具有优异锂离子传导性的用于全固态电池的锂金属卤化物基固体电解质制造技术

一种具有优异锂离子传导性的用于全固态电池的锂金属卤化物基固体电解质包含由以下化学式1表示的化合物，Li6‑

【技术实现步骤摘要】
具有优异锂离子传导性的用于全固态电池的锂金属卤化物基固体电解质


[0001]本专利技术涉及一种具有优异锂离子传导性的用于全固态电池的锂金属卤化物基固体电解质。

技术介绍

[0002]现今，从诸如车辆和储能系统的大型设备到诸如移动电话、便携式摄像机和笔记本电脑的小型设备，已广泛使用二次电池。
[0003]随着二次电池的应用领域扩大，对提高电池的安全性和性能的需求日益增长。
[0004]作为一种二次电池的锂二次电池具有如下优点：与镍锰电池或镍镉电池相比具有更高的能量密度和更大的单位面积容量。
[0005]然而，在常规锂二次电池中使用的电解质主要是诸如有机溶剂的液体电解质。因此，已不断提出安全问题，例如电解质泄漏和由此引起的火灾风险。
[0006]因此，为了提高锂二次电池的安全性，对使用固体电解质代替液体电解质的全固态电池的关注近来已有所增加。
[0007]固体电解质具有不易燃性能或阻燃性能，因此与液体电解质相比更为安全。此外，固体电解质能够以双极结构制备，并且与常规锂离子电池相比具有体积能量密度增加约5倍的优点。
[0008]固体电解质分为氧化物基固体电解质和硫化物基固体电解质。由于硫化物基固体电解质与氧化物基固体电解质相比具有更高的锂离子传导性并且在宽电压范围内是稳定的，所以主要使用硫化物基固体电解质。
[0009]然而，硫化物基固体电解质具有非常低的电化学稳定性并导致与电极的副反应，从而导致电池劣化。此外，硫化物基固体电解质具有不良的大气稳定性等，并且在实际使用时具有显著降低的锂离子传导性。
[0010]在本专利技术的该
技术介绍
部分中公开的信息仅仅用于增强对本专利技术的总体背景的理解，而不可被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0011]本专利技术的各个方面涉及提供一种具有优异锂离子传导性的用于全固态电池的锂金属卤化物基固体电解质。
[0012]本专利技术的目的不限于以上提及的目的。本专利技术的目的将从以下描述中变得更加清楚并且将通过权利要求中描述的手段及其组合来实现。
[0013]根据本专利技术的示例性实施方案的固体电解质可以包含由以下化学式1表示的化合物。
[0014][化学式1][0015]Li6‑
a
(M11‑
b
M2
b
)X6[0016]其中
[0017]M1包括第3族元素、第4族元素或第13族元素，
[0018]M2包括硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)或铅(Pb)，
[0019]X包括氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)，
[0020]0≤b≤1，以及
[0021]a是满足以下数学公式1的数值。
[0022][数学公式1][0023]a＝(M1的氧化数
×
(1
‑
b))+(M2的氧化数
×
b)
[0024]化合物的离子尺寸比可以满足以下条件1。
[0025][条件1][0026][0027]其中是(M11‑
b
M2
b
)
a+
的离子尺寸；并且是X
‑
的离子尺寸。
[0028]固体电解质可以具有属于空间群C2/m的晶体结构。
[0029]固体电解质可以包含由以下化学式2表示的化合物。
[0030][化学式2][0031]Li6‑
a
(Al1‑
b
Sn
b
)Cl6[0032]其中，0≤b≤1并且3≤a≤4。
[0033]固体电解质可以包含由以下化学式3表示的化合物。
[0034][化学式3][0035]Li2(Zr1‑
b
Sn
b
)Cl6[0036]其中0≤b≤1。
[0037]固体电解质可以包含由以下化学式4表示的化合物。
[0038][化学式4][0039]Li2(Ti1‑
b
Sn
b
)Cl6[0040]其中0≤b≤1。
[0041]根据本专利技术的示例性实施方案，可以获得具有优异锂离子传导性的用于全固态电池的锂金属卤化物基固体电解质。
