[发明专利]一种硫化物固体电解质的制备方法

说明书

本发明涉及一种硫化物固体电解质的制备方法，本发明是将多种原料放置于密闭容器中，加入适量的球磨珠和有机溶剂，在惰性空气的条件下，使容器处于一定转速和时间后，然后减压蒸馏生成硫化物固体电解质前驱体，然后经过合适的温度烧结后，使硫化物固体电解质前驱体合成为硫化物固体电解质；本发明的制备方法操作简单，易于工业化生产，同时通过有机溶剂的使用，提高球磨效率和产能，另一方面，由于使用溶剂的作用，硫化物固体电解质获得形貌可控的纳米颗粒，具备较高的离子电导率；因此，本发明具有制备过程简单、产能高、提高电导率、性能好的优点。

技术领域

本发明涉及固体电解质技术领域，具体涉及一种硫化物固体电解质的制备方法。

背景技术

随着便携式电子设备的普及和混合动力汽车等的应用和推广，社会电化学储能器件的需求与日俱增，由于传统的锂离子电池能量密度提升的空间有限，因此，寻找高性能的、新体系的电池系统变得尤为重要。

在目前研究的许多电池及电池技术中，固体电池脱颖而出，目前存在着多种固体电池路线体系，包含硫化物、氧化物、聚合物等，相对聚合物和氧化物，硫化物界面接触较好，电导率高的优点广泛研究与应用；目前硫化物电解质制备方法包含固相熔融法、液相法和球磨法，固相熔融法具有设备投入低、易于制备块状材料的优点，适合制备玻璃、玻璃陶瓷和陶瓷类材料，但是工作温度高、安全性低；液相法具有设备成本低、合成温度低、粒径可控、易于制备粉体材料的优点，适合玻璃和陶瓷类材料，但是产生有机废液，合成机理不完全成熟，电导率较低；球磨法具有操作简单、易控制、易制备粉体材料、电导率高的优点，但是设备要求较高，产能较低，操作繁琐；因此，提供一种制备过程简单、产能高、提高电导率、性能好的硫化物固体电解质的制备方法是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种制备过程简单、产能高、提高电导率、性能好的硫化物固体电解质的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种硫化物固体电解质的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)：将Li₂S、P₂S₅、GeS₂、ZnO，P₂O₅，LiF，LiCl的两种或多种按照一定的摩尔比混合，加入合适数量和大小的球磨珠，然后加入适量脱水后的有机溶剂，一起放入合适大小的球磨罐中；

步骤2)：将上述球磨罐放置在惰性空气中，然后开始球磨，球磨转速为400-1000rpm，球磨时间为5-20h，其中每转20-55min，球磨机暂停10-20min冷却；

步骤3)：同样在惰性空气中，将步骤2)中球磨好的物料进行减压蒸馏，除去有机溶剂，得到硫化物固体电解质前驱体；

步骤4)：同样在惰性空气中，将步骤3)得到的硫化物固体电解质前驱体进行烧结，通过设置烧结温度和时间，得到所要求的硫化物固体电解质；

步骤5)：待步骤4)烧结后的硫化物固体电解质经过冷却后，通过合适的压片模具压成一定厚度的薄片，待压片成型后便可取出，同时测量薄片厚度；

步骤6)：将步骤5)中测量好厚度的薄片组装成三明治结构，在恒定的温度和压力条件下进行离子电导率测试和电化学窗口测试。

步骤1)中使用的有机溶剂为THF(四氢呋喃)、DMC(碳酸二甲酯)、ACN(乙腈)、NMF(N-甲基甲酰胺)、EP(乙二醇单丙醚)、EA(乙酸乙酯)、Toluene(甲苯)、N-heptane(正庚烷)、Xylene(二甲苯)或Anisole(苯甲醚)，其中有机溶剂的添加量为球磨物料质量百分数的1-200。

步骤1)或步骤2)中所述球磨罐的材质优选为玛瑙、氧化锆、硬质合金、刚玉、不锈钢的一种，球磨料与球磨珠的配比范围为1-3(克)：20-40(个)。