[发明专利]一种硼氢化锂复合物快离子导体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种LiBH₄复合物快离子导体及其制备方法。该LiBH₄‑NaX复合物材料体系包含LiBH₄与NaCl，或LiBH₄与NaI等两相的组合，LiBH₄‑NaX(X指Cl^‑,I^‑离子)的是根据摩尔比范围(1～10):1进行复合而成。它们是在隔绝空气(H₂O<1ppm,O₂<1ppm)条件下制备而得的。本发明的LiBH₄‑NaX(X指Cl^‑,I^‑离子)复合快离子导体是一种低温性能优越的锂离子导体，具有成为全固态锂离子电池的固体电解质的可能性。

技术领域

本发明属于固体电解质材料设计与制备技术领域，具体涉及一种硼氢化锂复合物快离子导体及其制备方法。

技术背景

锂离子二次电池的电解质目前广泛采用的是易燃的液态有机物，当电池的尺寸进一步放大、充放电功率进一步提高时，该类电解质将给电池的使用带来很多难以预料的安全隐患。近年来，人们提出采用无机物固相电解质替代有机液相电解质，以此消除锂离子电池大规模应用过程中的安全隐患。截止目前，人们已开发出了多种氧化物和硫化物的材料体系，如钙钛矿(ABO₃)型的钛酸镧锂(LLT)、具有NaA₂(PO₄)₃结构的钠超离子导体(NASICON),锗酸锌锂(LISICON)和硫代锗酸锌锂(Thio-LISICON)等，他们都是目前已知的快离子导体。目前报道的快离子导体Li₁₀GeP₂S₁₂，其室温电导率为10^-2S cm^-1，与液相有机物电解质的电导率是一个量级。近来较为引人关注的是日本东北大学提出的硼氢化锂(LiBH₄)作为固相电解质的新思路。他们发现在113℃附近，LiBH₄由低温相(LT)向高温相(HT)发生相转变。在此过程中，该物质的电导率迅速升至10^-3S cm^-1。他们又将LiI、LiCl等卤化物加入LiBH₄形成相转变温度更低的固溶相，其低温电导特性更为显著，电导率也有所提升。这一系列研究表明，LiBH₄及其固溶相具有成为固体电解质的应用潜质。

发明内容

发明目的：本发明目的在于提供一种硼氢化锂复合物快离子导体，可以提高快离子导体室温传导离子性能，将其提升至10^-5Scm^-1以上。

技术方案：为解决上述问题本发明提供了一种硼氢化锂复合物快离子导体，其由LiBH₄与NaX按照摩尔比(1～8):1复合而成，其中，X为Cl^-或I^-。

优选地，所述硼氢化锂复合物快离子导体由LiBH₄与NaX按照摩尔比(1～4):1复合而成，其中，X为Cl^-或I^-。

更优选地，所述硼氢化锂复合物快离子导体由LiBH₄与NaCl按照摩尔比4:1复合而成。

所述硼氢化锂复合物快离子导体由LiBH₄与NaI按照摩尔比2:1复合而成。

其中，所述的复合物快离子导体，其室温离子电导率在10^-6S cm^-1以上，窗口电位为3V～5V。

本发明进一步提出了上述硼氢化锂复合物快离子导体的制备方法，包括如下步骤：