[发明专利]全固态锂二次电池电解质材料、其制备方法及全固态锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂二次电池技术领域，特别涉及一种全固态锂二次电池电解质材料、其制备方法及全固态锂二次电池。

背景技术

锂二次电池具有能量密度高、输出功率大、平均输出电压高、自放电小、无记忆效应、可快速充放电、循环性能优越和无环境污染等诸多优点，已成为当今用于便携式电子产品的可充电电源的首选对象，也被认为是最具竞争力的车用动力电池。其中，采用固态电解质材料的全固态锂二次电池具有良好的安全性，因而更符合目前车用动力电池发展的方向。

作为全固态锂二次电池的核心组成之一，固态电解质材料是实现全固态锂二次电池高性能化的关键。固态电解质材料主要有两大类：有机聚合物电解质材料和无机固体电解质材料。在无机固体电解质材料中，由于硫的电负性较小，对锂离子的束缚力较弱，而且硫的半径较大，可形成较大的离子传输通道，有利于锂离子的迁移，使得硫化物类电解质材料显示出较高的锂离子电导率，因此其成为目前发展最快的无机固体电解质材料。现有技术公开了多种硫化物类电解质材料，如授权公告号为CN100486025C的中国专利文献公开了一种用于二次锂电池的固体电解质材料，该固体电解质材料为Li₂S-Al₂S₃，即LiAlS₂，其中Li、Al和S的原子摩尔比为1∶1∶2，并且LiAlS₂为非晶材料，其以硫化铝为骨架，锂离子扩散在硫化铝的骨架中，但是该固体电解质材料的锂离子电导率在室温下仅约为1.77×10^-5S·cm^-1，导致该固体电解质材料的导电性较差。

为了进一步提高硫化物类电解质材料的锂离子电导率，授权公告号为CN100486024C的中国专利文献公开了一种用于二次锂电池的锂镧硅硫固体电解质材料，该固体电解质材料为Li₂S、La₂S₃和SiS₂三种不同的硫化物按照6∶0.5∶3的摩尔比复合而成，其锂离子电导率在室温下约为5.35×10^-5S·cm^-1。上述固体电解质材料的锂离子电导率在室温下很难达到10^-3S·cm^-1，其导电性仍有待进一步提高。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种全固态锂二次电池电解质材料、其制备方法及全固态锂二次电池，本发明提供的全固态锂二次电池电解质材料在室温下具有良好的导电性，利于应用。

本发明提供了一种全固态锂二次电池电解质材料，包含：

Li₂S；

第一硫化物，所述第一硫化物为GeS和/或GeS₂；

第二硫化物，所述第二硫化物为FeS、FeS₂、SiS₂、P₂S₅、B₂S₃、CeS₂和Al₂S₃中的一种或多种；

掺杂物，所述掺杂物为锂盐或可形成原酸的氧化物。

优选的，所述锂盐为Li₃PO₄、Li₃BO₃、Li₄SiO₄、Li₄Ti₅O₁₂、Li₃VO₄、Li₂SO₄、Li₃AlO₃、Li₃GaO₃、Li₃InO₃、Li₄GeO₄、Li₃TaO₄和Li₄TeO₄中的一种或多种。