【技术实现步骤摘要】
以下涉及一种固体离子导电材料、包括该离子导电材料的电解质以及形成该固体离子导电材料的方法，并且特别涉及包括复合金属卤化物的固体离子导电材料、包括该固体离子导电材料的电解质以及形成该固体离子导电材料的方法。
技术介绍
1、与常规锂离子电池相比，固态锂电池通过启用锂金属阳极，预期提供更高的能量密度和更快的充电时间并减少安全问题。当前的固体电解质材料包含氧化物、卤化物、硫化物、氟化物和固体聚合物电解质。
2、氧化物基材料已经被认为是安全的并且具有良好的化学和电化学稳定性。这些化合物的合成通常使用高于1000℃至1200℃的高温。氧化物基材料通常为致密、刚性且脆性的，在室温下的离子电导率(icrt)高达1.0ms/cm。
3、卤化化合物(诸如氯化物和溴化物)通常是安全的并且具有良好的化学和电化学稳定性、可变形性和可塑性，从而允许与活性电极材料的相对较高的相容性。一些li3ycl6(lyc)和li3ybr6(lyb)电解质已经示出了高于1ms/cm的室温离子电导率icrt。卤化物通常具有吸湿性并在暴露于水分时形成水合物或发生水解。卤化物固体电解质(诸如lyc和lyb)是通过使用基于高能球磨的固态合成方法来合成的。还因为使用了昂贵的二元卤化反应物和/或高温退火，因此该合成在大规模生产应用方面具有挑战性。
4、氟化物在物理、化学和电化学特性方面非常类似于氧化物，但通常具有低于1ms/cm的icrt值。
5、硫化物具有相对较高的离子电导率。例如，icrt可高达25ms/cm，而商业相关的硫化物或硫
6、包含锂盐的固体聚合物电解质通常具有相对较低的icrt值和电化学稳定性。
7、本行业持续要求经改善的固体电解质材料。
技术实现思路
1、本专利技术涉及一种固体离子导电材料，所述固体离子导电材料包括：
2、复合金属卤化物材料，
3、其中所述复合金属卤化物材料由m3-z(mek+)fx3-z+k*f表示，其中：
4、-3≤z<3；
5、2≤k<6；
6、0≤f≤1；
7、m包括碱金属元素；
8、me包括二价金属元素、三价金属元素、四价金属元素、五价金属元素、六价金属元素或它们的任意组合；并且x包括卤素；且
9、其中所述复合金属卤化物材料包括电荷中性的mexnk或mxn中的至少一者，其中x是氮n的价数，和k是me的价数。
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1.一种固体离子导电材料，所述固体离子导电材料包括晶体学取向陶瓷材料，其中所述晶体学取向陶瓷材料的晶粒由<HKL>或<HKLM>表示的晶体学取向进行取向，且所述晶体学取向陶瓷材料包括由M3-z(Mek+)fX3-z+k*f表示的卤化物材料，其中：
2.根据权利要求1所述的固体离子导电材料，其中所述卤素是选自由Cl、Br和F组成的群组中的一种或多种元素。
3.根据权利要求1所述的固体离子导电材料，其中Me包括稀土元素、Zn、Zr、Hf、Ti、Sn、Sb、In、Bi、Fe、Al、碱土金属元素或它们的任意组合。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的固体离子导电材料，其中所述卤化物材料由Li3-zMek+X3-z+k表示，其中Me包括稀土元素、Al、Zr、Hf、In、Mg、Zn或它们的任意组合。
5.根据权利要求1所述的固体离子导电材料，其中超过80％的所述晶粒沿由<HKL>或<HKLM>表示的晶体学取向进行取向。
6.一种固体离子导电材料，所述固体离子导电材料包括晶体学取向陶瓷材
7.根据权利要求6所述的固体离子导电材料，其中所述卤化物材料由Li3-z(Mek+)fX3-z+k*f表示，其中X包括Cl或Br中的至少一者。
8.根据权利要求6所述的固体离子导电材料，其中所述晶体学取向陶瓷材料具有由<HKL>或<HKLM>表示的晶体学取向，其中在<HKL>或<HKLM>的晶体学取向上的离子电导率高于在不同晶体学取向上的离子电导率。
9.根据权利要求1至3和6至8中任一项所述的固体离子导电材料，其中所述卤化物材料包括：占所述卤化物材料重量至多3重量％的MX总含量；电荷中性的MexNk或MxN中的至少一者，其中x为N的价数且k为Me的价数；或它们的任意组合。
10.一种固体电解质层，所述固体电解质层包括晶体学取向晶体材料，所述晶体学取向晶体材料包括由(Li1-d-e,Nad,M'e)2Li1-z(Mek+)fX3+k*f-z表示的卤化物材料，其中：
11.根据权利要求10所述的固体电解质层，其中所述卤化物材料由Li3-z(Mek+)fX3-z+k*f表示，其中X包括Cl或Br中的至少一者。
12.根据权利要求10所述的固体电解质层，其中所述晶体学取向晶体材料是陶瓷材料，所述陶瓷材料包括具有沿固体电解质层厚度方向的晶体学取向的晶粒。
13.根据权利要求10所述的固体电解质层，其中所述晶体学取向晶体材料是单晶材料。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的固体电解质层，其中所述固体电解质层包括：占所述卤化物材料重量至多3重量％的碱金属卤化物总含量；电荷中性的MexNk或MxN中的至少一者，其中x为N的价数且k为Me的价数；或它们的任意组合。
15.根据权利要求10所述的固体电解质层，其中当(d+e)>0时，Li占Li、Na和M'总含量的至少50mol％。
...【技术特征摘要】
1.一种固体离子导电材料，所述固体离子导电材料包括晶体学取向陶瓷材料，其中所述晶体学取向陶瓷材料的晶粒由<hkl>或<hklm>表示的晶体学取向进行取向，且所述晶体学取向陶瓷材料包括由m3-z(mek+)fx3-z+k*f表示的卤化物材料，其中：
2.根据权利要求1所述的固体离子导电材料，其中所述卤素是选自由cl、br和f组成的群组中的一种或多种元素。
3.根据权利要求1所述的固体离子导电材料，其中me包括稀土元素、zn、zr、hf、ti、sn、sb、in、bi、fe、al、碱土金属元素或它们的任意组合。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的固体离子导电材料，其中所述卤化物材料由li3-zmek+x3-z+k表示，其中me包括稀土元素、al、zr、hf、in、mg、zn或它们的任意组合。
5.根据权利要求1所述的固体离子导电材料，其中超过80％的所述晶粒沿由<hkl>或<hklm>表示的晶体学取向进行取向。
6.一种固体离子导电材料，所述固体离子导电材料包括晶体学取向陶瓷材料，其中所述晶体学取向陶瓷材料的晶粒在特定的方向进行取向，且所述晶体学取向陶瓷材料包括由(li1-d-e,nad,m'e)2li1-z(mek+)fx3+k*f-z表示的卤化物材料，其中：
7.根据权利要求6所述的固体离子导电材料，其中所述卤化物材料由li3-z(mek+)fx3-z+k*f表示，其中x包括cl或br中的至少一者。
8.根据权利要求6所述的固体离子导电材料，其中所述晶体学取向陶瓷材料...
【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉迪米尔·乌斯片斯基，戈拉夫·阿萨特，约翰·M·弗兰克，
申请(专利权)人：圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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