【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体电池，尤其涉及一种高性能硫化物电解质的制备方法及全固态电池。
技术介绍
1、锂离子电池作为新质生产力能源领域的重要技术之一，在交通、储能、电子产品等方面产生了巨大的变革作用，因此电池也成为了现代生活的必需品。随着社会迅速发展，当前液态电池体系的能量密度、安全性已引发人们的焦虑感。固态体系电池应用而生，其中固体电解质取代碳酸脂类液体电解液，助力电池实现更高的能量密度和安全性。
2、在众多固体电解质中，硫化物电解质具有与液态相媲美的高离子电导率，且自身可塑性高、易加工成型等优势使其脱颖而出，其发展受到学术与工业界的广泛关注。然而，该电解质与高能量密度的锂金属负极匹配性较差，界面自发反应生成低离子、高电子传导的杂质相，特别是电解质自身不可忽略的电子电导率及晶界、结构缺陷促使锂枝晶穿透电解质发生短路。专利cn117497836a提出了一种固态电解质材料及其制备方法和应用，通过在硫化物电解质内核表面包覆一层卤化物litacl5m1/n(m＝cl、f、i、br或o)，利用卤化物电解质对于高压正极材料高稳定性、高离子电导率的特性，实现电解质在保持高电导率同时兼顾实现更高的氧化电位的目的，大幅度提高目标电解质对高压正极的稳定性。然而该电解质制备工艺复杂，涉及两种及以上电解质混合且液相处理，可能溶剂会对敏感、极性的硫化物电解质造成结构破坏，残留溶剂难以控制，且液相、热处理过程中无法避免离子相互扩散问题；同时该电解质与锂负极匹配性差，高价的钽离子(+5)易被锂金属还原形成合金相，导致界面失效、性能衰退，并且还存在成本高
3、因此，开发高性能的硫化物电解质是全固态电池的关键方向之一，鉴于在提高离子电导率、降低电子电导率，匹配锂金属负极方面缺乏有效手段，特提出本专利技术工作。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本申请的第一技术方案公开了一种高性能硫化物电解质的制备方法，包括：
2、混合硫化物和锂盐，得到混合物；
3、将混合物压制成片状混合固体；
4、将片状混合固体进行热处理，再经研磨处理得到高性能硫化物电解质；
5、其中，以上步骤均在惰性气氛下进行。
6、进一步的，所述原始硫化物电解质选自锂硫银锗矿型电解质(li6ps5cl或li6ps5br)、锂锗磷硫型电解质(li10gep2s12或li10sip2s12)、玻璃陶瓷态电解质(li7p3s11或li3ps4)中的一种或多种，所述锂盐为卤素锂盐。
7、优选的，所述锂盐为氯化锂、氟化锂、溴化锂、碘化锂中的一种或多种。
8、进一步的，所述混合物中，原始硫化物电解质摩尔百分含量为25％～91％，锂盐摩尔百分含量为19％～75％。
9、优选的，所述混合物中，原始硫化物电解质摩尔百分含量为33.3％～66.7％，锂盐摩尔百分含量为33.3～66.7％。
10、进一步的，所述混合原始硫化物和锂盐的混合方式包括球磨，所述球磨转速为≥100rpm/min，时间≥20分钟。
11、进一步的，所述混合物压制压力为100～500mpa。
12、进一步的，所述混合固体热处理温度为200～600℃，处理时间为0.5～6h。
13、以及，根据上述制备方法制备得到的高性能硫化物电解质。
14、本申请的第二技术方案公开了一种全固态电池，包括正极、负极和电解质，所述电解质为第一技术方案制备得到的高性能硫化物电解质。
15、本专利技术的有益效果为：本申请通过将原始电解质与锂盐混合后，经研磨、压制、热处理后在此研磨成粉状，使得到的高性能硫化物电解质中，原始电解质与锂盐均匀分布，部分锂盐渗入到原始硫化物电解质晶格中，剩余锂盐包裹硫化物电解质颗粒。一方面，由于锂盐中包含卤素原子，提高了原始电解质的阴离子亚晶格结构多样性，降低离子迁移势垒，从而提高其离子传输能力，即提高电解质离子电导率；另一方面，未反应的锂盐包裹在原始电解质颗粒表面，形成了包覆层，锂盐低电子传导能力能够有效阻止电子攻击原始硫化物电解质，提高正极侧界面稳定性，且由于原始硫化物电解质被卤化物包裹，降低晶界的电子电导率，有利于阻碍枝晶在锂负极/电解质界面生长，降低锂金属对硫化物电解质强还原作用，相容匹配锂负极；进一步，包覆层还有利于隔绝空气中的水分子，提高了电解质的空气稳定性。由此使得到的高性能硫化物具有高室温离子电导率、低电子电导率、与锂金属匹配具有良好的界面相容性，从而可得到高能量密度的全固态电池。
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1.一种高性能硫化物电解质的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述原始硫化物电解质选自锂硫银锗矿型电解质(Li6PS5Cl或Li6PS5Br)、锂锗磷硫型电解质(Li12GeP2S10或Li12SiP2S10)、玻璃陶瓷态电解质(Li7P3S11或Li3PS4)中的一种或多种，所述锂盐为卤素锂盐。
3.根据权利要求2所述制备方法，所述锂盐为氯化锂、氟化锂、溴化锂、碘化锂中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3任一所述制备方法，其特征在于，所述混合物中，原始硫化物电解质摩尔百分含量为25％～91％，锂盐摩尔百分含量为19％～75％。
5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述混合物中，原始硫化物电解质摩尔百分含量为33.3％～66.7％，锂盐摩尔百分含量为33.3～66.7％。
6.根据权利要求1所述制备方法，所述混合原始硫化物和锂盐的混合方式包括球磨，所述球磨转速为≥100rpm/min，时间≥20分钟。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述混合物压制
8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述混合固体热处理温度为200～600℃，处理时间为0.5～6h。
9.根据权利要求1-8任一制备方法制备得到的高性能硫化物电解质。
10.一种全固态电池，包括正极、负极和电解质，其特征在于，所述电解质为权利要求9所述高性能硫化物电解质。
...【技术特征摘要】
1.一种高性能硫化物电解质的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述原始硫化物电解质选自锂硫银锗矿型电解质(li6ps5cl或li6ps5br)、锂锗磷硫型电解质(li12gep2s10或li12sip2s10)、玻璃陶瓷态电解质(li7p3s11或li3ps4)中的一种或多种，所述锂盐为卤素锂盐。
3.根据权利要求2所述制备方法，所述锂盐为氯化锂、氟化锂、溴化锂、碘化锂中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3任一所述制备方法，其特征在于，所述混合物中，原始硫化物电解质摩尔百分含量为25％～91％，锂盐摩尔百分含量为19％～75％。
5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：穆道斌，路士杰，张新宇，吕海健，谢朝香，杨天雯，张宇翔，刘琦，李自涵，许馨月，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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