[发明专利]一种固态电解质及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种固态电解质的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

步骤1，将含有锂、磷、硫、卤素的原料混合后，加热煅烧，得到烧结产物；

步骤2，将所述烧结产物研磨为粉末，得到卤素掺杂硫银锗矿型固态电解质。

2.根据权利要求1所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述含有锂、磷、硫、卤素的原料包括锂源、磷源、硫源和卤素源；

所述锂源选自氯化锂、硫化锂、氟化锂中的至少一种；

所述磷源选自五硫化二磷、五氧化二磷中的至少一种；

所述硫源选自硫化锂、五硫化二磷中的至少一种；

所述卤素源选自氯化锂、高氯酸锂中的至少一种；

优选地，所述含有锂、磷、硫、氯的原料包括氯化锂、硫化锂和五硫化二磷。

3.根据权利要求2所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，所述氯化锂、所述硫化锂和所述五硫化二磷的摩尔比为1-3：2-6：1。

4.根据权利要求1所述的固态电解质的制备方法，其特征在于，所述步骤1包括：将含有锂、磷、硫、氯的原料在密闭条件下混合后，煅烧，得到烧结产物；

优选地，步骤1中，所述混合方式包括球磨；

所述球磨的转速为100-200转/分，球磨的时间为0.5h-1.2h；

优选地，步骤1中，所述煅烧的温度为500℃-700℃，煅烧时间为10min-12h；

优选地，步骤1中，所述加热升温速率为1-2℃/min。

5.一种固态电解质，其特征在于，所述固态电解质采用权利要求1-4任一项所述制备方法制备得到。

6.一种固态锂硫电池，其特征在于，所述固态锂硫电池中包括正极层、固态电解质层和负极层；

所述固态电解质层包括权利要求5所述的固态电解质。

7.根据权利要求6所述的固态锂硫电池，其特征在于，所述固态电解质层厚度为500-800μm。

8.根据权利要求6所述的固态锂硫电池，其特征在于，所述正极层包括硫碳复合物；

所述硫碳复合物选自硫/NaCl-三维多级孔碳、硫/木质素碳中的至少一种；

优选地，所述正极层还包括所述固态电解质；

所述固态电解质和所述硫碳复合物的质量比为1-1.5：1。

9.根据权利要求8所述的固态锂硫电池，其特征在于，所述硫/NaCl-三维多级孔碳的制备方法至少包括：

将含有氯化钠、硫源、碳源的溶液I冷冻干燥成型，得到固体混合物I；

对所述固体混合物I进行煅烧，得到固体混合物II；

对所述固体混合物II，在氧化剂存在的条件下，进行氧化反应，得到所述硫/NaCl-三维多级孔碳；

优选地，所述碳源选自葡萄糖、蔗糖中的至少一种；

所述硫源为硫化钠；

优选地，所述溶液I中溶剂为水；

优选地，所述溶液I中，氯化钠、硫化钠和碳源的质量比为4-6：2-3：0.4-1.0；

优选地，所述煅烧的条件为：

煅烧温度为600-800℃，煅烧时间为1-3h；

优选地，所述煅烧在保护气氛下进行；

优选地，所述氧化剂为铁盐；

进一步优选地，所述铁盐选自硝酸铁、氯化铁中的至少一种；

优选地，所述铁盐与硫化钠的质量比大于等于5：2；

优选地，所述氧化反应条件为：

氧化反应时间为40-60h；

优选地，所述方法还包括：对所述硫/NaCl-三维多级孔碳进行干燥；

优选地，所述干燥的条件为：

干燥温度为60-70℃，干燥时间为20-30h。

10.根据权利要求8所述的固态锂硫电池，其特征在于，所述硫/木质素碳的制备方法至少包括以下步骤：

S001、对碳源进行煅烧，得到木质素碳；

所述碳源为木质素、碱性木质素中的任意一种；

S002、将所述木质素碳与硫源混合，得到所述硫/木质素碳；

优选地，步骤S001中，所述煅烧的条件为：

煅烧温度为700-900℃，煅烧时间为1-2h；

进一步优选地，所述煅烧在惰性气氛下进行；

优选地，步骤S002中，所述木质素碳与所述硫源的质量比为1：2-4；

优选地，所述硫源为硫粉；

优选地，所述步骤S002包括：

1)对所述木质素碳与硫源进行混合I，得到初步混合物；

2)对所述初步混合物进行熔融扩散处理，得到所述硫/木质素碳；

优选地，步骤1)中，所述混合I采用球磨的方式；

所述球磨的参数条件为：

球磨转速为300-400rmp，球磨时间为2-3h；

优选地，步骤2)中，所述熔融扩散处理的条件为：

熔融扩散温度为260-350℃，熔融扩散时间为1-2h；

进一步优选地，所述熔融扩散在惰性气氛下进行。