本發(fā)明技術公開了一種電子
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【技術實現(xiàn)步驟摘要】
電子
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離子混合導體電解質(zhì)及其制備方法和全固態(tài)電池
[0001]本技術涉及固態(tài)電池技術，特別涉及一種電子
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離子混合導體電解質(zhì)及其制備方法和全固態(tài)電池。
技術介紹
[0002]隨著電動汽車和大規(guī)模儲能等領域的快速發(fā)展，對鋰離子電池的能量密度、功率密度、使用壽命和安全性能提出了更高的要求。目前商業(yè)化的鋰離子電池由于其易燃的有機液體電解質(zhì)而存在嚴重的安全問題，電池會因過充、內(nèi)部短路等原因導致電解液過熱而導致起火或者爆炸事故。目前，對于液態(tài)電解液的安全性問題依舊沒有解決。為解決鋰離子電池的安全性問題，采用固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)鋰離子二次電池受到了廣泛的關注。
[0003]全固態(tài)鋰離子二次電池有正極，負極以及固態(tài)電解質(zhì)組成硫化物，由于各結構之間能夠緊密結合，所以全固態(tài)電池具有較高的能量密度。固態(tài)電解質(zhì)可以分為無機固態(tài)電解質(zhì)、固態(tài)聚合物電解質(zhì)和復合固態(tài)電解質(zhì)，其中，無機固態(tài)電解質(zhì)中的硫化物電解質(zhì)具有與液態(tài)電解質(zhì)相當?shù)碾x子電導率而備受關注。
[0004]然而，傳統(tǒng)的硫化物固體電解質(zhì)雖然也具有較高的離子電導率，但當氧化物正極與硫化物固體電解質(zhì)接觸后，由于鋰離子在二者之間具有有較大的化學電勢差，鋰離子會從硫化物固體電解質(zhì)一側向氧化物正極材料一側移動，正極與電解質(zhì)同時形成空間電荷層，但是硫化物固體電解質(zhì)層較低的電子電導使得正極一側的電荷層消失，而電解質(zhì)一側的鋰離子化學電勢要達到平衡，必然會繼續(xù)向正極方向移動，空間電荷層繼續(xù)生成，形成非常大的電阻。
[0005]為解決上述問題，提升全固態(tài)電池性能，技術一種電子
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離子混合導體硫化物固體電解質(zhì)及其制備方法和匹配該硫化物固體電解質(zhì)的全固態(tài)電池是十分必要的。
技術實現(xiàn)思路
[0006]本技術所要解決的技術問題是提供一種電子
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離子混合導體電解質(zhì)及其制備方法和全固態(tài)電池。
[0007]本技術解決上述技術問題所采用的技術方案為：
[0008]一種電子
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離子混合導體電解質(zhì)，利用過渡金屬硫化物、含鋰硫化物以及硫化物固體電解質(zhì)復合，經(jīng)熱處理后過渡金屬硫化物與含鋰硫化物反應生成含鋰過渡金屬硫化物，進而構建一種相互嵌合的含鋰過渡金屬硫化物的電子
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離子混合導體硫化物固體電解質(zhì)。
[0009]作為優(yōu)選，所述含鋰過渡金屬硫化物包括Li
x
M
y1
S
z1
，其中，1≤x≤10，1≤y1≤5，1 ≤z≤16，M包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、 Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg中的至少一種。
[0010]作為優(yōu)選，所述硫化物固體電解質(zhì)包括二元硫化物固體電解質(zhì)、LGPS型晶體硫化物固體電解質(zhì)、Thio
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LiSICON系列、硫銀鍺礦型晶體硫化物固體電解質(zhì)中的至少一種；
[0011]所述二元硫化物固體電解質(zhì)以Li2S
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P2S5為主體，具體為(100
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a)Li2S
·
a P2S5，a＝
20
?
40； b Li2S
·
a P2S5·
c LiBr
·
d LiI，b:a＝3～4，(c+d)/(a+b+c+d)＝5～50％。
[0012]作為優(yōu)選，所述過渡金屬硫化物包括M
y2
S
z2
(1≤y2≤5,1≤z2≤9，M包括Sc、Ti、V、 Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、 Os、Ir、Pt、Au、Hg中的至少一種。
[0013]作為優(yōu)選，所述含鋰硫化物包括Li2S、Li2S2、Li2S4、Li2S6、Li2S8中的至少一種。
[0014]作為優(yōu)選，所述過渡金屬硫化物、含鋰硫化物和硫化物固體電解質(zhì)按照重量份數(shù) (1
?
30)：(1
?
