[发明专利]一种全固态电解质材料、其制备方法及全固态锂二次电池

说明书

本发明提供一种全固态电解质材料，具有以下化学式：(100‑x)(5Li₂S·A·M)·x(y₁J·y₂D·y₃E·y₄Q)式1；其中，A为第一硫化物，所述第一硫化物为GeS和/或GeS₂；M为第二硫化物，所述第二硫化物为P₂S₅和/或P₂S₃；J、D、E和Q均为掺杂物，所述J、D、E和Q分别独立的选自锂盐、氧化物，硫化物或卤化物；0＜x≤50；y₁+y₂+y₃+y₄＝100，0≤y₁＜95，0≤y₂＜95，0≤y₃＜95，0≤y₄＜95，且y₁、y₂、y₃和y₄中，至少两个不同时为0。本发明还提供了一种全固态电解质材料的制备方法及全固态锂二次电池。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种全固态电解质材料、其制备方法及全固态锂二次电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、输出电压高、使用寿命长、对环境友好等优点，已在消费电子、电动工具、医疗电子等可充放电电池领域获得了广泛应用，未来在各种大规模储能中具有广阔的发展前景。但由于传统的锂离子电池一般采用有机液态电解质和凝胶态电解质，不可避免的在电池体系中引入易挥发、易燃、易爆的有机液体，给电池体系带来严重的安全隐患，使得锂离子电池的应用受到限制。而全固态锂二次电池采用全固态电解质代替有机电解液，使电池在保证安全性的同时提高电池的能量密度，更符合目前车用动力电池发展的方向。

作为全固态锂二次电池的核心组成之一，固体电解质材料是实现全固态锂二次电池高性能化的关键。目前研究最多的无机固体电解质包括硫化物固体电解质和氧化物固体电解质。氧化物固体电解质虽然化学稳定性及离子电导率高，但其与电极之间的界面阻抗大。硫化物电解质与氧化物电解质相比，由于S^2-的半径比O^2-大，且极化作用强，用硫替换氧化物晶态电解质中的氧，一方面可以起到增大晶胞体积、扩大Li⁺传输通道尺寸的作用；另一方面，弱化了骨架对Li⁺的吸引和束缚，增大可移动载流子Li⁺的浓度。因此，与氧化物电解质相比，硫化物固体电解质表现出更高的离子电导率。

通过掺杂可以提高电解质的电导率，但现有的掺杂后的硫化物电解质的电导率相对较低。因此，亟需提供一种高电导，高稳定性的全固态电解质材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全固态电解质材料、其制备方法及全固态锂二次电池，本发明中的全固态电解质材料离子电导率高、电化学稳定性好。

本发明提供一种全固态电解质材料，具有以下化学式：

(100-x)(5Li₂S·A·M)·x(y₁J·y₂D·y₃E·y₄Q) 式1；

其中，A为第一硫化物，所述第一硫化物为GeS和/或GeS₂；

M为第二硫化物，所述第二硫化物为P₂S₅和/或P₂S₃；

J、D、E和Q均为掺杂物，J、D、E和Q分别独立的选自锂盐、氧化物，硫化物或卤化物；