[发明专利]一种固态电解质的脱水提纯方法和应用

说明书

本发明涉及固态电池技术领域，具体涉及一种固态电解质的脱水提纯方法和应用。本发明提供的脱水提纯方法，包括如下步骤：将待处理固态电解质与脱水添加剂进行接触，然后进行加热，得到所述脱水提纯后的固态电解质；所述脱水添加剂至少满足如下条件：脱水添加剂物质与固态电解质的结合能力优于水与固体电解质的结合能力；脱水添加剂与固体电解质结合后的物质的分解温度低于固体电解质的晶体结构塌陷温度；脱水添加剂物质的沸点低于固体电解质的晶体结构塌陷温度。本发明提供的脱水提纯方法，相比于现有其它方式，获得的电解质能够恢复至原有电导率水平，且电池能够具有更高的容量发挥与循环保持率。

技术领域

本发明涉及固态电池技术领域，具体涉及一种固态电解质的脱水提纯方法和应用。

背景技术

固态电池采用不可燃的固态电解质替换了可燃性的有机液态电解质，大幅提升了电池系统的安全性，同时能够更好地适配高能量正负极并减轻系统重量，实现能量密度同步提升。在各类新型电池体系中，固态电池是距离产业化最近的下一代技术，这已成为产业与科学界的共识。

固态电池之中使用固态电解质替代传统液态电池之中的电解液组分，但目前使用的无机固态电解质(包括硫化物电解质、氧化物电解质、卤化物电解质等)普遍具有对水敏感且极易吸水的特性。基于固态电解质的上述特性，即便固态电解质材料在制备过程中能够通过高温烧结等方式将材料之中的水分完全去除，但固态电解质在长时间的储存过程中仍不可避免的会接触到存在于气氛中或包装容器之中的微量水分，由于固态电解质对水分极为敏感，且具有很强的吸水能力，存在于外部的水分会逐步扩散至至夺水能力更强的固态电解质之中，以卤化物固态电解质Li₃MX₆(X可以为F、Cl、Br中的一种或多种；M可以为Sc、Y、Zr、Hf、Ga、In、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Ga、La、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种或多种)为例，在固态电解质Li₃MX₆与气氛中的水分接触后，会形成固态电解质的水合物即Li₃MX₆·nH₂O(n≤8)。Li₃MX₆·nH₂O不能承受电池充放电过程之中的电压，因而在电池充放电过程中会发生分解，进而表现为电池容量下降、循环寿命降低。

此外，由于Li₃MX₆·nH₂O之中的水分以结晶水的形式存在，因而无法通过真空、低温干燥的方式简单除去。目前通常采用高温煅烧的方式将Li₃MX₆·nH₂O之中的结晶水去除，Li₃MX₆·nH₂O在受热之后存在以下反应：

Li₃MX₆·nH₂O→3LiX+MOX+2HX↑+(n-1)H₂O↑。

由上式可以看出，虽然通过高温煅烧的方式能够将Li₃MX₆·nH₂O之中的结合水脱出，但Li₃MX₆在脱水过程中由于H₂O的作用会发生裂解，产生的LiX、MOX均不具备电导率，所以使得经热处理后的电解质电导率显著下降、电池容量降低、循环性能变差。

发明内容

本发明所要解决的问题是克服现有采用高温煅烧的方法对吸水后的固态电解质进行脱水提纯，固态电解质在脱水过程中会发生裂解，产生的LiX、MOX不具备电导率，使得经高温煅烧后的电解质电导率显著下降、电池容量降低、循环性能变差的缺陷，进而提供一种固态电解质的脱水提纯方法和应用。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种固态电解质的脱水提纯方法，包括如下步骤：