30)：(40
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98)復合。
[0015]電子
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離子混合導體電解質(zhì)及其制備方法，包括如下步驟：
[0016]步驟一、將硫化物固體電解質(zhì)、過渡金屬硫化物及含鋰硫化物充分混合均勻；
[0017]步驟二、將混合后的粉體進行熱處理,過渡金屬硫化物與含鋰硫化物反應得到含鋰過渡金屬硫化物，進而得到一種含鋰過渡金屬硫化物的電子
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離子混合導體硫化物固體電解質(zhì)。
[0018]作為優(yōu)選，所述步驟二中的熱處理溫度為160℃～680℃，升溫速率為1～10℃/min，保溫時間為1h～30h。
[0019]作為優(yōu)選，所述步驟一中研磨后的混合粉體經(jīng)100目篩過篩處理。
[0020]一種全固態(tài)電池，包括正極、負極以及設置于正極與負極之間的如上述的含鋰過渡金屬硫化物的電子
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離子混合導體電解質(zhì)。
[0021]與現(xiàn)有技術相比，本技術的電子
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離子混合導體電解質(zhì)及其制備方法和全固態(tài)電池的優(yōu)點在于：
[0022](1)通過過渡金屬硫化物、含鋰硫化物以及硫化物固體電解質(zhì)復合，經(jīng)熱處理后含鋰硫化物與過渡金屬硫化物反應生成含鋰過渡金屬硫化物，該含鋰過渡金屬硫化物與硫化物固體電解質(zhì)之間相互嵌合，形成一種含鋰過渡金屬硫化物的電子
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離子混合導體固體電解質(zhì)，大大提高固體電解質(zhì)的電子電導率，與氧化物正極混合后構建成具有離子
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電子混合網(wǎng)絡正極。當氧化物正極與本申請的固體電解質(zhì)接觸后，能夠有效解決鋰離子過多的向正極方向移動，避免空間電荷層繼續(xù)生成，進而能夠降低界面電阻，提升電池性能。
[0023](2)本技術制備得到的硫化物固體電解質(zhì)能夠應用于全固態(tài)電池中并具備較好的電化學性能。
具體實施方式
[0024]以下結合實施例對本技術作進一步詳細描述。
[0025]一種全固態(tài)電池，包括正極、負極以及設置于正極與負極之間的含鋰過渡金屬硫化物的電子
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離子混合導體電解質(zhì)。
[0026]電子
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離子混合導體電解質(zhì)，利用過渡金屬硫化物、含鋰硫化物以及硫化物固體電解質(zhì)復合，經(jīng)熱處理后過渡金屬硫化物與含鋰硫化物反應生成含鋰過渡金屬硫化物，進而構建一種相互嵌合的含鋰過渡金屬硫化物的電子
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離子混合導體硫化物固體電解質(zhì)。。過渡金屬硫化物、含鋰硫化物和硫化物固體電解質(zhì)按照重量份數(shù)(1
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30)：(1
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30)：(40
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98) 復合。
[0027]具體地，含鋰過渡金屬硫化物包括Li
x
M
y1
S
z1
，其中，1≤x≤10，1≤y1≤5，1≤z≤16， M包括S
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種電子
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離子混合導體電解質(zhì)，其特征在于：利用過渡金屬硫化物、含鋰硫化物以及硫化物固體電解質(zhì)復合，經(jīng)熱處理后過渡金屬硫化物與含鋰硫化物反應生成含鋰過渡金屬硫化物，進而構建一種相互嵌合的含鋰過渡金屬硫化物的電子
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離子混合導體硫化物固體電解質(zhì)。2.根據(jù)權利要求1所述的電子
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離子混合導體電解質(zhì)，其特征在于：所述含鋰過渡金屬硫化物包括Li
x
M
y1
S
z1
，其中，1≤x≤10，1≤y1≤5，1≤z≤16，M包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg中的至少一種。3.根據(jù)權利要求1所述的電子
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離子混合導體電解質(zhì)，其特征在于：所述硫化物固體電解質(zhì)包括二元硫化物固體電解質(zhì)、LGPS型晶體硫化物固體電解質(zhì)、Thio
?
LiSICON系列、硫銀鍺礦型晶體硫化物固體電解質(zhì)中的至少一種；所述二元硫化物固體電解質(zhì)以Li2S
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P2S5為主體硫化物，具體為(100
?
a)Li2S
·
a P2S5，a＝20
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40；b Li2S
·
a P2S5·
c LiBr
·
d LiI，b:a＝3～4，(c+d)/(a+b+c+d)＝5～50％。4.根據(jù)權利要求2所述的電子
?
離子混合導體電解質(zhì)，其特征在于：所述過渡金屬硫化物包括M
y2
S
z2
【技術屬性】
技術研發(fā)人員：陳偉林，許曉雄，林久，唐光盛，戈志敏，
申請(權)人：浙江鋒鋰新能源科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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