[发明专利]固态电解质材料以及利用该材料制得的复合固态电解质和全固态电池

说明书

本发明涉及固态电解质材料领域，公开了一种固态电解质材料以及利用该材料制得的复合固态电解质和全固态电池。该硫化物固态电解质材料的通式为Li_aPO_b‑cM‑dX，其中，a为1.1～13.2，b为0.28～26.5，c为0.3～14，d为0.24～2.69；所述M为IB族金属硫化物，X为卤素。本发明提供的硫化物固态电解质材料具有高离子电导率，利用该硫化物固态电解质材料制备的全固态电池，能够进一步提高锂离子电导率，提高电池的利用率和循环稳定性。

技术领域

本发明涉固态电解质材料领域，具体涉及一种固态电解质材料以及利用该材料制得的复合固态电解质和全固态电池。

背景技术

便携式设备如手机、电脑的普及，人们对于高容量能量存储设备的需求持续增长，而锂电池是目前在可充放电电池中具有高能量密度及较好循环稳定性的化学电源，锂电池正被大规模的应用。然而，有机液态电解质锂离子电池在向储能、移动电子领域发展的同时，所表现出来的安全问题不容忽视。一方面，有机电解液具有挥发性和可燃性，当电池在过充、过放及高温等状态下会发生膨胀，电解液泄露等问题，极易引起火灾等安全问题。另一方面，电池在充放电过充中，锂离子在被还原至负极过程中易在电极表面产生锂枝晶，而锂枝晶则会穿透隔膜造成电池正负极直接接触从而发生短路，产生安全隐患。因此，研究安全、可靠的新型锂离子电池成为目前十分紧迫的任务。

全固态电池是以固态电解质取代传统液态有机电解质的新一代电池，其高安全性和高能量密度越来越引起人们的关注。按照电解质材料的组成可以分成无机固态电解质和聚合物固态电解质。但是，固态电解质的电导率仍偏低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的电导率低、安全性能差等问题，提供了一种固态电解质材料以及利用该材料制得的复合固态电解质和全固态电池。本发明提供的硫化物固态电解质材料具有高离子电导率，利用该硫化物固态电解质材料制备的全固态电池，能够进一步提高锂离子电导率，提高电池的利用率和循环稳定性。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种硫化物固态电解质材料，该硫化物固态电解质材料的通式为Li_aPO_b-cM-dX，其中，a为1.1～13.2，b为0.28～26.5，c为0.3～14，d为0.24～2.69；所述M为IB族金属硫化物，X为卤素。

优选地，所述硫化物固态电解质材料的通式为Li_aPO_b-cM-dX，其中，a为1.2～11.4，b为0.28～26.5，c为0.4～9，d为0.24～2.4；所述M的金属选自Cu、Ag或Au，所述X选自F、Cl、Br或I。

优选地，所述硫化物固态电解质材料的通式为Li_aPO_b-cM-dX，其中，a为1.2～9，b为2～8，c为0.5～5，d为0.24～2.4；所述M为Ag₂S，所述X为I。

优选地，所述硫化物固态电解质材料的离子电导率为6.1×10^-4～3.2×10^-3S/cm。

优选地，所述硫化物固态电解质材料的离子电导率为2.6×10^-3～3.2×10^-3S/cm。第二方面，本发明提供了一种硫化物固态电解质材料的制备方法，该方法包括：将Li₂O、P₂O₅、LiX以及金属硫化物的混合物在惰性气氛下进行热处理，得到所述硫化物固态电解质；其中，X为卤素，金属为IB族金属，所述Li₂O、P₂O₅、LiX以及金属硫化物的摩尔比为(30.2～39.6):(3.8～34.3):(16.2～20.4):(10.3～53.5)。