[发明专利]固态电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及固态电池技术领域，具体提供一种固态电解质及其制备方法和应用。所述固态电解质具有如下的通式：Li_1+2xMg_xGe_2‑xP₃O₁₂；其中，x取自0～0.5中的任意值，且x不取0值。本发明提供的固态电解质具有较高的离子电导率，并且具有不燃性，因此做成固态电解质膜时，可有效提高全固态锂电池离子电导性能和安全性。

技术领域

本发明属于固态电池技术领域，具体涉及一种固态电解质及其制备方法和应用。

背景技术

目前商业化的锂离子电池中，电解质主要有液体有机电解质以及凝胶状聚合物电解质。液态有机电解质因含有有机物，因此存在易燃、易泄露的特点。当电池热失控时，液态电解质会与高能量的电极材料反应，释放大量的热量，造成电池的燃烧爆炸事故；而凝胶状聚合物电解质相较于液态电解质安全性较高，但是电解质中依然存在高分子聚合物，因此还是存在易燃的特点。正因为上述原因，锂离子电池所引发的火灾事故时有发生，而且锂离子电池火灾相较于普通火灾更加难以得到控制，会对人们的生命财产造成巨大的损失。因此，解决锂离子电池安全问题十分必要。为此提出采用固态电解质替代现有的有机液态电解质，但目前的固态电解质普遍存在离子电导率较差的问题。

发明内容

针对目前有机液态电解质存在安全性问题以及固态电解质的离子电导率较差的问题，本发明提供一种固态电解质及其制备方法和应用。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种固态电解质，所述固态电解质具有如下的通式：

Li_1+2xMg_xGe_2-xP₃O₁₂；

其中，x取自0～0.5中的任意值，且x不取0值。

进一步地，所述固态电解质包括：

Li_1.1Mg_0.05Ge_1.95P₃O₁₂、Li_1.2Mg_0.1Ge_1.9P₃O₁₂、Li_1.4Mg_0.2Ge_1.8P₃O₁₂、Li_1.6Mg_0.3Ge_1.7P₃O₁₂、Li_2.0Mg_0.5Ge_1.5P₃O₁₂中的至少一种。

进一步地，所述固态电解质属于三方晶系，Ge与O结合成六面体的GeO₆，且Mg替代所述GeO₆中的部分Ge。

相对于现有技术而言，本发明实施例提供的固态电解质，具有镁掺杂至六面体GeO₆中，并且替代部分Ge，因而具有较高的离子电导率，同时材料的结构稳定性好，高温条件依然能够保持良好的结构稳定性，不可燃不助燃，有较高的安全性能，适合作为固态锂电池的电解质膜等。

相应地，本发明实施例还提供上述固态电解质的一种制备方法。

具体地，所述固态电解质的制备方法包括以下步骤：

将锂源、镁源、锗源以及含磷酸根的磷源进行混料处理，得到第一混合物料；