一种硫化物固态电解质、稳定硫化物固态电解质的方法及含硫化物固态电解质的锂电池技术

本发明专利技术公开了一种稳定硫化物固态电解质的方法，其步骤包含：提供一硫化物固态电解质；该硫化物固态电解质接触二氧化碳于特定时间后；及使该硫化物固态电解质吸附该二氧化碳；本发明专利技术利用可轻易取得以及具备价格优势的二氧化碳吸附于硫化物固态电解质，能够有效地稳定表面硫原子。使用该硫化物固态电解质的锂金属接触后于充放电过程中，有效降低硫化物固态电解质分解反应，保有电池性能。保有电池性能。保有电池性能。

【技术实现步骤摘要】
一种硫化物固态电解质、稳定硫化物固态电解质的方法及含硫化物固态电解质的锂电池


[0001]本专利技术涉及一种硫化物固态电解质与稳定硫化物固态电解质的方法，具体涉及一种利用吸附特殊气体使该硫化物固态电解质稳定的方法。
[0002]本专利技术所提供的硫化物固态电解质主要应用于锂电池中，并且以下将以此首要应用加以叙述与说明，但本专利技术并不仅局限于此单一应用中，其它能够造成相同或等效的应用，皆应涵盖于本专利技术所宣称的范围中。

技术介绍

[0003]开发固态电解质锂电池是发展下一代电池的重要趋势，当中的硫化物固态电解质，有媲美液态电解质的锂离子导离率所以备受注目。但在这些高效能的反面，该固态电解质中的硫原子极度不稳定，相当容易与锂金属产生反应造成固态电解质的分解，进一步生成硫化锂产生界面阻抗，以致电池失效。
[0004]以目前所发展的技术而言，主要是在界面施以镀层保护，但额外的镀层不仅材料昂贵，同时也提升制造复杂度，无疑增加制造成本。
[0005]有鉴于此，目前亟需提供一种新的稳定硫化物固态电解质，不仅能够成功的稳定硫原子，且同时在成本考虑上具有优势。

