一种含卤化锂原位析出相的锂硫银锗矿型固态电解质及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及新能源材料技术领域，具体涉及一种含卤化锂原位析出相的锂硫银锗矿型固态电解质及其制备方法和应用。该电解质是由阳离子M对锂硫银锗矿化合物进行掺杂而得，其中，所述阳离子M的离子半径大于磷的离子半径。该电解质通过高能球磨诱导具有大离子半径的阳离子M(具体可以是Al、Si、Sc、Y、Zr)占据P位，实现P位的掺杂，形成一系列新型的阳离子M掺杂的锂硫银锗矿硫化物电解质材料，由此提高卤素X在晶粒内部的均匀分布，避免在晶粒表面形成LiX包覆层；亚稳态的卤素X原子伴随Li原子原位析出LiX微粒，弥散分布在晶界处，极大地抑制了金属锂在电解质内部的沉积生长，大幅提升抑制锂枝晶能力，使得全固态电池能够在大电流密度下工作。工作。工作。

【技术实现步骤摘要】
一种含卤化锂原位析出相的锂硫银锗矿型固态电解质及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及新能源材料
，具体涉及一种含卤化锂原位析出相的锂硫银锗矿型固态电解质及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，新能源汽车、绿色能源和智能电网等行业发展迅速，人们对于能量密度大、安全性高的电池的需求越来越迫切，传统的液态锂离子电池使用易燃易爆的有机电解质，安全性问题日益突出，逐渐成为了制约锂离子电池发展的关键性问题。
[0003]与液态电池不同，全固态电池具有更好的热稳定性、并且不存在泄露、易挥发、易燃、易爆等安全隐患。采用固态电解质取代电解液，发展全固态电池，是解决电池安全问题的有效的途径，有望广泛应用于电动汽车、储能电站、分布式储能等领域。
[0004]硫化物固态电解质材料具有离子电导率高、机械延展性好、使用温度范围广等优势，商业前景广泛。但是，锂的不均匀沉积以及锂枝晶生长问题，是目前硫化物电解质存在的共性问题，很大程度限制了由其构成的全固态电池的大倍率快速充放电和金属锂负极的使用(物理学报2020，69，228206)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含卤化锂原位析出相的锂硫银锗矿型固态电解质，其特征在于，该电解质是由阳离子M对锂硫银锗矿化合物进行掺杂而得，其中，所述阳离子M的离子半径大于磷的离子半径。2.如权利要求1所述的含卤化锂原位析出相的锂硫银锗矿型固态电解质，其特征在于，该电解质包括具有氯基的锂硫银锗矿固态电解质和具有溴基的锂硫银锗矿固态电解质；所述具有氯基的锂硫银锗矿固态电解质的化学通式为Li
7+2a
‑
c
P1‑
a
Al
a
S6‑
b
‑
c
O
b
F
g
Cl
c
‑
g
或Li
7+d
‑
f
P1‑
d
Si
d
S6‑
e
‑
f
O
e
Cl
f
；所述具有溴基的锂硫银锗矿固态电解质的化学通式为Li
7+2a
‑
c
P1‑
a
Sc
a
S6‑
b
‑
c
O
b
Br
c
、Li
7+2a
‑
c
P1‑
a
Y
a
S6‑
b
‑
c
O
b
Br
c
或Li
7+d
‑
f
P1‑
d
Zr
d
S6‑
e
‑
f
O
e
Br
f
；其中，在所述化学通式中，a的取值范围为0.05≤a≤0.45；b的取值范围为0.001≤b≤0.2；c的取值范围为1.3≤c≤1.7；d的取值范围为0.05≤d≤0.45；e的取值范围为0.001≤e≤0.2；f的取值范围为1.3≤f≤1.7；g的取值范围为0≤g≤0.6。3.如权利要求2所述的含卤化锂原位析出相的锂硫银锗矿型固态电解质，其特征在于，在所述化学通式中，a的取值范围为0.1≤a≤0.4；b的取值范围为0.05≤b≤0.15；c的取值范围为1.4≤c≤1.5；d的取值范围为0.1≤d≤0.4；e的取值范围为0.05≤e≤0.15；f的取值范围为1.4≤f≤1.5；g的取值范围为0.2≤g≤0.4。4.如权利要求2所述的含卤化锂原位析出相的锂硫银锗矿型固态电解质，其特征在于，所述具有氯基的锂硫银锗矿固态电解质是由Al的化合物或Si的化合物掺杂Li
y
PS6‑
z
Cl
z
锂硫银锗矿化合物而得；所述具有溴基的锂硫银锗矿固态电解质是由Sc的化合物、Y的化合物或Zr的化合物掺杂Li
y
PS6‑
z
Br
z
锂硫银锗矿化合物而得；其中，y的取值范围为5.3≤y≤5.7；z的取值范围为1.3≤z≤1.7。5.如权利要求4所述的含卤化锂原位析出相的锂硫银锗矿型固态电解质，其特征在于，由Al的化合物掺杂Li
y
PS6‑
z
Cl
z
锂硫银锗矿化合物而得的所述具有氯基的锂硫银锗矿固态电解质的通式为Li
7+2a
‑
c
P1‑
a
Al
a
S6‑
b
‑
c
O
b
F
g
Cl
c
‑
g
，其中，所述Al的化合物为AlCl3、Al2O3、Al2S3、AlF3中的一种或多种；由Si的化合物掺杂Li
y
PS6‑
z
Cl
z
锂硫银锗...

【专利技术属性】
技术研发人员：张隆，宋瑞丰，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：