一种固态电解质材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提出了一种固态电解质材料及其制备方法与应用，所述固态电解质材料的制备方法至少包括：将锂源和硫源加入溶剂中混合处理，获得硫化锂混合液；向所述硫化锂混合液中加入添加剂，获得前驱体混合液；将所述前驱体混合液过滤和干燥处理，获得前驱体粉末；以及将所述前驱体粉末煅烧处理，获得固态电解质材料；其中，所述前驱体粉末在煅烧处理的过程中至少发生碳化反应；所述固态电解质具有离子导体和电子导体功能，且所述固态电解质材料的离子电导率大于1×

【技术实现步骤摘要】
一种固态电解质材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及动力电池
，具体涉及一种固态电解质材料及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]近年来，以电动汽车为代表的新能源汽车迅速占领汽车市场，全固态电池具有液态电池不可比拟的安全性，有望彻底消除电池使用过程中存在的安全隐患，更符合电动汽车和规模储能领域未来发展的需求
。
[0003]全固态电池的核心组成部分包括固态电解质材料，其中，硫化物全固态电池因其本征安全性及搭配高容量阳极的超高能量密度而备受期待
。
然而，在实际应用中，硫化物全固态电池电极制备因缺乏液体浸润而不得不选择加入大量的电解质材料充当离子导体，同时添加碳纳米管或导电炭黑等充当电子导体，这将大大降低固态电池的能量密度，同时也增加了匀浆制备难度
。
在中国专利
CN112713276A
中，使用碳纳米管对正极进行了包覆，并结合调节各层中碳纳米管的浓度梯度来实现提高离子传导性和电子传导性的效果，降低与固态电解质的界面阻抗
。
在中国专利
CN115566257A
和
CN115621540A
中，使用碳纳米管
、
石墨烯等一维和二维碳材料对硫化物固态电解质表面进行修饰，能够在不额外添加导电剂的正极层中，同时提供锂离子和电子通道，有效避免了外加导电剂导致的硫化物固态电解质分解
。
在中国专利
CN112768762A
中，公开了一种用于固态锂电池的含碳硫化物固体电解质及制备方法，利用硫化物固体电解质与有机物混合后煅烧，得到含碳硫化物固体电解质，含碳硫化物固体电解质的电子电导得到提升
。
然而，在实际应用中，上述含碳硫化物固体电解质仍存在电子电导效果差和工艺繁琐等问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出了一种固态电解质材料及其制备方法与应用，通过本专利技术提供的固态电解质材料及其制备方法与应用，获得具有电子导电和离子导电能力的固态电解质材料，增加了固态电解质材料的导电性能，提升了全固态电池整体能量密度，且简化了制备工艺，缩减了制备成本
。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术是通过如下的技术方案实现的
。
[0006]本专利技术提出一种固态电解质材料的制备方法，至少包括：
S10、
将锂源和硫源加入含碳元素的溶剂中混合处理，获得硫化锂混合液；
S20、
向所述硫化锂混合液中加入添加剂，获得前驱体混合液；
S30、
将所述前驱体混合液过滤和干燥处理，获得前驱体粉末；以及
S40、
将所述前驱体粉末煅烧处理，获得固态电解质材料；其中，所述前驱体粉末在煅烧处理的过程中至少发生碳化反应；所述固态电解质材料具有离子导体和电子导体功能，且所述固态电解质材料的离子电导率大于1×
10
‑3S/cm
，电子电导率大于5×
10
‑7S/cm。
[0007]在本专利技术一实施例中，所述锂源至少包括锂带
、
锂块
、
锂片
、
硝酸锂或氯化锂中的一种
。
[0008]在本专利技术一实施例中，所述硫源至少包括单质硫
、
硫化氢或硫化钠中的一种
。
[0009]在本专利技术一实施例中，所述添加剂与所述硫化锂混合液反应，生成含硫和锂元素的所述前驱体混合液
。
[0010]在本专利技术一实施例中，所述添加剂至少包括五硫化二磷
、
氯化锂
、
硫化硅或硫化锗中的一种或多种
。
[0011]在本专利技术一实施例中，所述溶剂至少包括苯类
、
烷烃类
、
醚类或酯类溶剂中的一种
。
[0012]在本专利技术一实施例中，所述固态电解质材料的离子电导率大于3×
10
‑3S/cm
，电子电导率大于9×
10
‑7S/cm。
[0013]本专利技术还提供一种由上述的制备方法获得的固态电解质材料，包括硫化物固态电解质单元和导电单元，所述硫化物固态电解质单元至少包括锂元素和硫元素，所述导电单元至少包括碳元素，且所述碳元素分布在所述硫化物固态电解质单元中
。
[0014]在本专利技术一实施例中，所述硫化物固态电解质单元至少包括锂磷硫氯
、
锂硅磷硫氯
、
锂磷硫或锂锗磷硫中的一种
。
[0015]本专利技术还提供一种电化学装置，包括正极
、
负极和隔膜，所述正极包括上述的固态电解质材料
。
[0016]综上所述，本专利技术提出一种固态电解质材料及其制备方法与应用，通过将碳复合工艺整合进硫化物固态电解质单元制备步骤中，一步制备固态电解质材料，直接在硫化物固态电解质颗粒内原位生成导电碳，使硫化物固态电解质颗粒与导电碳颗粒更加均匀分布，提升了获得的固态电解质材料的电子导电性能和离子导电性能，提升了全固态电池整体能量密度
。
同时，一步制成固态电解质材料，简化了工艺步骤，缩减了制备成本
。
附图说明
[0017]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所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0018]图1为一实施例中固态电解质材料的制备流程图
。
[0019]图2为一实施例中固态电解质材料的扫描电子显微镜图
。
[0020]图3为一实施例中固态电解质材料的
X
射线衍射图谱
。
[0021]图4为实施例和对比例中全固态电池倍率性能的对比图
。
具体实施方式
[0022]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效
。
本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变
。
[0023]应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例
。
相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员
。
如没有特别说明，以下实施例所示的“％”和“份”分别是指“质量％”和“质量份”。
[0024]下面结合若干实施例及附图对本专利技术的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种固态电解质材料的制备方法，其特征在于，至少包括：
S10、
将锂源和硫源加入含碳元素的溶剂中混合处理，获得硫化锂混合液；
S20、
向所述硫化锂混合液中加入添加剂，获得前驱体混合液；
S30、
将所述前驱体混合液过滤和干燥处理，获得前驱体粉末；以及
S40、
将所述前驱体粉末煅烧处理，获得固态电解质材料；其中，所述前驱体粉末在煅烧处理的过程中至少发生碳化反应；所述固态电解质材料具有离子导体和电子导体功能，且所述固态电解质材料的离子电导率大于1×
10
‑3S/cm
，电子电导率大于5×
10
‑7S/cm。2.
根据权利要求1所述的固态电解质材料的制备方法，其特征在于，所述锂源至少包括锂带
、
锂块
、
锂片
、
硝酸锂或氯化锂中的一种
。3.
根据权利要求1所述的固态电解质材料的制备方法，其特征在于，所述硫源至少包括单质硫
、
硫化氢或硫化钠中的一种
。4.
根据权利要求1所述的固态电解质材料的制备方法，其特征在于，所述添加剂与所述硫化锂混合液反应，生成含硫和锂元素的所述前驱体混合液
。5.
根据权利要求4所述的固态电解质材料的制备方法，其特征在于，所述添加剂至少包括五硫化二磷

【专利技术属性】
技术研发人员：涂芳源，周翔，李雯静，
申请(专利权)人：威睿电动汽车技术宁波有限公司浙江吉利控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：