[发明专利]一种硫化物固态电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种硫化物固态电解质及其制备方法和应用，所述硫化物固态电解质的化学式为Li_aSi_bSb_cS_dI_1‑xBr_x，其中，6≤a≤7，0.5≤b≤0.7，0.3≤c≤0.5，4.5≤d≤5.5，0x1，所述硫化物固态电解质的物相包括硫银锗矿相和LiI结晶相，本发明所述硫化物固态电解质通过在电解质中掺杂锑和溴元素可以提高其在有机溶剂和空气中的稳定性，同时提高其电导率。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种硫化物固态电解质及其制备方法和应用。

背景技术

全固态电池具有本征的高安全性，同时具有较高的理论能量密度，是下一代大规模储能器件的重要发展方向。

固态电解质是全固态电池的关键部分，其中，硫化物固体电解质具有最高的室温离子电导率，较强的可加工性以及与较好的界面接触性，是最具应用潜力的无机固体电解质。但硫化物固体电解质在空气中易分解，对有机溶剂不稳定，限制了其进一步应用。

CN113451638A公开了一种硫化物固态电解质膜及固态锂离子电池，所述硫化物固态电解质膜包括具有三维骨架结构的聚合物膜和形成连续相的硫化物固态电解质材料。

CN113745651A公开了一种包覆型硫化物固态电解质及其制备方法和应用。其所述一种包覆型硫化物固态电解质，其为氧化物固态电解质层包覆在硫化物固态电解质颗粒表面的包覆型硫化物固态电解质。将特定的氧化物固态电解质包覆在硫化物固态电解质表面得到包覆型硫化物固态电解质。

上述方案提供的硫化物固态电解质存在有稳定性差或电导率低的问题，因此，开发一种稳定性好且电导率高的硫化物固态电解质是十分必要的。

发明内容

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应用，本发明所述硫化物固态电解质通过在电解质中掺杂锑和溴元素可以提高其在有机溶剂和空气中的稳定性，同时提高其电导率。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种硫化物固态电解质，其特征在于，所述硫化物固态电解质的化学式为Li_aSi_bSb_cS_dI_1-xBr_x，其中，6≤a≤7，例如：6、6.2、6.6、6.8或7等，0.5≤b≤0.7，例如：0.5、0.55、0.6、0.65或0.7等，0.3≤c≤0.5，例如：0.3、0.35、0.4、0.45或0.5等，4.5≤d≤5.5，例如：4.5、4.8、5、5.2或5.5等，0x1，例如：0.02、0.1、0.5、0.8或0.9等，所述硫化物固态电解质的物相包括硫银锗矿相和LiI结晶相。

本发明所述硫化物固态电解质具有优异的对有机溶剂(所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、N-甲基-2-吡咯烷酮、四氢呋喃、乙二醇二甲醚、苯甲醚、1,3-氧环戊烷中的任意一种或至少两种的组合)和对空气稳定性，有机溶剂中室温和80℃下浸泡2h，离子电导率下降≤20％，干房露点-40℃中暴露4h，离子电导率下降≤20％。

优选地，所述硫化物固态电解质的电导率为10^-4～10^-2S cm^-1，例如：10^-4S cm^-1、10^-3.5S cm^-1、10^-3S cm^-1、10^-2.5S cm^-1或10^-2S cm^-1。

优选地，所述硫化物固态电解质的D50为1～10μm，例如：1μm、2μm、5μm、8μm或10μm等。