硫化物固态电解质的制备方法技术

本发明专利技术涉及固态电解质技术领域，尤其是涉及一种硫化物固态电解质的制备方法。硫化物固态电解质的制备方法，包括如下步骤：硫化物固态电解质前驱体在保护气氛下进行至少两次电磁波处理；所述硫化物固态电解质前驱体的制备包括：将硫化物固态电解质原料进行混合球磨处理。本发明专利技术的硫化物固态电解质的制备方法，区别于传统的熔融淬火工艺，通过电磁波进行至少两次处理，无需加热到高温，通过材料对不同频率电磁波的吸收特性，能够简单快速的得到均匀、电导率高的硫化物固态电解质。电导率高的硫化物固态电解质。电导率高的硫化物固态电解质。

【技术实现步骤摘要】
硫化物固态电解质的制备方法


[0001]本专利技术涉及固态电解质
，尤其是涉及一种硫化物固态电解质的制备方法。

技术介绍

[0002]固态电池因具有更高能量密度、安全性而受到越来越多的关注，而硫化物固态电解质因离子电导率高、组成变化范围宽、原料成本较低廉而成为研发重点。
[0003]硫化物固态电解质的制备方法主要包括熔融淬冷、液相法以及球磨法。常用原料包含硫化锂、五硫化磷等对水汽及空气非常敏感的物质，因而制备过程需在惰性气氛保护下进行。其中，液相法适合大规模生产，但制备的硫化物电解质表现出较差的离子电导率，这主要是由于制备过程中存在残留的有机分子。球磨法反应前体能够很好地混合，通过退火处理，机械球磨法制备的硫化物的离子电导率和结晶度得到改善，但这种方法对于实际生产并不实用。熔融淬冷法操作简单，非常适合于制备玻璃硫化物电解质，但需要较高的操作温度，容易产生杂质，得到的材料的结晶度也很难控制。因此，开发一种适于规模化生产、且能够保证硫化物固态电解质性能的制备工艺对于硫化物固态电解质的发展具有重要意义。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供硫化物固态电解质的制备方法，以解决现有技术中存在的不适于规模化生产及硫化物固态电解质性能不佳等技术问题。
[0006]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0007]硫化物固态电解质的制备方法，包括如下步骤：
[0008]硫化物固态电解质前驱体在无水无氧条件下进行至少两次电磁波处理；所述硫化物固态电解质前驱体的制备包括：将硫化物固态电解质原料进行混合球磨处理。
[0009]本专利技术采用特定频率电磁波方式对硫化物固态电解质前驱体进行处理，随着硫化物对电磁波的响应，瞬间产热，可明显看到原物料混合物颜色变化，得到玻璃陶瓷态的硫化物固态电解质。本专利技术的制备方法，适于规模化生产，并且得到的硫化物固态电解质具有优异的离子电导率等。
[0010]在本专利技术的具体实施方式中，所述电磁波处理的频率为0.8～30GHz；单次电磁波处理的时间为0.5～30min。
[0011]在本专利技术的具体实施方式中，所述硫化物固态电解质前驱体的制备包括：将硫化物固态电解质原料进行混合球磨处理，再粉碎过筛后，压制成型得到所述硫化物固态电解质前驱体。
[0012]在本专利技术的具体实施方式中，所述混合球磨处理的条件包括：转速为150～1000rpm，球料比为(1～50)﹕1，球磨时间为1～50h。
[0013]在本专利技术的具体实施方式中，在所述混合球磨处理期间，每间隔0.5～1h进行刮料处理。
[0014]在本专利技术的具体实施方式中，所述粉碎过筛的粒径为20～1000目。
[0015]在本专利技术的具体实施方式中，所述压制成型的条件包括：压力为0.1～300MPa。
[0016]在本专利技术的具体实施方式中，在相邻两次电磁波处理之间还包括对电磁波处理后的物料进行粉碎过筛处理，再压制成型得到块状前驱体。
[0017]在本专利技术的具体实施方式中，所述硫化物固态电解质原料包括二元组分体系、三元组分以上体系中的任一种。
[0018]在本专利技术的具体实施方式中，所述硫化物固态电解质原料为二元组分体系时，包括P2S5、SiS2和B2S3中的任一种以及Li2S。
[0019]在本专利技术的具体实施方式中，所述硫化物固态电解质原料为三元组分体系时，包括二元组分体系的原料和掺杂成分；所述掺杂成分选自M2S
a
、Li
b
M
’
O
c
和LiA中的任一种；其中，M为Ge、Sn或Si，a为2、3或4；M
’
为Si、B、Ge或P，b和c满足2c
‑
b＝3或4或5，且b和c均为整数；A为Cl、Br或I。
