[发明专利]一种卤化物固态电解质材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种卤化物固态电解质材料及其制备方法和应用，将InCl₃与LiCl混合后加入溶剂并搅拌分散均匀，然后在真空环境中进行重结晶处理；再在真空或惰性环境下干燥制得微波作用前驱体；对微波作用前驱体进行加微波制备得到卤化物固态电解质材料Li₃InCl₆。本发明方法具有制备时间短、制备流程简单、易推广性更高且制备流程安全性高的特点。

技术领域

本发明属于固态电解质制备技术领域，具体涉及一种卤化物固态电解质材料及其制备方法和应用。

背景技术

在固态离子学中，固态电池是一种使用固体电极和固体电解液的电池。相较于传统液态电池的工作原理，固态电池的原理除将其电解质更换为固态，固态电解质具有的密度以及结构等特点可以使更多带电离子在一端聚集从而传导更大电流，进而提升电池容量。因此，同样体积的电池相比下固态电池可以储存更大容量。更为人称道的是，由于固态电池中不存在电解液，将使电池更易于封装，这也使得固态电池应用于大容量需求的大型设备上时，相对于液态电池具备更强的安全性，其不需要再额外增加冷却设备与温控设备如冷却管、电子控件等，不仅节约了成本，还能有效减轻重量。

Li₃InCl₆这种无机卤化物电解质在室温下可展现出超高的离子电导率，且在今年研究领域逐渐火热。现有专利与论文公布的Li₃InCl₆的制备方法有球磨法与高温烧结法等，2019年加拿大院士孙学良教授及其团队，利用LiCl与Li₃In作为原材料，分别采用球磨法与高温烧结法制备出了Li₃InCl₆无机卤化物电解质，其室温电导率分别为0.84和1.49×10^-3S/cm，2019年9月孙学良教授团队论文中公布了一种在200℃下烧制4h的制备方法，电导率为室温下2.04×10^-3S/cm。而不同于该卤化物电解质的传统制备方法，本项专利技术采用微波法进行该固态电解质制备，在特定环境与特定微波功率下，将该卤化物电解质的制备时长缩短至15～25min。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种卤化物固态电解质材料及其制备方法，相较于目前已有的相关制备技术，可大幅缩短固态无机电解质的制备时长；如相较于传统高温烧结制备方法所需的4小时而言，本发明仅需要15～30分钟即可完成；且该制备方法，相较于复杂的球磨制备与上百摄氏度的烧制法烧制温度而言，特定的微波制备方法更具有便利性与易推广性。

本发明采用以下技术方案：

一种卤化物固态电解质材料制备方法，将InCl₃与LiCl混合后加入溶剂并搅拌分散均匀，然后在真空环境中进行重结晶处理；再在真空或惰性环境下干燥制得微波作用前驱体；对微波作用前驱体进行加微波制备得到卤化物固态电解质材料Li₃InCl₆。

具体的，InCl₃与LiCl的摩尔的量之比为2～3.5:1。

具体的，溶剂为纯水或醇水混合溶液。

进一步的，醇水混合溶液中的醇类为无水乙醇或异丙醇。

具体的，重结晶处理的温度为35～75℃，时间为8～12h，重结晶环境为持续抽气保证的真空环境或持续通气保证的惰性环境。

具体的，加微波过程中，微波功率为300～500W，微波作用时间为15～30分钟。

进一步的，加微波过程在真空环境或惰性气体氛围进行。

本发明的另一技术方案是，一种卤化物固态电解质材料。

具体的，卤化物固态电解质材料的离子电导率大于1×10^-5S/cm。