[发明专利]一种用于锂离子电池的全固态硫化物电解质的制备方法

说明书

本发明提出一种用于锂离子电池的全固态硫化物电解质的制备方法，所述全固态硫化物电解质是将Li₂S、P₂S₅与掺杂粉体共混后在真空硅管中加热，然后利用全氟葵基三氯硅烷进行疏水改性，最后进行超声分散后过滤干燥而制得。本发明提供的全固态硫化物电解质，通过疏水改性使不易与硫化物复合的无机相附着在颗粒表面形成疏水涂层，有效抑制水分对于硫化物颗粒的侵蚀，提升了对于水分的耐久性，从而提高固态锂电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种用于锂离子电池的全固态硫化物电解质的制备方法。

背景技术

锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电池时，Li ⁺从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池能量密度高，稳定性强，无记忆效应，循环寿命长，作为一种商业化的高效储能器件得到了广泛应用。

电解质是锂离子电池的重要组成部分，传统锂离子电池中所使用的电解质为液态的六氟磷酸锂，由于其自身极不稳定，容易分解导致电池胀气，同时在高温、短路、过充或物理碰撞时极易燃烧和爆炸。尽管通过外部封装加入保护机制，其仍然具有较大的安全隐患。

固态锂离子电池使用固态电解质替代液态电解质，可以从根本上解决液态锂离子电池的安全问题和使用温区问题，同时可以有效降低电解质对正负极的腐蚀。然而目前固态电池面临几个严重的问题，一是如何有效提高电解质对于锂离子的传输能力，二是实现电极层与电解质层的良好界面接触，三是如何解决固态电解质层自身机械性能较差的问题。其中一种主流材料为无机硫化物电解质，在锂硫电池中可以有效提高固体电解质的离子传导能力。但其对于水分极其敏感，会产生大量硫化氢气体腐蚀电极和引起胀气。因此，针对固体硫化物电解质制备过程中水分的控制具有十分重要的实际意义。

中国发明专利申请号201711200731.0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，使用锂-氧、磷-氧、锂-磷-氧的一种或几种化合物组成的氧化物对β相的Li₃PS₄进行改性的硫化物固态电解质Li₃PS_4-xO_x，其中0x4，并提供了一种低温、高效制备这种氧化物改性硫化物固态电解质的有机液态溶剂分散法。中国发明专利申请号201710676381.9公开了一种氧掺杂无机硫化物固态电解质及其制备方法，该发明的氧掺杂无机硫化物固态电解质，其特征在于，Li_9.54Si_1.74P_1.44S_11.2O_0.5C_l0.3，其电导率为1.1×10^-3s/cm以上，该发明的氧掺杂无机硫化物固态电解质原料便宜易得、制备工艺简单易行。

为了改善用于锂离子电池的固体硫化物电解质对水分极其敏感的特点，提高对水分的耐久性，有必要提出一种新型全固态硫化物电解质，进而提高了固态电池对水分的循环性能。

发明内容

针对目前用于锂离子电池的固体硫化物电解质对水分极其敏感的缺陷，本发明提出一种用于锂离子电池的全固态硫化物电解质的制备方法，从而有效提高了固态电解质对于水分的耐久性，进而提高了固态电池的循环性能。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于锂离子电池的全固态硫化物电解质的制备方法，所述全固态硫化物电解质是将Li₂S、P₂S₅与掺杂粉体共混后在真空硅管中加热，然后利用全氟葵基三氯硅烷进行疏水改性，最后进行超声分散后过滤干燥而制得，具体制备方法如下：