[0020]在本专利技术的具体实施方式中，所述硫化物固态电解质原料为四元组分体系时，包括Li2S、P2S5、S和Ge。
[0021]在本专利技术的具体实施方式中，所述硫化物固态电解质原料为五元组分时，包括Li2S、P2S5、S、Si和LiCl。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0023](1)本专利技术的硫化物固态电解质的制备方法，区别于传统的熔融淬火工艺，通过电磁波进行至少两次处理，无需加热到高温，通过材料对电磁波的吸收特性，能够简单快速的得到均匀、高电导率的硫化物固态电解质；
[0024](2)本专利技术通过采用电磁波处理和球磨处理等，可提高硫化物固态电解质的均匀性，并提高了玻璃态在硫化物固态电解质中的占比，使离子电导率显著提升；
[0025](3)本专利技术的硫化物固态电解质的制备方法，操作简单，可大批量合成，易于工业化生产；同时能够拓宽硫化物固态电解质的原料组分，可采用单质硫、单质锗等作为原料，进一步降低生产成本。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例1的硫化物固态电解质制备过程中各个阶段的状态图；
[0028]图2为本专利技术实施例1制得的Li6PS5Cl硫化物固态电解质的XRD图谱；
[0029]图3为本专利技术实施例2和实施例1制得的Li6PS5Cl硫化物固态电解质的XRD图谱；
[0030]图4为本专利技术实施例4和实施例3制得的Li6PS5Cl硫化物固态电解质的XRD图谱；
[0031]图5为本专利技术实施例5制得的硫化物固态电解质的XRD图谱；
[0032]图6为本专利技术实施例6制得的硫化物固态电解质的XRD图谱；
[0033]图7为本专利技术实施例7制得的硫化物固态电解质的XRD图谱；
[0034]图8为本专利技术比较例1制得的硫化物固态电解质的XRD图谱。
具体实施方式
[0035]下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0036]硫化物固态电解质的制备方法，包括如下步骤：
[0037]硫化物固态电解质前驱体在无水无氧条件下进行至少两次电磁波处理；所述硫化物固态电解质前驱体的制备包括：将硫化物固态电解质原料进行混合球磨处理。
[0038]本专利技术采用电磁波方式对硫化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.硫化物固态电解质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：硫化物固态电解质前驱体在无水无氧条件下进行至少两次电磁波处理；所述硫化物固态电解质前驱体的制备包括：将硫化物固态电解质原料进行混合球磨处理。2.根据权利要求1所述的硫化物固态电解质的制备方法，其特征在于，所述电磁波处理的次数为两次或三次。3.根据权利要求1或2所述的硫化物固态电解质的制备方法，其特征在于，所述电磁波处理的频率为0.8～30GHz；单次电磁波处理的时间为0.5～30min；优选的，单次电磁波处理的时间为1～15min。4.根据权利要求1所述的硫化物固态电解质的制备方法，其特征在于，所述混合球磨处理的条件包括：转速为150～1000rpm，球料比为(1～50)﹕1，球磨时间为1～50h；优选的，所述混合球磨处理的条件包括：转速为200～600rpm，球料比为(5～20)﹕1，球磨时间为4～20h。5.根据权利要求1所述的硫化物固态电解质的制备方法，其特征在于，在所述混合球磨处理的期间，每间隔0.5～1h进行刮料处理。6.根据权利要求1所述的硫化物固态电解质的制备方法，其特征在于，所述硫化物固态电解质前驱体的制备包括：将硫化物固态电解质原料进行混合球磨处理，再粉碎过筛后，压制成型得到所述硫化物固态电解质前驱体；优选的，所述粉碎过筛的粒径为20～1000目。7.根据权利要求6所述的硫化物固态电解质的制备方法，其特征在于，所述压制成型的条件包括：压力为0.1～300MPa；优选的，所述压力为3～20MPa。8.根据权利要求1所述的硫化物固态电解质的制备方法，其特征在于，在相邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：车勇，陈渊，刘茜，赵子麒，段红英，姚猛，戴翔，
申请(专利权)人：北京恩力动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：