硫化物类固体电解质及制备硫化物类固体电解质的方法技术

提供了具有改善的离子电导率的硫化物类固体电解质及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硫化物类固体电解质及制备硫化物类固体电解质的方法


[0001]本申请要求于
2021
年
12
月
27
日提交的日本专利申请
2021
‑
212766
号的优先权
。
本公开涉及硫化物类固体电解质及其制备方法
。

技术介绍

[0002]为了提供具有高安全性
、
长使用寿命和高能量密度的电池，已经进行了使用固体电解质替代锂离子电池的液体电解质的固态电池的开发
。
在许多类型的固体电解质中，硫化物类固体电解质
(
例如
Li
10
GeP2S
12
)
具有接近于液体电解质的离子电导率的高离子电导率并且质地柔软，因此具有易于获得与活性材料的密着性的优势
。
因此，有望实现使用硫化物类固体电解质的固态电池的商业化
。
[0003]由于锂金属因单位体积的重量轻且理论容量高而可以提高单位重量的能量密度
(Wh/kg)
，因此作为固态电池的负极材料备受关注
。
然而，硫化物类固体电解质
(
例如
Li
10
GeP2S
12
)
对锂金属的稳定性低，因此存在难以与锂金属负极一起使用的问题
。
[0004]为了解决该问题，专利文献1至3公开了一种具有由化学式
Li7‑
x<br/>‑
2y
PS6‑
x
‑
y
Cl
x
表示的硫银锗矿型晶体结构的硫化物类固体电解质
。
专利文献4公开了通过精确控制具有由
Li
10
GeP2S
12
表示的晶体结构的硫化物类固体电解质的组成而对锂金属具有改善的稳定性的硫化物类固体电解质
。
[0005]然而，根据相关技术，存在硫化物类固体电解质的离子电导率较低的问题
。
[0006][
参考文献
][0007][
专利文献
][0008]专利文献
1:
日本专利
5873533
号公报
[0009]专利文献
2:
日本专利申请
2018
‑
45997
号公报
[0010]专利文献
3:
日本专利申请
2018
‑
203569
号公报
[0011]专利文献
4:
日本专利申请
2016
‑
27545
号公报

技术实现思路

[0012]技术问题
[0013]本公开被设计为解决相关技术问题，因此本公开旨在提供一种具有改善的离子电导率的硫化物类固体电解质及其制备方法
。
[0014]技术方案
[0015]在本公开的一个方面，提供了一种硫化物类固体电解质，其包含第2族元素，具有硫银锗矿型晶体结构，由化学式
Li7‑
x
‑
2y
M
y
PS6‑
x
Ha
x
表示
(
其中
M
表示选自第2族元素的至少一种元素，
Ha
是选自卤素元素的至少一种元素，
Ha
包括
Br
，
x
和
y
满足
0&lt;x&lt;2.5
和
0&lt;y&lt;0.45
的条件
)
，晶胞体积为至
[0016]根据一个实施方式，
y
可以满足
0&lt;y&lt;0.1
的条件
。
[0017]根据另一实施方式，
M
可以是选自由
Mg、Ca、Sr
和
Ba
组成的组中的至少一种
。
[0018]根据另一实施方式，
M
可以是
Ca。
[0019]根据另一实施方式，硫化物类固体电解质的离子电导率可以为
2mS/cm
以上
。
[0020]根据另一实施方式，硫化物类固体电解质可以不包含除硫银锗矿相以外的任何杂质相
。
[0021]根据另一实施方式，硫化物类固体电解质的晶胞体积可以为至
[0022]在本公开的另一方面，提供了一种用于制备上述实施方式中任一项定义的硫化物类固体电解质的方法，其包括以下步骤：
[0023]将硫化锂
(Li2S)、
五硫化二磷
(P2S5)、
卤化锂
(LiHa)
和含第2族元素的硫化物混合以得到混合物；以及
[0024]在
250℃
至
600℃
的温度下在惰性气氛下对混合物进行烧制
。
[0025]有益效果
[0026]本公开可以提供具有改善的离子电导率的硫化物类固体电解质及其制备方法
。
附图说明
[0027]图1示出了实施例
8、12、19
以及比较例1的
X
射线衍射
(XRD)
图谱
。
[0028]图2示出了实施例
2、3、10
和
11
的
XRD
图谱
。
[0029]图3是示出了与硫化物类固体电解质的组成相关的锂离子电导率的图
。
具体实施方式
[0030]在下文中，将详细描述本公开的优选实施方式
。
[0031]在描述之前，应当理解的是，说明书和所附权利要求中使用的术语不应该被解释为限于常用含义和字典含义，而是应基于允许专利技术人适当地定义术语以进行最佳解释的原则，根据与本公开的技术方面相对应的含义和概念进行解释
。
[0032][
固态电池用固体电解质
][0033]本公开的固态电池用固体电解质包括硫化物类固体电解质
、
氧化物类固体电解质和聚合物固体电解质中的至少一种
。
优选地，本公开的固态电池用固体电解质是硫化物类固体电解质
。
固态电池用固体电解质可以加入到正极混合物中用作正极成分，可以加入到负极混合物中用作负极成分，或者也可以用作隔膜
。
根据具体用途，固态电池用固体电解质还可以包含添加剂，例如锂盐
、
导电材料
、
粘合剂树脂等
。
[0034]&lt;
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种硫化物类固体电解质，其包含第2族元素，具有硫银锗矿型晶体结构，由化学式
Li7‑
x
‑
2y
M
y
PS6‑
x
Ha
x
表示，晶胞体积为至其中，
M
表示选自第2族元素的至少一种元素，
Ha
是选自卤素元素的至少一种元素，
Ha
包括
Br
，
x
和
y
满足
0&lt;x&lt;2.5
和
0&lt;y&lt;0.45
的条件
。2.
如权利要求1所述的硫化物类固体电解质，其中，
y
满足
0&lt;y&lt;0.1
的条件
。3.
如权利要求1或2所述的硫化物类固体电解质，其中，
M<...

【专利技术属性】
技术研发人员：成松荣一郎，池野元骏，松原惠子，
申请(专利权)人：株式会社，
类型：发明
国别省市：