[发明专利]固态电解质材料、其制备方法、固态电解质片及全固态电池

说明书

本申请提供一种固态电解质材料、其制备方法、固态电解质片及全固态电池，属于固态电解质材料技术领域。固态电解质材料的化学式为M₄NA_2‑xB_x(0≤x≤2)，固态电解质材料为四方晶系，空间群为P4/mmm，其中，M选自碱金属中的一种，N选自第六主族的非金属中的一种，A和B均选自卤素中的一种，且A和B不同。该固态电解质材料为一种四方晶系的新材料，其进行制备固态电解质片，用来组装全固态电池后，全固态电池的电学性能可以得到满足。

技术领域

本申请涉及固态电解质材料技术领域，且特别涉及一种固态电解质材料、其制备方法、固态电解质片及全固态电池。

背景技术

锂离子电池广泛应用于电动汽车和便携式电子设备等领域。目前，大多数商业锂离子电池使用的是有机液体电解质，其有诸多不足之处，如毒性、腐蚀性和易燃性等，这有可能带来环境和安全问题。以固态电解质替代有机液体电解质被广泛认为是解决这一问题的关键。另一方面，使用固态电解质还可以兼容纯锂负极。因此，无机固态电解质受到了广泛的关注，有望消除有机液体电解质的安全和环境问题，也可以大大提高锂电池的能量密度。

现有固态电解质体系中主要包含无机锂离子导体，聚合物锂离子导体和复合锂离子导体。从材料本质特性考虑，无机锂离子导体是解决锂离子电池安全性的最根本途径。从结构上分无机锂离子导体包含石榴石结构、钙钛矿结构以及卤化物结构等。

但是，现有技术中的无机锂离子导体的种类较少。

发明内容

本申请实施例的提供一种固态电解质材料、其制备方法、固态电解质片及全固态电池，提供一种新的固态电解质材料，能够进行固态电解质片以及全固态电池的制备。

第一方面，本申请实施例提供了一种固态电解质材料，固态电解质材料的化学式为M₄NA_2-xB_x(0≤x≤2)，固态电解质材料为四方晶系，空间群为P4/mmm，其中，M选自碱金属中的一种，N选自第六主族的非金属中的一种，A和B均选自卤素中的一种，且A和B不同。

在本申请的部分实施例中，M选自Li、Na、K中的一种，N选自O、S、Se中的一种，A和B均选自F、Cl、Br和I中的一种。

在本申请的部分实施例中，固态电解质材料的化学式为Li₄OBr_2-xCl_x(0≤x≤2)。

第二方面，本申请提供一种固态电解质材料的制备方法，包括：将原料M₂N、MA和MB混合，并预压成型得到坯体，其中，M选自碱金属中的一种，N选自第六主族的非金属中的一种，A和B均选自卤素中的一种，且A和B不同；M₂N、MA和MB的摩尔比为1:(2-x):x，0≤x≤2。将坯体置于温度不低于300℃、压力不小于1GPa的条件下烧结30min及以上。

在本申请的部分实施例中，M选自Li、Na、K中的一种，N选自O、S、Se中的一种，A和B均选自F、Cl、Br和I中的一种。

在本申请的部分实施例中，该制备方法包括：将原料Li₂O、LiCl和LiBr混合，并预压成型得到坯体，其中，Li₂O、LiCl和LiBr的摩尔比为1:(2-x):x，0≤x≤2。将坯体置于温度为700-1000℃、压力为3-6GPa的条件下烧结30-90min。

在本申请的部分实施例中，烧结在二面顶压机、四面顶压机或者六面顶压机中进行。

在本申请的部分实施例中，坯体的压制条件为：在压力为20-100MPa的条件下保压1-5min成型。

第三方面，本申请提供一种固态电解质片，包括上述固态电解质材料。