[发明专利]用以增强硫化物和氧硫化物玻璃和玻璃-陶瓷固态电解质的空气稳定性的氧化锂助调整体

说明书

提供了一种固态电解质。所述固态电解质包括由混合物产生的集成分子网络，所述混合物包括含硫玻璃形成体、含硫玻璃调整体和含氧化锂或氧化钠的玻璃助调整体。所述固态电解质在具有大于大约‑90℃的露点的气氛中基本耐水解。还提供了制造所述固态电解质的方法。

引言

这一节提供与本公开有关的背景信息，其不一定是现有技术。

电化学储能装置，如锂离子电池组可用于各种产品，包括汽车产品，如启停系统（例如12V启停系统）、电池组辅助系统（“µBAS”）、混合动力汽车（“HEV”）和电动汽车（“EV”）。典型的锂离子电池组包括两个电极、隔膜和电解质。锂离子电池组还可包括各种端子和包装材料。两个电极之一充当正极或阴极，另一个电极充当负极或阳极。常规可充电锂离子电池组通过在负极与正极之间来回可逆传送锂离子来工作。例如，锂离子可在电池组充电过程中从正极移向负极并在电池组放电时反向移动。可将隔膜和/或电解质安置在负极和正极之间。电解质适于在电极之间传导锂离子（或在钠离子电池组的情况下，钠离子）并且如两个电极，可以是固体形式、液体形式或固液混合形式。在包括安置在固态电极之间的固态电解质的固态电池组的情况下，固态电解质物理分隔电极以致不需要独立隔膜。

固态电池组与包括隔膜和液体电解质的电池组相比具有优点。这些优点包括在更低的自放电下更长的贮存寿命、更简单的热管理系统、降低的封装需要和在更宽温度窗口内在更高能量密度下工作的能力。

许多典型固态电池组具有基于硫化物（包括基于氧硫化物）的固态电解质。这样的固态电解质具有集成分子网络(integrated molecular network)，其中尤其在表面处的一些硫原子与大气水发生反应并水解成H₂S。为避免或最大限度减少这种水解，可在低湿度的干燥条件下，如在具有大约-90℃的露点（大约0.1 ppm H₂O）或0.00037%的在70℉下的相对湿度的惰性手套箱中进行固态电池组加工。相应地，需要具有更低水解倾向的硫基固态电解质材料。

概述

这一节提供本公开的一般概述并且不是其完整范围或其所有特征的全面公开。

本发明涉及以下方面：

[1]. 一种固态电解质，其包含由混合物产生的集成分子网络，所述混合物包含：

含硫玻璃形成体(former)；

含硫玻璃助形成体(co-former)；

含硫玻璃调整体(modifier)；和

含氧化物的玻璃助调整体(co-modifier)，

其中所述固态电解质在具有大于大约-90℃的露点的气氛中基本耐水解。

[2]. 根据[1]的固态电解质，其中所述固态电解质具有玻璃化转变。

[3]. 根据[1]的固态电解质，其中：

玻璃形成体在第一浓度范围内存在；

玻璃助形成体在低于第一浓度范围并与第一浓度范围不重叠的第二浓度范围内存在；

玻璃形成体和玻璃助形成体包含独立地选自P₂S₅、SiS₂、GeS₂、B₂S₃、Sb₂S₅及其组合的材料；且

玻璃形成体和玻璃助形成体没有共同材料。

[4]. 根据[3]的固态电解质，其中所述混合物进一步包含选自MX、M₃PO₄、M₂SiO₃及其组合的玻璃掺杂剂，其中M是Li或Na，且X是卤素。