[发明专利]一种硫化物固态电解质及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种硫化物固态电解质及其制备方法和用途。所述硫化物固态电解质的化学组成为xLi₂S·yMoS₂·zM_mS_n，其中，x0，y0，m0，n0，z≥0，M为金属元素。本发明还公开了一种硫化物固态电解质的制备方法，即对硫化物原料进行一步热处理。本发明的硫化物固态电解质制备工艺简单，合成温度低，具有较宽的电化学窗口，较好的电化学稳定性，可作为一种理想的高离子电导固态电解质材料应用于全固态锂离子电池中。

技术领域

本发明属于固态电解质技术领域，具体涉及一种硫化物固态电解质及其制备方法和用途。

背景技术

全固态电池是未来电池技术发展的必经之路，其高安全性和高能量密度越来越引起人们的关注。全固态电池是由正极材料、负极材料和固态电解质组成的，而一个好的固态电解质必须要满足高离子电导率、高离子迁移数、优异的力学性能、宽电化学稳定窗口、良好的化学/热稳定性和易制备等条件。所以，寻找和开发理想的固态电解质成为了学术界和企业界锂电人的研究热点。

目前，固态电解质主要可分为硫化物固态电解质、氧化物固态电解质和聚合物固态电解质三大类。其中，在离子电导率方面以硫化物固态电解质的性能最佳，其离子电导率可与液体电解液媲美。尽管如此，硫化物固态电解质也有明显的缺点，那就是化学不稳定，循环过程中容易与锂金属发生反应，导致电池的使用寿命迅速降低。因此，在维持硫化物固态电解质高离子电导率的前提下，寻找和发掘新型的硫化物固态电解质，从而提高和改善硫化物固态电解质的稳定性就变得很有必要。

CN108878961A公开了一种硫化物固态电解质的制备方法，所述制备方法包括：将反应原料置于无水无氧的密封容器内被磨碎后，采用微波辐射加热一定时间后冷却得到所述硫化物固态电解质。但是，所述硫化物的稳定性较差。

CN108054426A公开了一种被氧化物改性的硫化物固态电解质及其制备方法，被氧化物改性的硫化物固态电解质化学组成为Li₃PS_4-xO_x，其中0x4，使用的氧化物掺杂剂包括锂-氧、磷-氧、锂-磷-氧中任意化合物中的一种或几种的组合。但是，所述硫化物的稳定性较差。

因此，本领域亟需一种新型硫化物固态电解质，所述硫化物固态电解质的离子电导率高，并且具有高度的电化学稳定性，且制备过程简单，可作为一种理想的固态电解质材料应用于全固态电池中。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种硫化物固态电解质及其制备方法和用途。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种硫化物固态电解质，所述硫化物固态电解质的化学组成为xLi₂S·yMoS₂·zM_mS_n，其中，x0，y0，m0，n0，z≥0，M为金属元素。

本发明所述x例如1、1.2、1.5、2、2.5、3、3.6、4、4.5、5、6、6.6、8、8.5、9、9.2、10、12或15等，所述y例如1、1.2、1.5、2、2.5、3、3.6、4、4.5、5、6、6.6、7、8、10或12等，m例如1、1.2、2、3、3.3、4、4.5、5、5.2、6、7.3、8、10或15等，所述n例如1、2、3、4、5、6、7、8、10或15等，所述z例如0、1、2、3、4、5、7、8、9或10等。

本发明提供了一种硫化物固态电解质，所述Mo元素以硫化物的形式引入二维层状MoS₂，具有载流子迁移率高的显著特点；M元素以硫化物的形式的引入，能够稳定硫化物固态电解质的结构，增强硫化物在潮湿空气中的抵抗性。