[发明专利]一种含氯化银的硫化锂系固体电解质材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含氯化银的硫化锂系固体电解质材料及其制备方法。所述的制备方法，包括以下步骤：1)在气氛保护条件下，按质量百分比计，称取35‑50％的硫化锂和余量的硫化磷，混合均匀，得到锂硫磷三元混合物；2)在气氛保护及安全红光条件下，取锂硫磷三元混合物及相当于其质量2‑10％的氯化银，置于球磨罐中球磨，得到含氯化银的非晶态锂硫磷混合物；3)所得氯化银的非晶态锂硫磷混合物在气氛保护及红光条件下密封后，于真空或气氛保护条件下升温至60‑150℃进行热处理，即得。采用本发明所述方法制备硫化锂系固体电解质材料时能够形成大量可用于锂离子扩散的原子空位，进而有效提升硫化锂系固体电解质的离子传导性能。

技术领域

本发明涉及硫化锂系固体电解质材料，具体涉及一种含氯化银的硫化锂系固体电解质材料及其制备方法。

背景技术

具有高电压和高能量密度的锂离子电池，已被广泛应用于笔记本电脑和手机等消费类电子产品。近年来，高能量密度的锂电池作为电动汽车的动力电池已显示出越来越重要的市场前景，已被认为是21世纪发展的理想能量转换装置。一般的锂离子电池由正极、负极、隔膜和有机电解液及密封用的壳体组成，其中的可燃性有机电解液导致的着火等重大安全事故时有发生。尽管众多的研究已在材料改性及电池结构改进方面大幅提升了传统锂离子电池的性能，但含有有机电解液的锂离子电池在使用中的安全问题没有根本解决。

利用固体电解质材料代替可燃性有机电解质溶液是解决锂离子电池在使用中的安全问题的最佳方法。全固体锂离子电池通常由正极膜、负极膜和在正负极层之间的固体电解质膜组合而成。由于不含可燃性有机电解质溶液而拥有高安全性，简单的层状结构能进一步降低制造成本，提高生产效率，同时能串联积层实现高电压化而提高全固体锂离子电池的能量密度，因此全固体锂离子电池近年来已受到了越来越多的关注。

全固体锂离子电池的关键材料是高锂离子电导率的全固体电解质材料。2000年11月，在日本的第26届固态离子学研讨会摘要中(p174)报道了硫化锂(Li₂S)和硫化磷P₂S₅混合物经200度热处理后可形成锂离子传导体的结果，由此，非晶态硫化锂系固体电解质逐步成为全固体锂电池研究开发的热点材料。

锂离子固体电解质应具有如下特点：①锂离子载体化合物中的锂离子要容易极化，即束缚力比较小容易迁移；②锂离子固体电解质可迁移的锂离子密度要尽可能高，即对锂离子传导有贡献的锂离子要大量存在；③锂离子在固体电解质中的扩散是通过原子空位快速扩散，非晶态或准结晶态固体电解质基体中存在的结构弛豫和结构缺陷及其它方式导入的大量原子空位，将促进锂离子通过原子空位快速扩散，从而拥有高的锂离子电导率。具有高的锂离子电导率的硫化锂系材料适于用作全固体锂离子电池的固体电解质。