[发明专利]固态电解质及其制备方法和固态电池

说明书

本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种固态电解质及其制备方法和固态电池。本发明的固态电解质的化学式包括Lisubgt;7‑3x‑y/subgt;Psubgt;1‑/subgt;subgt;x/subgt;Zrsubgt;x/subgt;Ssubgt;6‑4x‑y/subgt;Msubgt;y/subgt;Fsubgt;4x/subgt;，其中，M包括Cl、I和Br中的一种或多种；0.01≤4x+y≤5.9，x0，y≥0。本发明通过对LiPSM体系硫化物电解质进行掺锆、掺氟，得到的目标电解质在保持较高电导率条件下，其氧化电位及对锂稳定性均大幅度提升，大幅度提高其在全固态二次电池中的材料化学以及电化学稳定性，可大幅度提升正极活性材料的容量发挥以及整个电池的能量密度和性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种固态电解质及其制备方法和固态电池。

背景技术

锂离子电池在各类便携式电子产品(如笔记本电脑、手机和数码相机)和电动汽车等领域广泛应用。但近期新能源汽车安全事故频繁发生，主要是由于传统的锂离子电池需使用易燃的有机溶剂作为电解液，故而存在安全隐患，采用通常的改进方法无法彻底解决。相比而言，使用固态电解质的固态锂离子电池更具安全优势。采用固态电解质，不仅可以从根本上解决锂离子电池的安全性问题，同时有望大大简化制造封装工艺，提高电池的能量密度、可靠性和设计自由度。在各类新型电池体系中，固态电池是距离产业化最近的下一代技术，这已成为产业与科学界的共识。为了媲美常规液态离子电导率水平，同时满足更高能量密度、更高安全性、更高电池性能的要求，对于固态电解质的高离子电导率水平、高氧化电位及高对锂稳定性等提出了强烈要求。

硫化物电解质具有高的离子电导率，延展性良好、可以与正、负极材料形成比较致密的物理接触，但其仍存在以下问题：1)氧化电位较低(通常3V)，与正极材料直接接触时会在循环过程中发生严重的副反应，严重影响其性能发挥；2)对锂稳定性较差，副反应严重，不利于更高能量密度(≥400wh/kg)锂金属负极电池开发和应用。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种固体电解质，以解决现有技术中的全固态二次电池中硫化物电解质材料化学以及电化学性能不稳定的技术问题。

本发明的另一个目的在于提供一种所述的固体电解质的制备方法，该方法高效、环保。

本发明的另一个目的在于提供一种所述的固态电池，该固态电池具有优异的循环性能。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

固态电解质，所述固态电解质的化学式包括Li_7-3x-yP_1-xZr_xS_6-4x-yM_yF_4x，其中，M包括Cl、I和Br中的一种或多种；0.01≤4x+y≤5.9，x0，y≥0。

优选地，所述M选自Cl、I或Br；4x+y＝1.6，0.05≤x≤0.4，0≤y≤1.4。