[发明专利]一种掺杂硫化物固态电解质及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种掺杂VB族元素，氧元素的硫化物固态电解质及其制备方法和应用，涉及能源材料领域，掺杂硫化物固态电解质通式为：Li₇P_1‑aM_aS_6‑bO_b，其中，M为VB族元素的一种或多种，0a1，0b2.5。本发明的硫化物固态电解质材料分别用VB族元素，O元素对P，S位进行取代，通过对VB族元素，氧元素掺杂比例的设计，制备出的硫化物固态电解质离子电导率高，容量高，空气稳定性好，以及具有优异的全电池循环稳定性，对Li系列负极稳定。

技术领域

本发明涉及能源材料领域，尤其涉及一种掺杂硫化物固态电解质及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，锂离子电池凭借其自身能量密度大，使用寿命长等优势得到了迅速发展。但是其成分难免含有有机电解液，而有机电解液存在严重的安全隐患。安全性能更好的的无机固态电解质是提高电池安全性的一种可行的方法。根据无机固态电解质材料中负离子的种类进行分类，具有比较好的前景的分别是氧化物固态电解质和硫化物固态电解质。相对于氧化物固态电解质，硫化物固态电解质中硫离子的电负性较小，对阳离子的束缚力较低；同时硫离子的半径较大，有利于锂离子的迁移。

硫化物固态电解质具有室温电导率高(可达到10^-3S/cm到10^-2S/cm)、与电极界面接触良好等优势，受到研究者的广泛关注。但是硫化物固态电解质仍存在电导率不高和成分不稳定，以及应用在全固态电池中循环稳定性不佳的问题。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种应用于固态电池领域中的优化的硫化物固态电解质。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是技术问题如何提高硫化物固态电解质的电导率不高和成分不稳定的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种掺杂VB族元素，氧元素的硫化物固态电解质，掺杂VB族元素，氧元素的硫化物固态电解质通式为：Li₇P_1-aM_aS_6-bO_b，其中，M为VB族元素的一种或多种，0a1，0b2.5。

进一步地，所述M为VB族元素中的Nb、Ta、V中的一种或多种。

一种掺杂VB族元素，氧元素的硫化物固态电解质的制备方法，所述方法包括以

下步骤

步骤1、将Li源、S源、P源、VB族元素以及O氧元素源混合并进行球磨，得到固态电解质粉末；

步骤2、将步骤1得到的所述固态电解质粉末在300-900MPa下压片，得到固态电解质片；

步骤3、将步骤2得到的所述固态电解质片进行煅烧，煅烧温度350-650℃，

煅烧时间7-48h，得到所述掺杂VB族元素，氧元素的硫化物固态电解质。

进一步地，步骤1所述Li源为Li₂S、Li₂S₂中的一种或多种。

进一步地，步骤1所述S源为S、P₂S₅、P₄S₉、P₄S₃、Li₂S、Li₂S₂中的一种或多种。