[0042]通过引入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本专利技术的某些原理的具体实施方式，本专利技术的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得显而易见或得到更详细的说明。
附图说明
[0043]图1示出晶体结构的分析结果，所述晶体结构是通过由Li3MX6(M是氧化数为3的金属元素)表示的锂金属卤化物基固体电解质的金属元素与卤族元素的离子尺寸比确定的。
[0044]可以理解，附图并非一定是按比例的，其示出了某种程度上简化表示的说明本专利技术基本原理的各个特征。如在本文所公开的本专利技术的具体设计特征(包括例如具体的尺寸、方向、位置和形状)将部分地由特定目标应用和使用环境来确定。
[0045]在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记指代本专利技术的相同或等同的部分。
具体实施方式
[0046]现在将详细提及本专利技术的各个实施方案，这些实施方案的示例在附图中示出并如下所述。尽管将结合示例性实施方案来描述本专利技术，但是应理解，本说明书并非旨在将本专利技术限制于这些示例性实施方案。相反，本专利技术旨在不但覆盖示例性实施方案，而且还覆盖可包括在由所附权利要求限定的本专利技术的精神和范围之内的各种替代形式、变型形式、等同形式及其它实施方案。
[0047]通过以下与附图相关的示例性实施方案将容易地理解本专利技术的以上目的、其它目的、特征和优点。然而，本专利技术并不限于本文所述的实施方案，可以以其它形式实施。相反，提供在本文引入的实施方案以使得公开的内容可以变得完整和充分，并且可以将本专利技术的精神完全传达给本领域技术人员。
[0048]在说明每个附图时，相似的附图标记用于相似的元件。在附图中，为了使本专利技术清楚，示出了相比于实际尺寸被放大后的结构尺寸。诸如第一、第二等的术语可以用于描述各种组件，但这些组件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个组件与另一个组件区分开来。例如，在不脱离本专利技术的权利范围的情况下，第一组件可以被称为第二组件并且类似地第二组件也可以被称为第一组件。单数表述包括复数表述，除非上下文另有明确规定。
[0049]在本说明书中，诸如“包括”或“具有”的术语旨在指示存在说明书中描述的特征、数值、步骤、操作、组件、部件或其组合，但应当理解的是，这些术语不排除存在或添加一个或多个其它的特征、数值、步骤、操作、组件、部件或其组合的可能性。此外，当层、膜、区域、板等的一个部件被称为在另一个部件“上”时，其不仅包括“直接”在另一个部件上的情况，而且还包括在中间存在又一个部件的情况。相反，当层、膜、区域、板等的一个部件被称为在另一个部件“下”时，其不仅包括“直接”在另一个部件下的情况，而且还包括在中间存在又一个部件的情况。
[005本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体电解质，其包含由以下化学式1表示的化合物：Li6‑
a
(M11‑
b
M2
b
)X6化学式1其中M1包括第3族元素、第4族元素或第13族元素；M2包括硅、锗、锡或铅；X包括氯、溴或碘；0≤b≤1；以及a是满足以下数学公式1的数值：a＝(M1的氧化数
×
(1
‑
b))+(M2的氧化数
×
b)数学公式1。2.根据权利要求1所述的固体电解质，其中，化合物的离子尺寸比满足以下条件1：其中是(M11‑
b
M2
b
)
a+
的离子尺寸；并且是X
‑
的离子尺寸。3.根据权利要求1所述的固体电解质，其中，所述固体电解质具有属于空间群C2/m的晶体结构。4.根据权利要求1所述的固体电解质，其中，所述固体电解质包含由以下化学...

【专利技术属性】
技术研发人员：张容准，李尚宪，李尚树，金昭英，崔惺现，崔善镐，黄大渊，蔡汶锡，申昊澈，金光珍，金思钦，宋仁雨，李常旭，田炳善，金志勋，
申请(专利权)人：起亚株式会社汉阳大学校ERICA产学协力团，
类型：发明
国别省市：