[发明专利]一种硫化物固态电解质及其制备方法、全固态电池

说明书

本发明提供了一种硫化物固态电解质及其制备方法、全固态电池，该固态电解质化学式为Li₆PS₅Cl_1‑x(BH₄)_x，其制备方法包括以下步骤：将Li₂S、LiCl、LiBH₄、P₂S₅按比例混合均匀，得到混合物；将混合物置于球磨罐中球磨；将球磨后的样品压片后、烧结处理即得硫化物固态电解质。本发明的硫化物固态电解质，通过将BH₄^‑阴离子基团引入到固态电解质中，取代部分Cl^‑的位点，提供了更大的传输通道，BH₄^‑阴离子基团独特的旋转运动促进了Li⁺的传导，引入BH₄^‑阴离子基团后的电解质在锂‑硫银锗矿电解质Li₆PS₅Cl的基础上离子导电率得到了极大的提升。

技术领域

本发明涉及电解质技术领域，尤其涉及一种硫化物固态电解质及其制备方法、全固态电池。

背景技术

在电动汽车、飞机和下一代便携式电子产品中，安全是大规模储能的关键要求。与目前可用的液体电解质锂离子电池相比，全固态锂电池因其安全性高、能量密度高、封装简单、工作温度范围广等优点被认为是下一代最有优势的电化学储能器件。三十年前，由于固态电解质的离子导电性相对较低，全固态锂离子电池在与有机电解质锂离子电池的竞争中失利。近年来，在提高固态电解质的离子电导率方面取得了重大进展。

全固态电池的关键成分是固态电解质。在所有固态电解质中，硫化物电解质具有最高的离子电导率，并与硫基正极具有良好的界面相容性。硫化物电解质的离子电导率与商业有机液体电解液相当，甚至更高。硫化物电解质为全固态电池在电化学储能系统中的应用提供了巨大的机遇。硼氢化锂(LiBH₄)具有高离子电导率和高温还原稳定性。LiBH₄作为固体电解质中的添加剂也很有吸引力。将硼氢化锂与经典的锂-硫银锗矿型硫化物固态电解质结合理论上会极大地提高电解质性能，然而，目前还没有关于合成的实验报告。

基于目前的硫化物电解质的研究现状，有必要对此进行进一步的改性研究。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种硫化物固态电解质及其制备方法，以解决或部分解决现有技术中存在的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种硫化物固态电解质，所述硫化物固态电解质的化学式为Li₆PS₅Cl_1-x(BH₄)_x，其中，0＜x＜1。

第二方面，本发明还提供了一种硫化物固态电解质的制备方法，包括以下步骤：

将Li₂S、LiCl、LiBH₄、P₂S₅混合均匀，得到混合物；

将混合物置于球磨罐中球磨；

将球磨后的混合物压片后、烧结处理即得硫化物固态电解质。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述的硫化物固态电解质的制备方法，Li₂S、LiCl、LiBH₄、P₂S₅的摩尔比为5:1:2(1-x):2x，其中，0＜x＜1。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述的硫化物固态电解质的制备方法，球磨转速为300～800rpm，球磨时间为5～25h。