[发明专利]硫化物固态电解质及全固态锂二次电池

说明书

本发明提供了一种硫化物固态电解质及全固态锂二次电池。所述硫化物固态电解质由Li₂S、P₂S₅以及M_xS₂O₃复合得到，其中，M选自Na、K、Ba以及Ca中的一种或几种，1≤x≤2。本发明的硫化物固态电解质是一种玻璃相与晶相均匀混合的玻璃陶瓷固态电解质，其具有离子电导率高且电化学稳定性好的优点，当其应用于全固态锂二次电池后，全固态锂二次电池具有高的首周比容量、高的首周库伦效率和良好的循环性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种硫化物固态电解质及全固态锂二次电池。

背景技术

锂二次电池由于具有能量密度大、电化学性能好的优点而被广泛应用于各领域。目前使用较多的锂二次电池是液态锂二次电池，其电解质材料主要采用液态电解质材料，其中含有大量有机溶剂，因此在使用过程中会导致安全隐患凸出。而全固态锂二次电池具有液态锂二次电池不可比拟的安全性能，并可有望彻底消除使用过程中的安全隐患，更符合电动汽车和规模储能领域未来发展的需求，因此各国研究者正大力开发全固态锂二次电池。

截止目前，全固态锂二次电池仍未得到广泛的应用，而限制其全面应用的主要瓶颈是高性能固态电解质材料(solid electrolyte，简称为SE)的研究与开发。固态电解质材料的研究方向目前主要包括：聚合物、氧化物、硫化物等几大类。其中，聚合物固态电解质在室温下的电导率极低(通常＜10^-6S/cm)，因此难以发挥出其优势；氧化物固态电解质的电导率也较低，且其硬度通常较大，难以适应充放电过程中电极尺寸的变化，进而容易出现匹配失灵的问题；硫化物固态电解质具有室温电导率高(可达到10^-3S/cm到10^-2S/cm)、与电极界面接触良好等优势，因此作为全固态锂二次电池的首选固态电解质而受到研究者的广泛关注。

但是硫化物固态电解质也有其缺点：首先，其电导率仍有待进一步提高；其次，硫化物固态电解质的成分不稳定，遇到水及氧气容易发生反应。因此硫化物固态电解质仍然有待进一步研究和优化。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种硫化物固态电解质及全固态锂二次电池，所述硫化物固态电解质具有离子电导率高且电化学稳定性好的优点，其可以使全固态锂二次电池具有高的首周比容量、高的首周库伦效率和良好的循环性能。

为了达到上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种硫化物固态电解质，所述硫化物固态电解质由Li₂S、P₂S₅以及M_xS₂O₃复合得到，其中，M选自Na、K、Ba以及Ca中的一种或几种，1≤x≤2。

在本发明的第二方面，本发明提供了一种全固态锂二次电池，其包括正极极片、负极极片以及固态电解质膜，其中所述固态电解质膜由根据本发明第一方面所述的硫化物固态电解质构成。

本发明的有益效果为：本发明的硫化物固态电解质是一种玻璃相与陶瓷相均匀混合的玻璃陶瓷固态电解质，其具有离子电导率高且电化学稳定性好的优点，当其应用于全固态锂二次电池后，全固态锂二次电池具有高的首周比容量、高的首周库伦效率和良好的循环性能。

附图说明

图1为实施例1的硫化物固态电解质70Li₂S-29P₂S₅-1Na₂S₂O₃的XRD图谱。

图2为实施例1的硫化物固态电解质70Li₂S-29P₂S₅-1Na₂S₂O₃在25℃下的阻抗图谱。