[发明专利]一种固态电解质的制备方法

说明书

本申请提供了一种固态电解质的制备方法，包括：将锂前体、中心原子配体分散于有机溶剂中，形成反应初混液；将硼酸酯分散于有机溶剂中，形成改性溶液；将反应初混液与改性溶液混合，干燥，得到初始产物；对初始产物研磨、冷压、热处理得到固态电解质。在本申请所提供的制备方法中，以硼酸酯作为掺杂原料对硫化物固态电解质进行改性，可得到一种B、O共掺杂的硫化物固态电解质，在掺杂改性过程中，实现了硫化物电解质原料与硼酸酯之间的充分混合；并且硼酸酯在硫化物电解质的成相温度下完全分解，减少了杂质的引入或反应物残余，制得的硫化物固态电解质的离子电导率得到显著提升，从而也利于全固态电池的能量密度的发挥。

技术领域

本申请涉及电池领域，尤其涉及一种固态电解质的制备方法。

背景技术

近年来，随着消费类电子设备和电动汽车行业的快速发展，锂离子电池成为了社会生活中应用最为广泛的二次电池技术。但是，伴随着锂电池产品数量的迅猛增长，锂电池冒烟、着火甚至爆炸的负面新闻也是不绝于耳，锂离子电池的安全性和能量密度有待提高。

传统的液态锂电池由于液态电解质自身易挥发、易燃的特性很难避免电池安全事故的发生，所以固态电解质作为安全性能更高的电解液替代产品受到关注。现有的固态电解质按照材料体系可以分为三类：硫化物固态电解质、氧化物固态电解质和聚合物固态电解质。其中，硫化物固态电解质由于具有在室温下既可媲美液态电解质的离子电导率和较易成型致密化的加工特性，也是最有应用前景的固态电解质体系之一。但是，现有的硫化物固态电解质还存在离子电导率不高的问题，从而影响电池能量密度的发挥。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种固态电解质的制备方法，以提高固态电解质的电导率。

为了达到上述目的，本申请提供了一种固态电解质的制备方法，其包括：将锂前体、中心原子配体分散于有机溶剂中，形成反应初混液；将硼酸酯分散于有机溶剂中，形成改性溶液；将所述反应初混液与所述改性溶液混合，干燥，得到初始产物；对所述初始产物研磨、冷压、热处理得到固态电解质。

相对于现有技术，本申请至少包括如下所述的有益效果：

本申请所提供的固态电解质的制备方法中，以硼酸酯作为掺杂原料对硫化物固态电解质进行改性，可得到一种B、O共掺杂的固态电解质。其中，B元素掺杂可以降低阴离子对锂离子的束缚作用，提升锂离子的传输能力；O元素部分掺杂取代S元素既可以产生混合阴离子效应从而提升锂离子电导率，又可以抑制氧化物阴极与硫化物电解质界面空间电荷层的形成，降低界面阻抗；而掺杂过程中所引入的硼酸酯作为路易斯酸，具有2P空轨道，可与锂前体(如Li₂S等)电子给体形成络合，促进锂前体与其它原料间充分反应，从而提高反应产物的纯度和电导率。

发明人认为，在固态电解质的掺杂改性过程中，如将硫化物电解质原料与需要掺杂的阳离子或阴离子的无机化合物直接混合、热处理，由于无机颗粒之间的固固接触问题，这种混合方式很难达到均匀的分散效果，而且在原料混合和热处理过程中还易导致杂相生成。而本申请则利用了硼酸酯在溶剂中形成均匀分散的溶液的性质，将锂前体、中心原子配体分散于有机溶剂内形成反应初混液，将硼酸酯分散于有机溶剂内形成改性溶液，再对反应初混液和改性溶液进行混合和热处理，从而实现了电解质原料与需要掺杂的硼酸酯之间的充分混合。并且，硼酸酯在硫化物电解质的成相温度下可以完全分解，从而减少了杂质的引入或反应物残余，使制得的硫化物固态电解质的离子电导率得到显著的提升，进而有利于全固态锂离子电池能量密度的发挥。

附图说明

图1是根据本申请实施方式的固态电解质的阻抗谱图；

图2是根据本申请实施方式的固态电解质的XRD测试图谱；

图3是根据本发明实施方式的固态电解质的Raman测试结果图；

图4是根据本申请实施方式的固态电解质的元素分布测试结果图。

具体实施方式