[发明专利]用于制备固体电解质材料的方法以及用于固态电池的固体电解质

说明书

一种用于制造全固态电池用的固体电解质的方法(100)，该固体电解质具有以下化学式XM₂(PS₄)₃，其中P是磷，S是硫，X是锂(Li)、钠(Na)、银(Ag)或镁(Mg_0.5)，并且M是钛(Ti)、锆(Zr)、锗(Ge)、硅(Si)、锡(Sn)或X与铝的混合物(X+Al)，并且该方法包括：混合粉末以获得粉末混合物；用该粉末混合物压制部件；和将部件烧结等于或大于100小时的时间段以获得固体电解质(16)。该固体电解质在使用CuKα线进行的X射线衍射测量中表现出以下位置处的峰：2θ＝13.64°(±1°)，13.76°(±1°)，14.72°(±1°)，15.36°(±1°)，15.90°(±1°)，16.48°(±1°)，17.42°(±1°)，17.56°(±1°)，18.58°(±1°)和22.18°(±1°)，其中I_A是在13.64°(±1°)处的峰的以任意单位计的强度，并且I_B是在23.34°(±1°)处的峰的以任意单位计的强度，(I_A‑I_B)/(I_A+I_B)0。(±1°)，(I_A‑I_B)/(I_A+I_B)0。本公开还涉及制造固体电解质的方法。

技术领域

本公开涉及固态电池，并且更具体地涉及包括含硫的固体电解质的全固态电池，所述含硫的固体电解质具有下式XM₂(PS₄)₃，其中X是Li、Na、Ag或Mg_0.5并且M是Ti、Zr、Ge、Si、Sn或(X+Al)。

背景技术

固态电池提供了具有高能量密度的电池组的可能性。

对于固态电池的固体电解质研究了不同材料。特别感兴趣的是包含硫并且在使用CuKα线进行的X射线衍射测量中表现出以下位置处的峰的材料：2θ＝15.08°(±0.50°)、15.28°(±0.50°)、15.92°(±0.50°)、17.5°(±0.50°)、18.24°(±0.50°)、20.30°(±0.50°)、23.44°(±0.50°)、24.48°(±0.50°)以及26.66°(±0.50°)。这些材料通常表现出良好的锂离子传导率。

然而，对于作为固体电解质的应用仍然需要增加此类材料的锂离子传导率。实际上，锂的离子传导率的这种增加允许固体电解质的电子传导率的增加。

发明内容

因此，根据本公开的实施方案，提供了一种用于制造固态电池用的固体电解质材料的方法。该固体电解质材料具有以下化学式XM₂(PS₄)₃，其中P是磷，S是硫，X是锂(Li)、钠(Na)、银(Ag)或镁(Mg_0.5)，并且M是钛(Ti)、锆(Zr)、锗(Ge)、硅(Si)、锡(Sn)或X与铝的混合物(X+Al)，并且该方法包括：

-混合粉末以获得粉末混合物；和

-在烧结平台温度下将粉末混合物烧结等于或大于75小时且等于或小于500小时的时间段，以获得固体电解质材料；

其中该固体电解质材料在使用CuKα线进行的X射线衍射测量中表现出以下位置处的峰：2θ＝13.64°(±1°)，16.48°(±1°)和22.18°(±1°)，其中I_A是在13.64°(±1°)处的峰的以任意单位计的强度，并且I_B是在23.34°(±1°)处的峰的以任意单位计的强度，(I_A-I_B)/(I_A+I_B)0。

具有以上化学式并且在使用CuKα线的X射线衍射测量中表现出所述峰的固体电解质材料具有的晶体学结构允许这种固体电解质材料的X离子传导率的增加。