[发明专利]一种硫化物电解质及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硫化物电解质及其制备方法，属于电池材料技术领域。本发明研制的产品中所述硫化物电解质为Li_4‑xGe_1‑xM_xS₄；所述硫化物电解质中，含有部分晶化的Li_4‑xGe_1‑xM_xS₄；所述硫化物电解质中包括质量为所述硫化物电解质质量1‑3％的硅微晶。其中晶化的Li_4‑xGe_1‑xM_xS₄和非晶化的Li_4‑xGe_1‑xM_xS₄的质量比为1：5～1：20。部分晶化的Li_4‑xGe_1‑xM_xS₄的平均粒径为0.01～50μm，平均比表面积为1～20m²/g。本发明所得产品不仅仅具有良好的离子电导率，同时具有良好的空气稳定性。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，具体是一种硫化物电解质及其制备方法。

背景技术

电解质作为电池的重要组成部分，在正、负极之间起着传输离子的作用，选择合适的电解质是提高电池功率密度、能量密度、循环寿命，降低电池内阻，并保证其安全性的关键所在。电解质一般包括液体电解质、凝胶电解质和固体电解质。目前，商业化的电池主要采用有机液态电解质作为锂离子传输介质，但有机液态电解质自身具有挥发性和可燃性，从而在电池充放电过程中存在着安全隐患。与有机液态电解质相比，固态电解质具有明显的特点和优势，固态电解质不含液体成分，可有效避免泄漏引起的安全问题。在组装成电池时，固体电解质可取代液体电解质和隔膜，简化电池结构同时降低成本。

按照电解质材料组成分类，固体电解质包括无机固态电解质和有机聚合物固体电解质。无机固体电解质材料又可以分为晶态和非晶态(玻璃态)固体电解质。玻璃态固体电解质主要包括氧化物固体电解质和硫化物固体电解质。相比于氧化物固体电解质而言，硫化物固体电解质具有更高的离子电导率，同时，也具有较好的力学性能，组成多样，样品种类多。但是，硫化物固体电解质存在自身的缺点，比如空气稳定性较差，容易吸潮，吸潮后，水分会与硫化物固体电解质反应，产生硫化氢气体，硫化氢有毒，因此，如何提升硫化物固体电解质的空气稳定性，成为行业内亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硫化物电解质及其制备方法，以解决现有技术中硫化物电解质空气稳定性较差，在存储和使用过程中容易与空气中水分反应产生硫化氢的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种硫化物电解质，所述硫化物电解质为Li_4-xGe_1-xM_xS₄；所述硫化物电解质中，含有部分晶化的Li_4-xGe_1-xM_xS₄；所述硫化物电解质中包括质量为所述硫化物电解质质量1-3％的硅微晶。

本发明技术方案通过控制硫化物电解质组分中，含有部分晶化的硫化物电解质及微晶硅，利用了晶化硫化物和微晶硅与未晶化的硫化物之间形成的晶界作为阻止水分向晶体内部扩散的阻隔层，由于在产品成型过程中，晶界几乎呈真空状态，内部不含有水分，外部空气向内部扩散时存在扩散阻力；另外，本发明技术方案通过在硫化物电解质中掺杂Ge和M元素两种元素，双掺杂后，改变了内部晶体结构，使部分S原子被包裹阻挡，S的活性相对降低，避免了水分和S元素的接触反应，提升了产品的空气稳定性。