[发明专利]一种固态电解质及其制备方法和应用

说明书

本申请涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种固态电解质及其制备方法和应用。固态电解质的制备方法包括将已成型的原料进行合成；合成的压力为0.1‑30GPa，合成的温度为500‑3000℃；固态电解质的化学式通式为Li_xB_yO_zS_w，式中，0x≤4，0y≤7，0z≤11，0w≤2。本申请提供的固态电解质的制备方法简单易行，有利于提高原料的利用率和合成反应的速率，且制备的固态电解质结晶良好、晶体结构完整无缺陷以及副产物极少，有利于提高固态电解质的电导率、电压稳定性以及化学稳定性，易于工业化大规模生产，在全固态电池中具有良好的应用前景。

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种固态电解质及其制备方法和应用。

背景技术

固态电解质主要分为氧化物型和硫化物型两大类，包括有钙钛矿型、NASICON型、LISICON型、石榴石型以及Li₃N型等。

氧化物型固态电解质主要代表有La_2/3-xLi3_xTiO₃、Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)、Li₇La₃Zr₂O₁₂、Li₄B₇O₁₂C_l、Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃、Li₁₄ZnGe₄O₁₆或者LiPON等，氧化物型固态电解质的主要优点是具有良好的结构稳定性以及较好的安全性，但是氧化物型固态电解质的电导率较低、烧结性能较差且原料成本较高，极大程度地限制了氧化物型固态电解质的应用。

包括Li₁₀GeP₂S₁₂(LGPS)的硫化物型固态电解质的主要优点是具有良好的机械延展性、优异的界面接触性能以及较高的电导率，但是硫化物型固态电解质对锂金属的稳定性较差，安全性较低，且制备过程对环境水分要求高，易吸湿释放有毒气体H₂S，造成环境污染和安全问题。

现有的固态电解质类型有限，无法同时兼具高电导率、电压稳定性以及高化学稳定性的优势，且目前对固态电解质的改性存在较大技术困难，极大程度地限制了固态电解质在全固态电池中的应用。

发明内容

本申请的目的在于提供一种固态电解质及其制备方法和应用，其旨在解决现有的固态电解质无法同时兼具高电导率、电压稳定性以及高化学稳定性的技术问题。

本申请第一方面提供一种固态电解质的制备方法，包括：将已成型的原料进行合成；合成的压力为0.1-30GPa，合成的温度为500-3000℃；固态电解质的化学式通式为Li_xB_yO_zS_w，式中，0x≤4，0y≤7，0z≤11，0w≤2。

本申请通过将已成型的原料合成以制备化学式通式为Li_xB_yO_zS_w(式中，0x≤4，0y≤7，0z≤11，0w≤2)的固态电解质，合成的压力为0.1-30GPa且合成的温度为500-3000℃可以提高原料的利用率以及合成反应的速率，且制备的固态电解质结晶良好、晶体结构完整无缺陷以及副产物极少，有利于提高固态电解质的电导率、电压稳定性以及化学稳定性，在全固态电池中具有良好的应用前景。

在本申请第一方面的一些实施例中，上述合成的压力为3-5GPa，合成的温度为800-1000℃。