[发明专利]基于硫化物的固体电解质及其制备方法

说明书

本发明公开了基于硫化物的固体电解质及其制备方法。基于硫化物的固体电解质含有镍(Ni)元素和卤素元素。例如，基于硫化物的固体电解质可以包括，相对于100摩尔份的硫化锂(Li₂S)和五硫化二磷(P₂S₅)的混合物而言5摩尔份至20摩尔份的硫化镍(Ni₃S₂)和5摩尔份至40摩尔份的卤化锂。

技术领域

本公开涉及基于硫化物的固体电解质及其制备方法。

背景技术

目前，二级电池已经广泛地使用于大型设备(如车辆、电力存储系统)至小型设备(如移动电话、摄像机和手提式电脑)。

随着二级电池广泛地使用和应用，改进电池的安全性和高性能的要求已经增加。

锂二级电池(其为二级电池的一种)具有的益处在于相比于镍锰电池或镍镉电池更高的能量密度和更大的单位面积容量。

然而，大多数在相关技术的锂二级电池中所用的电解质是液体电解质，如有机溶剂。因此，一直存在诸如电解质泄漏和由此造成的火灾风险的安全问题。

因此，最近，为了增加安全性，对于使用固体电解质而非液体电解质作为电解质的全固态电池的兴趣有所增加。

由于不可燃或阻燃性质，固体电解质比液体电解质具有更高的安全性。

固体电解质分成基于氧化物的电解质和基于硫化物的电解质。相比于基于氧化物的固体电解质，基于硫化物的固体电解质具有高锂离子电导率，且在宽电压范围内稳定，因此频繁使用基于硫化物的固体电解质。

在Solid State Ionics第177期(2006)第2721-2725页，Mizuno等人所著的“在Li₂S-P₂S₅系统中高锂离子导电玻璃-陶瓷”(下文称为“非专利文献”)中，在基于硫化物的固体电解质中，提供非晶固体电解质，如70Li₂S-30P₂S₅和80Li₂S-20P₂S₅。根据该非专利文献，非晶固体电解质在以200℃至300℃的相对低温下进行热处理(结晶)时具有 1×10^-3S/cm的离子电导率，而非晶固体电解质在该温度或更高的温度下具有1×10^-6S/cm的离子电导率。

在韩国专利申请公开号No.10-2015-0132265(下文中称为“专利文献”)，在基于硫化物的固体电解质中提供结晶固体电解质，如 Li₆PS₅Cl。根据专利文献，结晶固体电解质在约500℃的温度进行热处理(结晶)时具有1×10^-3S/cm的离子电导率，而结晶固体电解质在该温度或更低的温度下具有1×10^-4S/cm的离子电导率。

如在非专利文献和专利文献中所述，存在这样的限制：在相关技术中的基于硫化物的固体电解质仅在低温(约250℃)或者高温(约 500℃)的预定温度范围内具有高离子电导率。

公开于该发明背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对发明背景的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本公开的实施方案涉及在宽结晶温度范围内具有高离子电导率的基于硫化物的固体电解质，如含有镍(Ni)元素和卤素元素的基于硫化物的固体电解质。

本发明的实施方案可以克服在相关技术中的基于硫化物的固体电解质的限制，并提供在宽结晶温度范围内具有高离子电导率的基于硫化物的固体电解质及其制备方法。

本发明可以包括多种形态，从而实现例如解决现有技术中有关的上述问题的优点。