[发明专利]一种硫化物电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种硫化物电解质及其制备方法和应用，涉及硫化物电解质技术领域。本发明提供的硫化物电解质，其化学式为Li_6‑xPS_5‑xCl_1+x‑ymolLiSbS₂，该电解质复合了LiSbS₂与Li_6‑xPS_5‑xCl_1+x，二者同为硫化物，制备时仅需通过冷压即可降低两种电解质间晶界阻抗。本发明的硫化物电解质利用LiSbS₂易与空气水分子反应的特性，极大提升电解质环境稳定性。本发明提供的硫化物电解质制备方法，仅是通过对应原料比的研磨混合，再进行热处理即可制备得到。相对于现有技术，此种制备方式，操作简单。

技术领域

本发明涉及硫化物电解质技术领域，尤其涉及一种硫化物电解质及其制备方法和应用。

背景技术

硫化物固态电解质具有较高离子电导率(10^-3-10^-2S/cm)、较好机械延展性、较低晶界阻抗等优势,被认为是最具潜力的固态电解质材料之一。然而较差的空气稳定性，导致其制备及组装都需要在无水、无氧环境下操作,这也使得成本和制备难度大大提高，严重制约了硫化物固态电池产业化的进程。硫化物电解质空气稳定性差的主要原因是容易发生以下化学反应：M_xS_y+H₂O→M_xO_y+H₂S。

目前有以下方法提升硫化物电解质的空气稳定性：

1.利用Sb⁵⁺元素掺杂进电解质内部，部分取代P元素，得到更稳定的Sb-S键，但此种方式仅适用于低湿度环境下。这种方法得到的电解质离子电导率在低湿度环境下依旧有着不小的下降，若是置于高湿度环境下，离子电导率下降会更大。

2.利用沸石对H₂O的吸收性，将沸石与Li₆PS₅Cl均匀混合后压片，大大提升了此类电解质在50％高湿度环境下的稳定性。但沸石混合后因其与硫化物电解质具有界面阻抗，导致整体电解质离子电导率不高。

亟需一种简单有效的方法提升硫化物电解质的环境稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提升硫化物电解质的环境稳定性。

为了解决上述问题，本发明提出以下技术方案：

本发明提供一种硫化物电解质，具有如下化学式：(1mol)Li_6-xPS_5-xCl_1+x-ymolLiSbS₂，x＝0-1.0,y＝0.05-0.5。

本发明还提供一种硫化物电解质的制备方法，包括以下步骤：

S1、所述硫化物电解质的化学式为(1mol)Li_6-xPS_5-xCl_1+x-ymol LiSbS₂，x＝0-1.0,y＝0.05-0.5，按其摩尔比例准备原料Li₂S、P₂S₅、LiCl、Sb₂S₃；

S2、在充满惰性气氛的手套箱中，将上述原料用研钵研磨20-60min后，转移至石英管中，抽真空加热密封；

S3、将密封好的石英管置于马弗炉中进行热处理，即得到最终电解质(1mol)Li_6-xPS_5-xCl_1+x-ymol LiSbS₂，x＝0-1.0,y＝0.05-0.5。