[发明专利]一种硫化物固态电解质及制备方法和应用

说明书

本发明涉及电池技术领域，公开了一种硫化物固态电解质及制备方法和应用，该硫化物固态电解质包括硫化物电解质和卤素氧化剂，卤素氧化剂以晶格掺杂的方式掺入到硫化物电解质的表层的晶格中。本发明通过卤素氧化剂以晶格掺杂的方式掺入到硫化物电解质的表层的晶格中，可以在硫化物电解质的表层形成纳米级别的氧化态包覆层，该硫化物固态电解质的内部离子电导率高，同时表层氧化态对正极稳定性好，能够提高与正极接触的稳定性，提高电池循环性能与寿命。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种硫化物固态电解质及制备方法和应用。

背景技术

随着高能量密度、高安全性的储能系统的需求的日益增长，基于传统可燃电解液的锂离子电池受到了巨大的挑战。全固态电池技术由于使用了不可燃的电解质组件而受到广泛关注。

目前，制备硫化物固态电解质由于其与传统正极材料(NCM811，NCM622，LiCoO₂等)之间的副反应问题，阻碍了硫化物全固态电池的进一步发展。

为解决上述问题，现有相关技术主要采用正极包覆策略以隔绝电解质与正极材料之间的直接接触，从而抑制两者之间的副反应。但是该方案对正极材料的包覆原料，技术，设备等要求较高，且长期循环下难以避免电解质与正极接触而恶化电池寿命。

此外，现有相关技术也有在电解质合成时采用一定量的Li₂O或P₂O₅等来提高电解质对正极材料的稳定性，但是该方法会降低材料的本征稳定性，长期循环不稳定。现有相关技术也有采用一些氧化物直接包覆硫化物电解质，但是氧化物本身烧结温度高，烧结难度大，并且难以实现电解质的均匀包覆。同时氧化物质地较软，弹性模量较大，保护后的硫化物电解质会与电解质存在接触不好的问题，降低正极与电解质的接触面积，提高正极界面阻抗。

发明内容

本发明目的在于提供一种硫化物固态电解质，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

本发明的第一方面提供一种硫化物固态电解质。

具体的，一种硫化物固态电解质，包括硫化物电解质和卤素氧化剂，所述卤素氧化剂以晶格掺杂的方式掺入到所述硫化物电解质的表层的晶格中。

优选地，所述硫化物电解质的表层的厚度小于等于50nm；所述卤素氧化剂占所述硫化物电解质的质量分数为0.5～5％。

优选地，所述卤素氧化剂占所述硫化物电解质的质量分数为1～3％。

优选地，所述硫化物电解质为Li₃PS₄、Li₄P₂S₆或Li_6-xPS_5-xY_x，其中Y为Cl、Br、I中的至少一种，x的范围为0.5～2。

优选地，所述硫化物电解质的粒径为0.5～5um。

优选地，所述卤素氧化剂为I₂、Cl₂或Br₂，优选为I₂。I₂的氧化性相对较低，不会破坏硫化物电解质的结构，而且I₂为固体，相比气体的Cl₂或Br₂，更加容易控制反应用量。

本发明的第二方面提供所述的硫化物固态电解质的制备方法。

具体的，一种硫化物固态电解质的制备方法，包括以下步骤：

将所述硫化物电解质和所述卤素氧化剂混合，反应，得到所述硫化物固态电解质。