【技术实现步骤摘要】
本公开内容涉及固态电解质、包括其的锂电池、和制备固态电解质的方法。
技术介绍
1、锂电池可提供改善的比能量(瓦时/千克(wh/kg))和/或能量密度(瓦时/立方厘米(wh/cm3))。
2、为了改善的稳定性，锂电池可包括固态电解质。固态电解质具有在高电压下降低的稳定性或者具有比液体电解质低的离子传导性。因此，仍然需要改善的固态电解质。
技术实现思路
1、基于硫化物的(即，硫化物)固态电解质提供良好的离子传导性并且具有机械可锻性例如延展性，但是具有安全性问题例如硫化氢(h2s)气体放出。基于氧化物的(即，氧化物)固态电解质提供令人满意的离子传导性，但是需要1,000℃或更高的高温来制造，并且缺乏机械柔性例如延展性。在此情况下，对于如下固态电解质存在需求：其具有改善的离子传导性和机械延展性，并且可在相对更低的温度下制造。
2、提供新型固态电解质。
3、提供包括所述固态电解质的锂电池。
4、提供制备所述固态电解质的方法。
5、另外的方面将部分地在随后的描述中阐明，且部分地将由该描述明晰，或者可通过本公开内容的所呈现实施方式的实践而获悉。
6、根据本公开内容的一个方面，
7、固态电解质包括：由式1表示的化合物
8、式1
9、lip-q-(α-5)×r+(β-1)×tm1qm21-rm3αrx1s-tx2βt
10、其中在式1中，0<p≤7，0<q≤0.24，0
11、m1为一价阳离子并且是周期表第1族或第11族的元素、或其组合，
12、m2为五价阳离子并且是周期表第5族的至少一种元素，
13、m3为具有α的化合价的阳离子元素，
14、x1为一价阴离子并且是周期表第17族的至少一种元素，和
15、x2为具有β的化合价的阴离子，和
16、其中所述化合物为无定形的。
17、根据本公开内容的另一方面，
18、所述固态电解质包括由式1a表示的化合物
19、式1a
20、liam1bm2cm3dx1ex2f，其中在式1a中，0<a≤7，0<b≤0.24，0<c≤1，0≤d<0.5，1<e≤12，0≤f≤1，并且0<b/(e+f)≤0.02，
21、m1可为一价阳离子并且是周期表第1族或第11族的元素、或其组合，m2可为五价阳离子并且是周期表第5族的至少一种元素，
22、m3可为二价阳离子元素、三价阳离子元素、四价阳离子元素、五价阳离子元素、六价阳离子元素、或其组合，
23、x1为一价阴离子并且是周期表第17族的至少一种元素，和
24、x2为一价阴离子、二价阴离子、三价阴离子、或其组合。
25、根据本公开内容的另一方面，
26、锂电池包括：正极层；负极层；以及在所述正极层和所述负极层之间的电解质层，
27、其中所述正极层、所述电解质层、或其组合包括上述固态电解质。
28、根据本公开内容的另一方面，
29、制备固态电解质的方法包括：使锂前体、m1前体、m2前体、和x1前体在约300℃或更低的温度下机械化学地接触以制备由式1表示的化合物，以制备所述固体电解质，
30、其中所述混合物进一步任选地包括m3前体、x2前体、或其组合，
31、其中由式1表示的化合物为无定形的，
32、式1
33、lip-q-(α-5)×r+(β-1)×tm1qm21-rm3αrx1s-tx2βt
34、在式1中，0<p≤7，0<q≤0.24，0≤r≤0.5，1<s≤12，0≤t≤1，0<p-q-(α-5)×r+(β-1)×t，并且0<q/s≤0.02，
35、m1为一价阳离子并且是周期表第1族或第11族的元素、或其组合，
36、m2为五价阳离子并且是周期表第5族的至少一种元素，
37、m3为具有α的化合价的阳离子元素，
38、x1为一价阴离子并且是周期表第17族的至少一种元素，和
39、x2为具有β的化合价的阴离子。
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1.固态电解质，包括：
2.如权利要求1所述的固态电解质，其中由式1表示的化合物的结构包括三维排列的Li位点、M2位点、和X1位点，其中Li位点包括设置在其中的M1。
3.如权利要求1所述的固态电解质，其中M1包括Na、K、Rb、Cs、Ag、Cu、或其组合。
4.如权利要求1所述的固态电解质，其中M2包括Ta、V、Nb、或其组合。
5.如权利要求1所述的固态电解质，其中由式1表示的化合物的结构包括三维排列的Li位点、M2位点、和X1位点，其中M2位点包括设置在其中的M3。
6.如权利要求1所述的固态电解质，其中
7.如权利要求1所述的固态电解质，其中X1包括Cl、Br、F、I、或其组合。
8.如权利要求1所述的固态电解质，其中由式1表示的化合物的结构包括三维排列的Li位点、M2位点、和X1位点，其中X1位点包括设置在其中的X2。
9.如权利要求1所述的固态电解质，其中
10.如权利要求1所述的固态电解质，其中由式1表示的化合物为由式2表示的化合物
11.如权利要
12.如权利要求1所述的固态电解质，其中式1中的M1的离子半径大于Li的离子半径，和
13.如权利要求1所述的固态电解质,
14.如权利要求1所述的固态电解质，其中在所述固态电解质的X射线衍射谱图中所述固态电解质在30.1±1.0°2θ的衍射角处的第三峰的第一半宽度大于当在与所述固态电解质相同的条件下并且使用CuKα辐射测量时在结晶LiTaCl6的X射线衍射谱图中结晶LiTaCl6在30.1±1.0°2θ的衍射角处的第三峰的第二半宽度，和
15.如权利要求1所述的固态电解质，其中由式1表示的化合物在25℃具有约1×10-3西门子/厘米或更大的离子传导率，和
16.如权利要求1所述的固态电解质，其中所述固态电解质相对于锂金属在0.6伏-4.2伏的电位窗口中是电化学稳定的。
17.锂电池，其包括：
18.如权利要求17所述的锂电池，其中所述电解质层包括与所述正极层相邻的第一电解质层、以及在所述第一电解质层和所述负极层之间的第二电解质层，和
19.如权利要求17所述的锂电池，其中所述锂电池为锂离子电池、固态电池、或多层陶瓷电池。
20.制备根据权利要求1-16任一项所述的固态电解质的方法，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.固态电解质，包括：
2.如权利要求1所述的固态电解质，其中由式1表示的化合物的结构包括三维排列的li位点、m2位点、和x1位点，其中li位点包括设置在其中的m1。
3.如权利要求1所述的固态电解质，其中m1包括na、k、rb、cs、ag、cu、或其组合。
4.如权利要求1所述的固态电解质，其中m2包括ta、v、nb、或其组合。
5.如权利要求1所述的固态电解质，其中由式1表示的化合物的结构包括三维排列的li位点、m2位点、和x1位点，其中m2位点包括设置在其中的m3。
6.如权利要求1所述的固态电解质，其中
7.如权利要求1所述的固态电解质，其中x1包括cl、br、f、i、或其组合。
8.如权利要求1所述的固态电解质，其中由式1表示的化合物的结构包括三维排列的li位点、m2位点、和x1位点，其中x1位点包括设置在其中的x2。
9.如权利要求1所述的固态电解质，其中
10.如权利要求1所述的固态电解质，其中由式1表示的化合物为由式2表示的化合物
11.如权利要求1所述的固态电解质，其中由式1表示的化合物为由式3-5表示的化合物
12.如权利要求...
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