[发明专利]一种复合固态电解质及其制备方法与电池

说明书

一种复合固态电解质及其制备方法与电池，复合固态电解质包含锂、镧、锆、M、氧、卤族元素，M包含Zn、Mg、Mn、Cd中的至少一种，卤族元素包含F、Cl、Br、I中的至少一种。该复合固态电解质具有较高的室温电导率，较好的界面稳定性。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种复合固态电解质及其制备方法与电池。

背景技术

对于锂离子电池，为了得到较高的离子电导率，商业化的锂离子电池普遍地使用液体有机电解液。但是，在锂离子电池的实际使用过程中，有机液态电解质存在漏液、自燃的风险，存在安全隐患，限制了其在电动汽车和储能领域的发展。而开发出高安全性能、高能量密度和高室温电导率的锂离子固态电解质，是迫在眉睫的挑战。

常见的固态电解质类型中，卤化物固态电解质具有较高的室温离子电导率、高稳定性，和良好的耐湿性，如Li₃ErCl₆、Li₃YCl₆、Li₃YInCl₆等，但其较高的成本，也限制了其应用。

氧化物固态电解质主要包括NASICON型、钙钛矿型、Garnet型等，其中，Garnet型（锂石榴石型）氧化物固态电解质具有较宽的潜在电化学窗口，良好的机械性能，成本低，空气稳定性等特点，具有很大的吸引力。但是，其室温电导率偏低，氧化物与电极界面接触问题，也影响了氧化物电解质的广泛应用。

现有的固态电解质存在室温电导率低、稳定性差等问题。

发明内容

根据第一方面，在一实施例中，提供一种复合固态电解质，所述复合固态电解质包含锂、镧、锆、M、氧、卤族元素，M为Zn、Mg、Mn、Cd中的至少一种，卤族元素为F、Cl、Br、I中的至少一种。

根据第二方面，在一实施例中，提供第一方面所述复合固态电解质的制备方法，包括：

氧化物混合步骤，包括将用于制备锂石榴石型氧化物的原料混合，煅烧，制得锂石榴石型氧化物；

卤化物混合步骤，包括将卤化物溶于溶剂中，得到卤化物前驱体溶液，将所述卤化物前驱体溶液与锂石榴石型氧化物混合，干燥处理，去除溶剂；

煅烧步骤，包括将去除溶剂后的物料煅烧，制得所述复合固态电解质。

根据第三方面，在一实施例中，提供一种电池，包含第一方面所述复合固态电解质。

依据上述实施例的一种复合固态电解质及其制备方法与电池，使用卤化物对锂石榴石型氧化物进行改性，该复合固态电解质具有较高的室温电导率，较好的界面稳定性。

在一实施例中，固态电解质在镀锂/剥锂的过程中，极化较小，周期寿命较长，电化学稳定性好。

附图说明

图1为一种实施例的复合固态电解质及固态电池的制作流程图。

图2为卤化物的X射线衍射图。

图3为氧化物固态电解质的X射线衍射图。

图4为氧化物固态电解质的扫描电镜图。

图5为复合固态电解质的扫描电镜图。

图6为实施例4中，0.5mA·cm^-2的电流密度下的时间-电压稳定性曲线。

图7为对比例1中，0.5mA·cm^-2的电流密度下的时间-电压稳定性曲线。

具体实施方式