一种高离子电导率无机固态电解质及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于全固态电池材料技术领域，公开了一种高离子电导率无机固态电解质及其制备方法和应用。本发明专利技术中的高离子电导率无机固态电解质的化学通式为A

【技术实现步骤摘要】
一种高离子电导率无机固态电解质及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及全固态电池材料
，尤其涉及一种高离子电导率无机固态电解质及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]全固态电池作为下一代储能技术，有望解决商业化锂离子电池的安全性问题并进一步提高其能量密度。作为固态电池的核心，固态电解质不仅需要达到优异的电化学特性，还需要具有商业竞争力的低廉成本。但是，目前同时具备高离子电导率且原材料成本低廉的固态电解质仍然极为稀少。
[0003]目前主流的无机固态电解质分为氧化物、硫化物两大类。尽管这两类材料中都存在展示高离子电导率的体系，但是它们也都受到成本问题的困扰。硫化物几乎不可避免的使用成本极为高昂的硫化锂进行合成，而氧化物固态电解质则常常需要使用相当比例的稀土元素。这些昂贵原材料导致了氧化物和硫化物固态电解质都很难达到商业化所需要的低廉成本。
[0004]因此，在避免使用上述昂贵原材料的前提下，设计室温下具备高离子电导率的固态电解质，对全固态电池的商业化至关重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高离子电导率无机固态电解质及其制备方法和应用，解决现有技术无法得到兼具高离子电导率和成本效益的固态电解质的技术问题。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种高离子电导率无机固态电解质，所述高离子电导率无机固态电解质的化学通式为：A
a
B
b
C
>c
X
x
Y
y
；其中，A包含Li或Na，B包含Ti、Zr、Hf、Si中的一种或几种，C包含Ca、Mg、Sr、Ba、Zn、Bi、Fe、Al、V、Cr、Mn、Cu中的一种或几种；X包含Cl、F、Br中的一种或几种，Y包含O和S中的一种或两种；其中，1≤a≤4，0≤b≤2，0≤c≤1.5，2≤x≤8，0≤y≤3。
[0008]本专利技术提供了一种高离子电导率无机固态电解质的制备方法，包括以下步骤：
[0009]取化学计量比的原料混合后进行球磨即得到高离子电导率无机固态电解质。
[0010]优选的，在上述一种高离子电导率无机固态电解质的制备方法中，所述球磨的球料比为10～150：1，球磨的转速为200～600rpm，球磨的时间为10～50h。
[0011]优选的，在上述一种高离子电导率无机固态电解质的制备方法中，所述球磨后还包括进行退火处理。
[0012]优选的，在上述一种高离子电导率无机固态电解质的制备方法中，所述退火处理的温度为150～400℃，退火处理的时间为3～6h。
[0013]本专利技术还提供了一种高离子电导率无机固态电解质在全固态电池中的应用。
[0014]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0015]本专利技术得到的新型高离子电导率无机固态电解质不仅具有高达2.42mS
·
cm
‑1的离
子电导率，并且具有良好的可变形性，同时并未使用成本高昂的原材料。该新型高离子电导率无机固态电解质在降低成本的同时实现了优异的电池性能，即兼具高离子电导率与成本效益。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0017]图1为实施例1中低结晶Li
1.75
ZrCl
4.75
O
0.5
的X射线衍射谱图和电化学阻抗谱图；其中，a为X射线衍射谱图，b为电化学阻抗谱图；
[0018]图2为实施例1中低结晶Li
1.75
ZrCl
4.75
O
0.5
的直流极化谱图；
[0019]图3为实施例1中全固态电池的充放电曲线图；
[0020]图4为实施例1中全固态电池的长循环性能图；
[0021]图5为实施例2中低结晶Li
2.25
ZrCl
5.75
O
0.25
的X射线衍射谱图和电化学阻抗谱图；其中，a为X射线衍射谱图，b为电化学阻抗谱图；
[0022]图6为实施例2中低结晶Li
2.25
ZrCl
5.75
O
0.25
的直流极化谱图；
[0023]图7为实施例2中高结晶Li
2.25
ZrCl
5.75
O
0.25
的X射线衍射谱图和电化学阻抗谱图；其中，a为X射线衍射谱图，b为电化学阻抗谱图；
[0024]图8为实施例3中低结晶Li
2.5
ZrCl
5.5
O
0.5
的X射线衍射谱图和电化学阻抗谱图；其中，a为X射线衍射谱图，b为电化学阻抗谱图；
[0025]图9为实施例3中低结晶Li
2.5
ZrCl
5.5
O
0.5
的直流极化谱图；
[0026]图10为实施例4中低结晶Li
2.75
ZrCl
5.25
O
0.75
的X射线衍射谱图和电化学阻抗谱图；其中，a为X射线衍射谱图，b为电化学阻抗谱图；
[0027]图11为实施例4中低结晶Li
2.75
ZrCl
5.25
O
0.75
的直流极化谱图；
[0028]图12为实施例5中低结晶Li3ZrCl5O的X射线衍射谱图和电化学阻抗谱图；其中，a为X射线衍射谱图，b为电化学阻抗谱图；
[0029]图13为实施例5中低结晶Li3ZrCl5O的直流极化谱图；
[0030]图14为实施例6中低结晶Li
3.25
ZrCl
4.75
O
1.25
的X射线衍射谱图和电化学阻抗谱图；其中，a为X射线衍射谱图，b为电化学阻抗谱图；
[0031]图15为实施例6中低结晶Li
3.25
ZrCl
4.75
O
1.25
的直流极化谱图；
[0032]图16为实施例7中低结晶Li
3.5
ZrCl
4.5
O
1.5
的X射线衍射谱图和电化学阻抗谱图；其中，a为X射线衍射谱图，b为电化学阻抗谱图；
[0033]图17实施例7中低结晶Li
3.5
ZrCl
4.5
O
1.5
的直流极化谱图；
[0034]图18为实施例8中低结晶LiZrCl4O
0.5
的X射线衍射谱图和电化学阻抗谱图；其中，a为X射线衍射谱图，b为电化学阻抗谱图；
[0035]图19为实施例8中低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高离子电导率无机固态电解质，其特征在于，所述高离子电导率无机固态电解质的化学通式为：A
a
B
b
C
c
X
x
Y
y
；其中，A包含Li或Na，B包含Ti、Zr、Hf、Si中的一种或几种，C包含Ca、Mg、Sr、Ba、Zn、Bi、Fe、Al、V、Cr、Mn、Cu中的一种或几种；X包含Cl、F、Br中的一种或几种，Y包含O和S中的一种或两种；其中，1≤a≤4，0≤b≤2，0≤c≤1.5，2≤x≤8，0≤y≤3。2.权利要求1所述的高离子电导率无机固态电解质的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：马骋，胡吕，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：