[发明专利]锂离子电导性卤代硼氧杂硫化物

权利要求书

1.具有根据通式(I)的组成的固体材料：

Li_2x+zB_2yM_aO_b*aS_x+3yX_z (I)

其中

M为选自由P、Si、Ge、As和Sb组成的组的一种或多种，

X为选自由卤化物和拟卤化物组成的组的一种或多种，

x在0.1至0.7的范围内，

y在0.05至0.5的范围内，

z在0.01至0.5的范围内，

a在0.01至0.5的范围内，

b在1.9至2.6的范围内，

0.995≤x+y+z+a≤1.005。

2.根据权利要求1的固体材料，其中所述具有根据通式(I)的组成的固体材料为玻璃质的。

3.根据任何前述权利要求的固体材料，其中

M选自由Si、P和Sb组成的组，和/或

X选自由Cl、Br和I组成的组。

4.根据任何前述权利要求的固体材料，其中

M为Si，和

X选自由Cl、Br和I组成的组。

5.根据任何前述权利要求的固体材料，其具有根据通式(Ia)的组成：

Li_2x+zB_2ySi_aO_b*aS_x+3yI_z (Ia)

其中

x在0.1至0.3的范围内，

y在0.1至0.25的范围内，

z在0.2至0.48的范围内，

a在0.08至0.5的范围内，

b在1.95至2.05的范围内，

0.995≤x+y+z+a≤1.005。

6.根据任何前述权利要求的固体材料，其中所述固体材料在25℃下的离子电导率为0.1mS/cm或更大，优选1mS/cm或更大。

7.根据任何前述权利要求的固体材料，其中固体材料为片材形式的。

8.制备如权利要求1-7中任一项所定义的固体材料的方法，

所述方法包括以下方法步骤

a)提供前体

Li₂S

B₂S₃或硼和硫的二者

一种或多种选自由P、Si、Ge、As和Sb组成的组的元素M的氧化物

一种或多种化合物LiX，其中X选自由卤化物和拟卤化物组成的组

b)制备包含步骤a)中提供的前体的混合物，其中在所述混合物中，元素Li、S、B、M、O和X的摩尔比与通式(I)相符

c)热处理方法步骤b)中制备的混合物以获得熔体

d)将步骤c)中获得的熔体猝火，使得获得具有根据通式(I)的组成的固体材料。

9.根据权利要求8的方法，其中

步骤a)中提供的前体为Li₂S、S、B、SiO₂以及LiCl、LiBr和LiI中的一种或多种，和/或

在步骤b)中，通过机械研磨进行混合，和/或

在步骤c)中，在封闭容器中进行热处理，和/或

在步骤d)中，通过将步骤c)中获得的熔体与水、冰、过冷气体、金属板或化学惰性模具接触进行淬火。

10.根据权利要求8或9的方法，其中步骤c)包括

-第一阶段，在400℃至650℃的范围内的温度下持续时间为1-13小时，优选5-13小时的热处理，和

-第二阶段，在700℃至1000℃，优选700℃至900℃的范围内的温度下持续时间为1-40小时，优选20-30小时的热处理。