解为包括极限值。
[0020]本文可以以范围形式表示比率、浓度、量、以及其他数值数据。应理解仅是为了方便和简洁使用了这种范围形式并且应该灵活理解为不仅包括以范围的极限值明确地叙述的数值，而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子范围，就像明确叙述每个数值和子范围一样。例如，约120℃至约150℃的温度范围应理解为不仅包括明确叙述的约120℃至约150℃的极限值，而且包括子范围，如125℃至145℃、130℃至150℃等，以及在所指定的范围内的单个量，包括小数量，例如像122.2℃、140.6℃和141.3℃。
具体实施方式
[0021]因此，本专利技术的方法得到Li
‑
P
‑
S产物，即包含锂(Li)、磷(P)和硫(S)的产物。
[0022]根据实施例，该Li
‑
P
‑
S产物选自由以下组成的组：Li7P3S
11
、Li3PS4、Li7PS6和/或Li
9.6
P3S
12
。
[0023]更优选地，Li
‑
P
‑
S产物是Li7P3S
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。
[0024]如以上所提及的，根据本专利技术的方法的步骤(a)包括从Li4P2S6、Li2S和硫的第一混合物的制备。
[0025]这种步骤通过实施本领域技术人员熟知的常用手段来实现。
[0026]优选地，步骤(a)包括化学
‑
机械或机械化学反应。
[0027]然后，根据步骤(b)，将所述混合物在惰性气氛中，在真空下或在H2S流下，并在足以产生Li
‑
P
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S产物的温度下加热一段时间。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备Li
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P
‑
S产物的方法，该方法包括至少以下步骤：(a)将至少Li4P2S6、Li2S和硫混合以获得第一混合物；(b)将该第一混合物在惰性气氛中，在真空下或在H2S流下，并在足以产生该Li
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P
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S产物的温度下加热一段时间；以及(c)将该Li
‑
P
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S产物冷却并且任选地粉化。2.根据权利要求1所述的方法，其中，该Li
‑
P
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S产物选自由以下组成的组：Li7P3S
11
、Li3PS4、Li7PS6、和/或Li
9.6
P3S
12
。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该步骤(b)中的温度包括从150℃至600℃、优选地从180...

【专利技术属性】
技术研发人员：MD，
申请(专利权)人：法国国家科学研究中心皮卡第儒勒凡尔纳大学，
类型：发明
国别省市：