[发明专利]固态电解质及其制备方法、电池

说明书

本发明提供了一种固态电解质，所述固态电解质的组成原料包括ZnX₂和LiX，所述ZnX₂和所述LiY的摩尔比为(40－90)∶(10－60)，所述X选自F、Cl、Br和I中的至少一种，所述Y选自F、Cl、Br和I中的至少一种。本发明还提供一种固态电解质的制备方法和电池。本发明提供的固态电解质采用卤化物具有较低的熔点，可减少融制过程中Li挥发损失，并且卤素阴离子具有较大的离子半径和较低的电荷量，可使得玻璃网络对Li离子的束缚能力减弱，有利于Li离子的传输，与同类型的氧化物块体电解质玻璃相比，其离子电导率更高。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体涉及一种固态电解质及其制备方法、电池。

背景技术

近年来，随着纯电动汽车和可穿戴电子设备的发展，传统液体电解质的锂离子电池已经难以满足人们对高能量密度、高安全性的苛刻需求，无机全固态锂离子电池作为当前解决这一问题的突破口，而备受各研究机构和企业的重视。作为无机全固态电池的核心无机固态电解质，虽然其具有较大的弹性模量，但是其中的微小缝隙依然会为锂枝晶的生长提供通道，导致电池失效、甚至产生安全问题。所以实现固态电解质的致密化仍然是研究的重点之一。块体电解质玻璃材料由于没有晶界，具有结构的完整性，是目前最有希望完全抑制锂枝晶生长的物质之一。目前所研究的块体电解质玻璃材料主要包括氧化物类和硫化物类两种。两者都有各自的优点，但也存在不可回避的问题。氧化物块体电解质玻璃制备温度高，一般在1000℃以上，在此温度下会有明显的Li挥发损失，致使电解质玻璃成分难以精确控制。硫化物块体电解质玻璃虽在电导率方面有优势，但其氧化电位低，充电过程容易被正极氧化产生副产物，对氧和水敏感，工作中可能产生H₂S等有毒、易燃气体，带来安全隐患的同时，不利于环境保护，而且原材料硫化物的成本相对较高。

发明内容

本申请内容旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，在本申请的第一个方面，提供一种固态电解质，所述固态电解质的组成原料包括ZnX₂和LiY，所述ZnX₂和所述LiY的摩尔比为(40－90)∶(10－60)，所述X选自F、Cl、Br和I中的至少一种，所述Y选自F、Cl、Br和I中的至少一种。

在本申请的第二个方面，提供一种固态电解质的制备方法，所述固态电解质的制备方法包括：

将电解质原料混合磨匀，形成电解质组合物粉料，所述电解质原料包括ZnX₂和LiY，所述ZnX₂和所述LiY的摩尔比为(40－90)∶(10－60)，所述X选自F、Cl、Br和I中的至少一种，所述Y选自F、Cl、Br和I中的至少一种；

将电解质组合物粉料烘干后进行熔制，得到熔融玻璃液；

将所述熔融玻璃液进行淬冷，得到固态电解质玻璃片。

本申请的第三个方面，提供一种电池，所述电池还包括如上所述的固态电解质。

本发明的有益效果：本发明提供的固态电解质的组成原料中采用的卤化物具有较低的熔点，可减少融制过程中Li挥发损失，并且卤素阴离子具有较大的离子半径和较低的电荷量，可使得玻璃网络对Li离子的束缚能力减弱，有利于Li离子的传输，与同类型的氧化物块体电解质玻璃相比，其离子电导率更高。

具体实施方式

以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

本发明一实施例提供一种固态电解质，所述固态电解质由电解质组合物制成，所述电解质组合物包括ZnX₂和LiY，所述ZnX₂和所述LiY的摩尔比为(40－90)∶(10－60)，所述X选自F、Cl、Br和I中的至少一种，所述Y选自F、Cl、Br和I中的至少一种。