[发明专利]锂离子固体导电材料及其制备方法

权利要求书

1.以根据通式(I)的摩尔比包含Li、P、S、O，以及选自Cl、Br和I中的一种或多种的固体材料：

Li_aPS_bO_cX_dY_e (I)

其中：

X和Y不同且选自Cl、Br和I，

a为4.5-7.5，优选为5.4-6.5，

b为3.0-5.4，优选为3.0-5，更优选为3.9-4.9，

c为0.1-2，优选为0.2-1.6，更优选为0.4-1.3，

b+c为4.4-6，优选为4.6-5.8，

d为0-1.6，优选为0-1.5，

e为0-1.6，优选为0-1.5，

d+e为0.4-1.8，优选为0.5-1.7，更优选为0.9-1.7，

b+c+d+e为4.8-7.6，优选为5.5-6.7，

并且优选a＝3+2(b+c-4)+d+e。

2.根据权利要求1的固体材料，其中：

b/c之比为1.5-40，优选为3-20。

3.根据权利要求1或2的固体材料，其中：

X为Cl且Y为Br，

d+e为0.9-1.7，

且d/e之比为1:4至4:1。

4.根据前述权利要求中任一项的固体材料，其中：

(b+c)/(d+e)之比为2.8-5.2。

5.根据前述权利要求中任一项的固体材料，其中：

所述固体材料包含由结晶相组成的级分，

其中所述结晶相之一具有硫银锗矿结构，其中优选地，具有硫银锗矿相的所述结晶相占由结晶相组成的级分的总重量的70％或更高。

6.根据权利要求1-5中任一项的固体材料，其中：

所述固体材料包含结构单元PS₄^3-和结构单元PO₄^3-，其中优选地，结构单元PS₄^3-的量与结构单元PO₄^3-的量之间的比例为30:1至1.5:1，优选为15:1至3:1。

7.根据权利要求1-6中任一项的固体材料，

其中所述固体材料具有1mS/cm或更大的离子电导率。

8.制备如权利要求1-7中任一项所定义的固体材料的方法，所述方法包括以下工艺步骤：

a)提供前体：

(1)式(II)的化合物：

Li₃PS₄ (II)；和/或

摩尔比为2.7:1至3.3:1，优选为2.9:1至3.1:1的Li₂S和P₂S₅的混合物，

(2)Li₂S，

(3)一种或多种选自LiCl、LiBr和LiI的化合物，和

(4)一种或多种溶剂，其选自具有1-6个碳原子，优选1-3个碳原子的链烷醇，最优选乙醇，

(5)任选地，一种或多种选自非质子溶剂的溶剂，其中所述非质子溶剂优选选自醚、脂族烃和芳族烃，最优选为四氢呋喃(THF)和甲苯中的一种或两种，

b)制备包含步骤a)中提供的前体和溶剂的混合物，

c)通过移除溶剂而将工艺步骤b)中制备的混合物转化成固体材料，以便获得残余物，并且在50-600℃，优选500-600℃的温度下加热所得残余物，从而形成固体材料。