[发明专利]固体电解质以及包含其的固态电池

说明书

本发明涉及：通过活化能改善而具有良好的水分稳定性和离子电导率的固体电解质；以及包含该固体电解质的固态电池。本发明提供一种固态电池用固体电解质，其包含以下化学式表示的氧硫化物类化合物。[化学式]Lisubgt;a/subgt;Msubgt;b/subgt;Psubgt;c/subgt;Ssubgt;d/subgt;Osubgt;e/subgt;Xsubgt;f/subgt;(5≤a≤7，0b≤1，0≤c1，2.5≤d≤5，0e≤2，1f≤1.5，M是选自由Si、Ti、Ta、Nb、As、Sb、Sn和Al组成的组中的至少一种，X是选自由Cl、Br、I和F组成的组中的至少一种)。

技术领域

本发明涉及一种固态电池。更具体地，本发明涉及一种氧硫化物固体电解质，其中常规硫化物固体电解质的阴离子被氧部分取代以提高离子电导率和水分稳定性，并且涉及包含该氧硫化物固体电解质的固态电池。

背景技术

随着对电动车辆和大容量电力存储设备的需求增加，已经开发了各种电池来满足日益增长的需求。

在各种二次电池中，锂二次电池由于其优异的能量密度和输出特性而被广泛商业化。主要用作锂二次电池的是包括含有有机溶剂的液体型电解质的锂二次电池(在下文称为“液体型二次电池”)。

然而，液体型二次电池中的液体电解质本身是易燃材料，因此当被内部和外部冲击等损坏时存在着火的风险。为了解决液体型二次电池的此类问题，使用具有优异稳定性的固体电解质的锂二次电池(在下文称为“固态电池”)备受关注。

具有软粉末的硫化物类固体电解质即使在室温下加压而没有烧结过程时，颗粒之间也具有优异的接触特性。与氧化物类固体电解质相比，硫化物类固体电解质具有低的接触电阻并且可表现出高的离子电导率，备受关注。

然而，硫化物类固体电解质的化学稳定性相对低于氧化物类固体电解质，因此固态电池的运行不稳定。即，硫化物类固体电解质由于诸如残留L₂S或结构中包含的P₂S₇交联硫等各种因素而很可能与大气中的水分或过程中引入的水分发生反应。正因为如此，硫化物类固体电解质可能通过与水分反应而产生硫化氢(H₂S)气体，因此在氩气气氛手套箱或去除水分的干燥室中处理。另外，硫化物类固体电解质与水分的高反应性和硫化氢气体的产生导致制造过程中的问题，例如离子电导率降低。

像这样，硫化物类固体电解质需要繁琐的处理条件，因此它在大面积和大量生产使用硫化物类固体电解质的固态电池的制造加工性方面充当不利因素。

[相关技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)韩国专利公开号2019-0079135(2019年7月5日公布)

发明内容

技术问题

因此，本发明的目的是提供一种具有高的离子电导率且在大气的水分环境中稳定性优异的含有氧硫化物类化合物的固体电解质以及包含该固体电解质的固态电池。

本发明的另一个目的是提供一种暴露于大气时能够减少硫化氢(H₂S)气体的产生量的含有氧硫化物类化合物的固体电解质以及包含该固体电解质的固态电池。

本发明的又一个目的是提供一种即使在暴露于大气后也能够抑制离子电导率降低的含有氧硫化物类化合物的固体电解质以及包含该固体电解质的固态电池。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供一种固态电池用固体电解质，其包含以下化学式表示的氧硫化物类化合物。

[化学式]

Li_aM_bP_cS_dO_eX_f