一种两相互掺的硫化物固态电解质及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种两相互掺的硫化物固态电解质及其制备方法。该电解质由对锂稳定性较好的富碘锑基硫银锗矿相与空气稳定的锡基硫代锂超离子导体相组成，原始两相均具有低的离子电导率。热处理过程中，锑和锡元素会在两相间互扩散掺入彼此相。锑掺杂的锡基硫代锂超离子导体离子电导率高，而对锂稳定性差，这一缺点被富碘硫银锗矿相弥补。同时，锡掺杂增强锑基硫银锗相空气稳定性，并提升离子电导率。本发明专利技术巧妙结合两相的优势，在不使用昂贵的锗、有毒的砷及对空气稳定性不利的磷前提下，制备了高离子电导率、无毒的高空气稳定硫化物固态电解质。解质。解质。

【技术实现步骤摘要】
一种两相互掺的硫化物固态电解质及其制备方法


[0001]本专利技术涉及全固态锂电池硫化物固态电解质领域，具体涉及一种两相互掺的硫化物固态电解质及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池技术作为应对日趋严峻的储能形势的关键技术之一，目前已经大规模应用于各类电子设备器件及电网储能市场。然而，传统的商业化液态锂离子电池使用可挥发、易燃的有机电解液，具有一定的安全隐患，并且能量密度受限于300Wh/kg。相比之下，采用不可燃固态电解质的全固态锂离子电池具有更高的可靠性及能量密度，近年来受到全球商业及学术界的关注。
[0003]作为全固态锂离子电池的重要部件，固态电解质的性能直接影响着全固态电池的规模化应用，目前主要研究集中在聚合物型、氧化物型和硫化物型三种。其中硫化物型固态电解质由于具有较高的离子电导率及良好的成型性，而受到研究者们的广泛研究。然而，目前大多数的硫化物固态电解质具有差的空气稳定性，如含磷元素的Li
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GeP2S
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、Li2S
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P2S5、Li6PS5Cl等易于与空气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两相互掺的硫化物固态电解质，其特征在于，所述两相中，第一相为硫银锗矿型晶体结构，属立方晶系F43
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m空间群，第二相为硫代锂超离子导体晶体结构，属正交晶系pnma空间群；所述硫化物固态电解质化学式为：xLi6SbS5I1‑
y
X
y
·
zLi4SnS4，其中1＞x＞0，0.5≥y≥0，1＞z＞0，X为F、Cl、Br、O、Se中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的两相互掺的硫化物固态电解质，其特征在于，所含硫银锗矿相的质量与硫代锂超离子导体相的质量比为0.2～19:1。3.权利要求1或2所述两相互掺的硫化物固态电解质的制备方法，其特征在于，使用一步法或者多步法得到两相互掺的硫化物固态电解质。4.根据权利要求3所述两相互掺的硫化物固态电解质的制备方法，其特征在于，使用一步法制备两相互掺的硫化物固态电解质，包括以下步骤：(1
‑
1)将硫化锂、硫化锑、硫化锡、硫粉、碘化锂、LiX按照xLi6SbS5I1‑
y
X
y
·
zLi4SnS4摩尔比均匀混合，得到均匀混合物，其中1＞x＞0，0.5≥y≥0，1＞z＞0，X为F、Cl、Br、O、Se中的一种或多种；(1
‑
2)将步骤(1
‑
1)所得的均匀混合物在真空或惰性气氛下，加热并且保温一段时间，该产物即为两相互掺的硫化物固态电解质；使用多步法制备两相互掺的硫化物固态电解质，包括以下步骤：(2
‑
1)将锂硫化物、锑硫化物、硫粉、碘化锂、LiX按照Li6SbS5I1‑
y
X
y
摩尔比均匀混合，得到均匀混合原料，其中0.5≥y≥0，X为F、Cl、Br、O、Se中的一种或多种；(2
‑
2)将步骤(2
‑
1)所得的均匀混合原料在真空或惰性气氛下，加热并且保温一段时间，该产物为富碘锑基硫银锗矿相Li6SbS5I1‑
y
X
y
，其中0.5≥y≥0，X为F、Cl、Br、O、Se中的一种或多种；(2
‑
3)将锂硫化物、锡硫化物、硫粉按照Li4SnS4摩尔比均匀混合，得到均匀混合原料；(2
‑
4)将步骤(2
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：李平，马智慧，史洁，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：