[发明专利]核壳结构的硫化物固体电解质及制备方法和固态电池

权利要求书

1. 一种核壳结构的硫化物固体电解质，其特征在于，包括核壳颗粒，所述核壳颗粒包括内核和包覆内核的壳层；所述内核为硫化物固体电解质；所述壳层厚度为5~100 nm，所述壳层为硫化物固体电解质经外部氧化物氧化得到，所述壳层中硫化物固体电解质的P-S键部分或者全部的被P-O取代；

所述壳层中O/S摩尔比例为0.64~5.12；

所述内核和壳体中硫化物固体电解质材料通式为(Li_a)(M_b)(Q_c)(X_d)，其晶格结构属于立方晶系，空间群为 (No.216)；其中，M为P或者M为P以及Si、Ge、Sn、As、Sb、Al、Ga、In、Tl中的一种或者多种；Q为S或者Q为S以及O、Se、Te中的一种或者多种；X为Cl、Br、I、F中的一种或者多种；a0，b0，c0，d0；且通式呈电中性；

所述外部氧化物为NO₂。

2. 根据权利要求1所述的一种核壳结构的硫化物固体电解质，其特征在于，所述核壳颗粒粒度直径为0.5~10 μm。

3.根据权利要求1所述的一种核壳结构的硫化物固体电解质，其特征在于，所述硫化物固体电解质材料的原料包含以下成分，

锂源：LiH、Li₂S₂、Li₂S、Li₂Se、Li₂Se₂中的一种或多种组合物；

S源：S、H₂S、P₂S₅、P₄S₉、P₄S₃、Li₂S中的一种或多种组合物；

P源：P、P₂S₅、P₄S₉、P₄S₃、P₄S₆、P₄S₅中的一种或多种组合物；

X源为LiX，X为Cl、Br、I、F中的一种；

所述硫化物固体电解质材料的制备方法如下，

1）在氩气气氛保护下，按通式(Li_a)(M_b)(Q_c)(X_d)组成配比称取锂源、S源、P源和X源，在含水量小于10 ppm的条件下研磨混合均匀，获得粉体初料；

2）将粉体初料研细粒度均匀后，压力压片得到片状初料；

3）将片状初料装入烧结模具，加热至450~600 ℃，保温10~25 h，随炉冷却至室温后在含水量小于10 ppm的条件下取出片状烧结产物研磨均匀，得到粉体为硫化物固体电解质材料。

4. 根据权利要求1所述的一种核壳结构的硫化物固体电解质，其特征在于，所述硫化物固体电解质在正极中使用时，所述核壳颗粒粒度为1~10 μm，所述壳层厚度为40~100 nm。

5. 根据权利要求1所述的一种核壳结构的硫化物固体电解质，其特征在于，所述硫化物固体电解质在负极中使用时，所述核壳颗粒粒度为0.5~5 μm，所述壳层厚度为5~20 nm。