[发明专利]固态电解质前驱体、固态电解质及其制备方法

说明书

本发明提供一种固态电解质前驱体、固态电解质及其制备方法，该固态电解质前驱体包括氧化物固态电解质和位于氧化物固态电解质至少部分表面的钝化结构，钝化结构包含‑S‑M结构，‑S‑M结构为硫部分或全部地取代氧化物固态电解质表面的氧形成，M为氧化物固态电解质中的金属元素。通过利用该固态电解质前驱体，结合酸性聚合物添加剂制备的固态电解质，能够在提升界面稳定性的同时抑制锂枝晶的生长，避免锂枝晶穿过固态电解质导通正负极造成电池内部短路，有效提升锂离子电池的安全性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种固态电解质前驱体、固态电解质及其制备方法。

背景技术

随着锂离子电池被大力推广和广泛应用，如何解决锂离子电池的安全问题引起了广泛的研究。锂的不均匀沉积产生锂枝晶是锂离子电池出现安全和失效问题的重要原因，如何抑制锂枝晶，提高锂电池的安全性能，是目前行业的研究重点。

氧化物固态电解质离子电导率高、弹性模量较高等优点，一定程度能够抑制锂枝晶的生长，避免锂枝晶穿过固态电解质导通正负极，造成电池内部短路。然而，由于锂枝晶沿着氧化物固态电解质颗粒之间的晶界处生长，导通正负极，引发安全问题。

需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种固态电解质前驱体、固态电解质及其制备方法，以解决现有氧化物固态电解质易产生锂枝晶，从而影响电池安全性能的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种固态电解质前驱体，包括氧化物固态电解质和位于氧化物固态电解质至少部分表面的钝化结构，钝化结构包含-S-M结构，-S-M结构为硫部分或全部地取代氧化物固态电解质表面的氧形成，M为氧化物固态电解质中的金属元素。

本发明的第二个方面提供一种固态电解质，包括：氧化物固态电解质和酸性聚合物添加剂，其中酸性聚合物添加剂与氧化物固态电解质通过包含A-M结构的化学键连接，M为氧化物固态电解质中化合价大于1的金属元素，酸性聚合物添加剂中的酸根离子A的pka小于HS^-的pka。

本发明的第三个方面提供一种固态电解质的制备方法，包括：将氧化物固态电解质置于硫化氢气氛中进行钝化处理，得到固态电解质前驱体；及将固态电解质前驱体和酸性聚合物添加剂于有机溶剂中分散均匀，干燥后得到固态电解质。

上述的技术方案具有如下有益效果：

本发明提出了一种固态电解质前驱体、固态电解质及其制备方法。通过对氧化物固态电解质表面形成不导离子和电子的钝化结构，该钝化结构包含-S-M结构，该结构通过硫(S)部分或全部取代氧化物固态电解质中的氧形成，提升了酸性聚合物添加剂和氧化物固态电解质的界面稳定性，避免氧化物固态电解质颗粒被暴露，避免锂枝晶的生长；利用酸性聚合物添加剂与钝化结构形成化学键，可形成高离子电导率的离子通道，有效构筑固态电解质。该方法制备的固态电解质抑制了锂枝晶的生长，避免氧化物固态电解质表面被暴露，锂枝晶沿着氧化物固态电解质之间的晶界处生长而导通正负极，易引发电池发生安全隐患的问题，有效提升了固态锂离子电池的安全性能。

附图说明

以下附图用于提供对本发明的进一步理解，并构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

图1为一种现有的固态电解质的锂离子电池结构示意图；

图2为本发明一个实施方式的固态电解质前驱体的结构示意图；

图3为本发明一个实施方式的固态电解质的结构示意图；

图4为本发明一个实施方式的锂离子电池的示意图；