[发明专利]掺杂硫的氧化物固态电解质粉末及包含其之固态电池

说明书

技术领域

本公开是有关于一种固态电解质，且关于一种掺杂硫的氧化物固态电解质及包含其之固态电池。

背景技术

目前商用锂电池大多数仍使用有机液态电解液，但是有鉴于这类电池存在一些安全上的问题，开发固态电解质材料极为迫切。以固态电解质取代传统电解液后，电池结构设计将更有弹性，可有效提升能量密度，解决市场上对锂电池能量密度的需求。然而，固态电解质受限于晶界阻碍，无法进一步提升其锂离子迁移速率，导致固态电解质的导电率低而达不到实用要求。

因此，目前亟需针对固态电解质的导电率进行改良，以使固态电解质达到实用化的目的。

发明内容

根据一实施例，本公开提供一种掺杂硫的氧化物固态电解质粉末，其中硫的含量为1wt％-5wt％，以氧化物固态电解质粉末的重量为基准。

根据另一实施例，本公开提供一种固态电池，包括一正电极层、一负电极层、以及设置于正电极层和负电极层之间的一固态电解质层，其中固态电解质层包括前述的掺杂硫的氧化物固态电解质粉末。

为让本公开的上述内容和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1是根据本公开一实施例显示固态电池的剖面示意图。

图2显示交流阻抗法的测试单元结构示意图。

附图的符号说明

100～固态电池；

102～正电极层；

104～负电极层；

106～固态电解质层；

108～正极集电器；

110～负极集电器。

200～测试单元；

202～上盖；

204～垫片；

206～锂金属；

208～隔离膜；

210～锭状固态电解质；

212～下盖。

具体实施方式

以下依本公开的不同特征举出数个不同的实施例。本公开中特定的组件及安排是为了简化，但本公开并不以这些实施例为限。举例而言，于第二组件上形成第一组件的描述可包括第一组件与第二组件直接接触的实施例，亦包括具有额外的组件形成在第一组件与第二组件之间、使得第一组件与第二组件并未直接接触的实施例。此外，为简明起见，本公开在不同例子中以重复的组件符号及/或字母表示，但不代表所述各实施例及/或结构间具有特定的关系。

在本公开一实施例中，提供一种掺杂硫的氧化物固态电解质粉末。根据一些实施例，硫可为元素硫(S)且分布于氧化物固态电解质之晶粒中。根据一些实施例，氧化物固态电解质包括锂镧钛氧(LLTO)。其中，由于元素硫的半径与氧的半径相似，所以添加至氧化物固态电解质中的硫可部分取代氧，形成掺杂硫的氧化物固态电解质。

根据一实施例，于本公开所提供的掺杂硫的氧化物固态电解质粉末中，硫的含量可为1wt％-5wt％，以氧化物固态电解质粉末的重量为基准。应注意的是，在硫的含量为1wt％-5wt％的条件下形成的掺杂硫的氧化物固态电解质粉末，可具有良好的导电率，推论此应与氧化物固态电解质的晶格常数有关。在适当含量的硫掺杂的情况下，氧化物固态电解质的晶格常数会产生改变，进而提升锂离子在氧化物固态电解质中的扩散速率，增加其导电率。

相反地，当硫的含量过低(即低于1wt％)时，其含量可能不足以造成氧化物固态电解质的晶格常数产生改变，故其晶界中的锂离子迁移速率及导电率无法提升。当硫的含量过高(即高于5wt％)时，可能会造成其他的晶相析出，阻碍氧化物固态电解质晶界中锂离子的迁移路径，反而降低其迁移速率。