[发明专利]固体电解质、包括其的电化学电池和制备固体电解质的方法

说明书

本文公开了包括由以下式1表示的并且具有硫银锗矿晶体结构的化合物的固体电解质、包括固体电解质的电化学电池和制备固体电解质的方法。式1(Li_1‑kM_k)_7‑(a+b)PS_6‑(a+b+x)O_xCl_aBr_b在式1中，M为钠(Na)、钾(K)、钙(Ca)、铁(Fe)、镁(Mg)、银(Ag)、铜(Cu)、锆(Zr)、锌(Zn)或其组合，满足0.5≤a/b≤1.5，0a2，0b2，0x≤1，0≤k1，并且x3‑(a+b)/2。

技术领域

本公开涉及固体电解质、包括其的电化学电池和制备固体电解质的方法。

背景技术

最近，由于工业需求，已经积极地进行了具有高能量密度和安全性的电池的开发。例如，锂离子电池已经在汽车领域以及信息相关设备和通信设备领域投入实际使用。

市售的锂离子电池使用含有易燃有机溶剂的电解液，并且因此，当发生短路时，存在过热和着火的可能性。因此，已经提出了各自使用固体电解质代替电解质的全固态电池。

因为全固态电池不使用易燃有机溶剂，所以即使在短路的情况下，着火或爆炸的可能性也可大大降低，从而与各自使用电解质的锂离子电池相比，大大改善了安全性。

硫化物类固体电解质用作用于全固态电池的固体电解质。然而，硫化物类固体电解质在不劣化离子电导率的情况下，不能达到令人满意的抗氧化性和离子电导率水平，并且因此需要改进。

发明内容

技术问题

提供了具有改善的氧化稳定性和离子电导率的固体电解质。

提供了通过含有上述固体电解质而具有改善的能量密度和寿命特性的电化学电池。

提供了制备固体电解质的方法。

问题的解决方案

根据实施方式的方面，固体电解质包括：由式1表示的并且具有硫银锗矿晶体结构的化合物。

式1

(Li_1-kM_k)_7-(a+b)PS_6-(a+b+x)O_xCl_aBr_b

在式1中，M为钠(Na)、钾(K)、钙(Ca)、铁(Fe)、镁(Mg)、银(Ag)、铜(Cu)、锆(Zr)、锌(Zn)或其组合，并且

满足0.5≤a/b≤1.5，0a2，0b2，0x≤1，0≤k1，并且x3-(a+b)/2。

根据另一实施方式的方面，电化学电池包括：正极层；负极层；以及在正极层和负极层之间的固体电解质层，

其中选自正极层、负极层和固体电解质层中的至少一种包括前述的固体电解质。

根据另一实施方式的方面，制备固体电解质的方法包括：混合锂(Li)前体、磷(P)前体和卤素原子(X)前体以提供前体混合物；以及

反应并且热处理前体混合物，其中制备前述的固体电解质。

热处理可在250℃至700℃下进行。

公开的有益效果

根据实施方式的方面，改善了具有正极的界面稳定性，并且改善了氧化稳定性，从而提供具有卓越的离子电导率的固体电解质。当使用这种固体电解质时，可制造具有改善的能量密度和寿命特性的电化学电池。

附图说明