[发明专利]一种用于全固态电池材料锂磷硫氯的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于全固态电池材料锂磷硫氯的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将锂化合物和磷化合物混合，压片，热处理，冷却后湿法研磨，得到氯基固态电解质；(2)将树脂和锂盐混合均匀，得到有机固态电解质；(3)将氯基固态电解质和有机固态电解质混合均匀，得到基料；(4)将基料加入浸渍液中进行浸渍，然后在惰性气体气氛下进行干燥固化，即得。本发明将有机固态电解质对氯基固态电解质进行表面包覆，避免了使用有机液态电解液，而且隔绝了金属锂和氯基固态电解质之间的直接接触，从而解决了当电解质采用有机液态电解液时金属氯化物因为路易斯酸碱反应在液态电解液里会产生脱溶的问题。

技术领域

本发明涉及全固态电池技术领域，更具体的说是涉及一种用于全固态电池材料锂磷硫氯的制备方法。

背景技术

随着能源的日益短缺和环境的污染，对环保型和高能量密度的可充电电池进行了广泛的研究。其中，基于阴离子传导的电化学储能体系也得到了研究。可充电氯离子电池具有资源丰富、环境友好等优点，其理论上的能量密度可达2500Wh/L。但是，以金属氯化物/金属作为电极体系，当电解质采用有机液态电解液时，一方面，金属氯化物因为路易斯酸碱反应在液态电解液里会产生脱溶问题；另一方面，具有高储量的镁负极材料的放电产物也会溶于液态电解液中，而且液态电解液中的另一种阴离子和镁负极会发生副反应。因此，开发基于氯离子传导的全固态电池是解决上述问题的手段之一。

全固态电池是一种先进的电池科技。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是，全固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。由于其电解质为固态，具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量，因此，同样的电量，全固态电池体积将变得更小。不仅如此，全固态电池中由于没有电解液，封存将会变得更加容易，在汽车等大型设备上使用时，也不需要再额外增加冷却管和电子控件等，不仅节约了成本，还能有效减轻重量。

由于科学界认为锂离子电池已经到达极限，全固态电池于近年被视为可以继承锂离子电池地位的电池。

因此，如何开发一种基于氯离子传导的全固态电解质是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于全固态电池材料锂磷硫氯的制备方法，该固态电解质具有良好的离子电导率及力学性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于全固态电池材料锂磷硫氯的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将锂化合物和磷化合物混合，压片，热处理，冷却后湿法研磨，得到氯基固态电解质；

其中，锂化合物为硫化锂和氯化锂的混合物，磷化合物为五硫化二磷和五氯化磷的混合物；

(2)将树脂和锂盐混合均匀，得到有机固态电解质；

(3)将氯基固态电解质和有机固态电解质混合均匀，得到基料；

(4)将基料加入浸渍液中进行浸渍，然后在惰性气体气氛下进行干燥固化，即得用于全固态电池材料锂磷硫氯；

其中，浸渍液为环丁砜、三氯甲烷和四氢呋喃中的至少一种；干燥固化的温度为100-140℃，时间为3-5h。

进一步，上述步骤(1)中，锂化合物和磷化合物的摩尔比为(4-7):(3-6)；压片的压力大小为150-250MPa；热处理的温度为500-600℃，时间为2-3h；湿法研磨的研磨溶剂为乙腈、乙酸乙酯和丙酸乙酯中的至少一种，速度为350-450r/min，时间为15-72h。

采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明以锂化合物和磷化合物为原料，通过混合、压片、热处理和湿法研磨，能够得到晶态的氯基固态电解质，提供了锂离子传输的多维通道，增加了锂离子分布的无序度，可以进一步提高氯基固态电解质的锂离子电导率与电化学稳定性。