技术实现思路

[0006]为了解决目前硫化物固态电解质中硫原子极度不稳定，但既有镀层技术却额外增加成本与制造复杂度的负担，本专利技术提供一种新颖的稳定硫化物固态电解质的方法，以解决前述问题，或至少提供一种替代的解决方案。
[0007]一种稳定硫化物固态电解质的方法，其步骤包含：
[0008]提供一硫化物固态电解质；r/>[0009]该硫化物固态电解质接触二氧化碳；及
[0010]使该硫化物固态电解质吸附该二氧化碳。
[0011]其中：该硫化物固态电解质的该磷硫结构与该二氧化碳生成硫碳键或硫碳吸附。
[0012]其中：使该硫化物固态电解质吸附该二氧化碳于所处的温度压力下达表面部分吸附或表面饱和状态。
[0013]其中，该硫化物固态电解质处二氧化碳的方式为将该硫化物固态电解质置于密闭腔室中后灌入二氧化碳，使该硫化物固态电解质接触二氧化碳。
[0014]其中，该硫化物固态电解质处二氧化碳的方式为将该硫化物固态电解质置于一中空管内并自该中空管一端灌入二氧化碳，使该硫化物固态电解质持续接触二氧化碳所形成的气体流。
[0015]一种硫化物固态电解质，其分子结构中至少包含一磷硫结构，该磷硫结构包含至少一硫原子与一磷原子，其中：一二氧化碳分子吸附于该硫原子。
[0016]其中：该硫化物固态电解质包含(100
‑
x)Li2S
‑
xP2S5、(100
‑
x)Li2S
‑
xP2S5与锂化合物的混合物制备而成；(100
‑
x)Li2S
‑
xP2S5与硫化合物的混合物制备而成；(100
‑
x)Li2S
‑
xP2S5与锂化合物、硫化合物的混合物制备而成，其中前述x皆为小于100的正整数。
[0017]该硫化物固态电解质中，该锂化合物包含氯化锂、溴化锂、碘化锂或其任意组合；以及该硫化物包含二硫化锗、二硫化硅、二硫化锡、二硫化钼、硫化铝、硫化镍或其任意组合。
[0018]一种锂电池，其包含如前述的硫化物固态电解质。
[0019]通过上述说明可知，本专利技术具有以下有益功效与优点：
[0020]本专利技术利用可轻易取得以及具备价格优势的二氧化碳吸附于硫化物固态电解质，能够有效地稳定表面硫原子。使用该硫化物固态电解质的锂金属接触后于充放电过程中，有效降低硫化物固态电解质分解反应，保有电池性能。
附图说明
[0021]本专利技术将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
[0022]图1为本专利技术一种稳定硫化物固态电解质的方法的步骤流程图。
[0023]图2为本专利技术硫化物固态电解质分子结构示意图。
[0024]图3为本专利技术实施例的XPS图。
[0025]图4为本专利技术实施例与对比例的不同电流密度，电压差与阻抗关系图。
[0026]图5为本专利技术实施例与对比例的电压差与阻抗及时间关系图。
[0027]符号说明：
[0028]10硫化物固态电解质
[0029]11硫原子
[0030]12磷原子
[0031]S1
‑
S3步骤
具体实施方式
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本专利技术应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
[0033]如本专利技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括多个。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
[0034]本专利技术中使用了流程图用来说明根据本专利技术的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操
作。
[0035]请参考图1本专利技术提供一种稳定硫化物固态电解质的方法，其步骤包含：
[0036]步骤S1)提供具有可导离的磷硫结构的一硫化物固态电解质；
[0037]步骤S2)该硫化物固态电解质接触二氧化碳；及
[0038]步骤S3)使该硫化物固态电解质吸附该二氧化碳。
[0039]前述该硫化物固态电解质所包含的磷硫结构为其化学结构中包含
–
PS
–
的结构，例如PS4，且该磷硫结构具有可导离特性，所谓可导离为当施加该硫化物固态电解质电压时，会使其中该磷硫结构的锂离子移动并产生外部电流之意。本专利技术上述所指的接触该硫化物固态电解质接触二氧化碳的方法基本上包含任何只要能使该硫化物固态电解质接触二氧化碳的方法，以下提供实施例加以说明。
[0040]<制造方法实施例1>以Li6PS5Cl为例的真空腔室吸附法
[0041]本专利技术前述的稳定硫化物固态电解质的方法第一较佳实施例包含：
[0042]步骤S1)提供一硫化物固态电解质，其具有可导离的一磷硫结构(
‑
PS)，例如此实施例的该硫化物固态电解质为Li6PS5Cl；
[0043]步骤S2)将该硫化物固态电解质置于密闭腔室中，或更佳该密闭腔室是真空状态后灌入二氧化碳，使该硫化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稳定硫化物固态电解质的方法，其特征在于，步骤包含：提供具有可导离的一磷硫结构的一硫化物固态电解质；该硫化物固态电解质接触二氧化碳；及使该硫化物固态电解质吸附该二氧化碳。2.如权利要求1所述的稳定硫化物固态电解质的方法，其特征在于：该硫化物固态电解质的该磷硫结构与该二氧化碳生成硫碳键或硫碳吸附。3.如权利要求1所述的稳定硫化物固态电解质的方法，其特征在于：使该硫化物固态电解质吸附该二氧化碳于所处的温度压力下达表面部分吸附或表面饱和状态。4.如权利要求1、2或3所述的稳定硫化物固态电解质的方法，其特征在于：该硫化物固态电解质处二氧化碳的方式为将该硫化物固态电解质置于密闭腔室中后灌入二氧化碳，使该硫化物固态电解质接触二氧化碳。5.如权利要求1、2或3所述的稳定硫化物固态电解质的方法，其特征在于：该硫化物固态电解质处二氧化碳的方式为将该硫化物固态电解质置于一中空管内并自该中空管一端灌入二氧化碳，使该硫化物固态电解质持续接触二氧化碳所形成的气体流。6.如权利要求1、2或3所述的稳定硫化物固态电解质的方法，其特征在于：该硫化物固态电解质包含(100
‑
x)Li2S
‑
xP2S5、(100
‑
x)Li2S
‑
xP2S5与锂化合物的混合物制备而成；(100
‑
x)Li2S
‑
xP2S5与硫化合物的混合物制备而成；(100
‑
x)Li2S
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄炳照，杨盛强，蒋仕凯，苏威年，
申请(专利权)人：黄炳照，
类型：发明
国别省市：