一种固态电解质材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及电池材料技术领域，公开了一种固态电解质材料及其制备方法与应用。该固态电解质材料，其化学式如式(I)所示：Li

【技术实现步骤摘要】
一种固态电解质材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及电池材料
，特别涉及一种固态电解质材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]二次电池属于清洁能源，已被广泛用于各领域，如汽车、电力存储、移动电话、摄像机、笔记本电脑等领域。随着二次电池应用范围的扩大，对电池的要求也越来越高，例如对电池的能量密度和安全性要求提高。锂离子电池是二次电池的一种，与镍锰电池或镍镉电池相比，锂离子电池具有高能量密度和高单位面积容量的优点。然而，传统上用于锂离子电池的电解质是液体电解质。而液体电解质容易出现泄漏，以及引起火灾的问题。
[0003]现有技术中有报道固态电解质，固态电解质通常比液体电解质更安全，它具有不可燃或阻燃性能、而且表现出原始高压阴极兼容。固态电解质可包括氧化物基固态电解质，硫化物基固态电解质，以及卤化物基固态电解质。然而，氧化物电解质的离子传导性低并且界面阻抗高，硫化锂电解质的电化学稳定性低并且大部分含有P2S5的有毒物质。目前卤化物基固态电解质的离子电导率较低，大部分集中于10
‑4‑
10
‑3S/cm。
[0004]因此，亟需提出一种新的固态电解质，且该固态电解质具有高的离子电导率。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种固态电解质材料及其制备方法与应用。本专利技术所述固态电解质材料具有高的离子电导率，离子电导率超过4
×
10
‑3S/cm，甚至可超过1.5
×
10
‑2S/cm。不仅安全性好，而且具有高的离子电导率，在电池中有广泛应用。
[0006]本专利技术的专利技术构思为：本专利技术所述固态电解质材料，其化学式为Li
a
Y
b
Cl
c
S
d
，通过调控元素Li、Y、Cl、S特定比例，使得固态电解质材料的离子电导率超过4
×
10
‑3S/cm，甚至可超过1.5
×
10
‑2S/cm，甚至可以高达1.93
×
10
‑2S/cm。
[0007]本专利技术的第一方面提供一种固态电解质材料。
[0008]具体的，一种固态电解质材料，其化学式如式(I)所示：
[0009]Li
a
Y
b
Cl
c
S
d
式(I)；
[0010]其中，0.5≤(a+b)/(c+d)≤1，a>0，b>0，c>0，d>0，且a:b:c不等于10：3：13。
[0011]式(I)中，a、b、c、d仅表示Li、Y、Cl、S间物质的量的关系，a、b、c、d可等比例扩大或缩小，如可等比例扩大为Li
2a
Y
2b
Cl
2c
S
2d
、Li
2.5a
Y
2.5b
Cl
2.5c
S
2.5d
、Li
3a
Y
3b
Cl
3c
S
3d
、Li
3.5a
Y
3.5b
Cl
3.5c
S
3.5d
、Li
4a
Y
4b
Cl
4c
S
4d
，且并不限制扩大的倍数，如Li
a
Y
b
Cl
c
S
d
可等比例缩小为Li
0.1a
Y
0.1b
Cl
0.1c
S
0.1d
、Li
0.2a
Y
0.2b
Cl
0.2c
S
0.2d
、Li
0.3a
Y
0.3b
Cl
0.3c
S
0.3d
、Li
0.4a
Y
0.4b
Cl
0.4c
S
0.4d
，且并不限制缩小的倍数。
[0012]优选的，a:b＝(2
‑
9.5):1，d:b＝(0.1
‑
3):1；进一步优选的，a:b＝(1.5
‑
6):1，d:b＝(0.5
‑
1.5):1。
[0013]优选的，所述固态电解质材料中Li含量大于18.5at％且小于52at％；进一步优选的，所述固态电解质材料中Li含量大于20at％且小于40at％。
[0014]优选的，所述固态电解质材料中S含量大于1at％且小于22at％；进一步优选的，所述固态电解质材料中S含量大于1.5at％且小于15at％(at％表示原子百分含量)。
[0015]优选的，所述固态电解质材料选自Li3YCl4S、Li6YCl5S2、Li
3.5
YCl
5.5
S
0.5
、Li9Y2Cl
13
S、Li
10
Y2Cl
12
S2、Li
64
Y
20
Cl
96
S
24
、Li3YCl5S、Li
3.5
YCl
4.5
S
1.5
、Li
3.25
YCl
4.75
S
1.25
、Li
18
Y3Cl
28
S、Li3Y2Cl9S中的至少一种。
[0016]优选的，所述固态电解质材料的XRD谱图至少包括以下一个特征峰：P1：28.4
°‑
31.7
°
、P2：32.8
°‑
37
°
、P3：47.12
°‑
52.42
°
、P4：57.32
°‑
64.27
°
，其中，P1、P2、P3、P4表示特征峰；进一步优选的，P1：P2＝(0.5
‑
1.0):1。
[0017]优选的，所述特征峰的半高宽FWHM满足：FWHM≤1.3
°
；进一步优选的，FWHM≤1.0
°
。
[0018]优选的，所述固态电解质材料的离子电导率大于等于4
×
10
‑3S/cm；进一步优选离子电导率超过1.5
×
10
‑2S/cm。
[0019]本专利技术的第二方面提供一种固态电解质材料的制备方法。
[0020]具体的，一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态电解质材料，其特征在于，其化学式如式(I)所示：Li
a
Y
b
Cl
c
S
d
式(I)；其中，0.5≤(a+b)/(c+d)≤1，a>0，b>0，c>0，d>0，且a:b:c不等于10：3：13。2.根据权利要求1所述的固态电解质材料，其特征在于，a:b＝(2
‑
9.5):1，d:b＝(0.1
‑
3):1。3.根据权利要求1所述的固态电解质材料，其特征在于，所述固态电解质材料中Li含量大于18.5at％且小于52at％。4.根据权利要求1所述的固态电解质材料，其特征在于，所述固态电解质材料中S含量大于1at％且小于22at％。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的固态电解质材料，其特征在于，所述固态电解质材料选自Li3YCl4S、Li6YCl5S2、Li
3.5
YCl
5.5
S
0.5
、Li9Y2Cl
13
S、Li
10
Y2Cl
12
S2、Li
64
Y
20
...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜珖中，辻村知之，罗明，白土友透，
申请(专利权)人：高能时代珠海新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：