[发明专利]一种高热导硫化物固态电解质及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种高热导硫化物固态电解质及其制备方法与应用，其中，制备方法包括步骤：将初始硫化物固态电解质与陶瓷导热材料球磨混匀后，得到混合物料；将所述混合物料置于管式炉中通惰性气体升温至300‑550℃反应1‑20h，制得所述高热导硫化物固态电解质。本发明在初始硫化物固态电解质中掺杂陶瓷导热材料后，可使得硫化物固态电解质从低温下的低离子电导率状态更快地恢复到高离子电导率，使用本发明高热导硫化物固态电解质的全固态电池，在外部加热系统启动后，可以更快地被加热到高温。因此，本发明制备的高热导硫化物固态电解质可以提升全固态电池的快充和低温下的快速恢复性能。

技术领域

本发明涉及固态电解质技术领域，特别涉及一种高热导硫化物固态电解质及其制备方法与应用。

背景技术

由于便携式移动设备和新能源汽车的快速发展，以及未来储能系统的建设，人们需要更为高效的储能设备来满足日愈庞大的需求。目前，锂离子电池凭借其能量密度高、工作电压高、循环寿命长的优点，成为了储能设备的主力。然而，商业化的锂离子电池使用了酯类或醚类有机物作为电解液溶剂，这类有机物在电池电化学循环过程中容易与电极材料发生副反应，产生胀气，存在起火的安全隐患。相较于液体电解液所制成的锂离子电池，固态电解质具有不挥发、不易燃、无腐蚀、机械强度大等优点，由固态电解质所制成的全固态电池具有极高的安全性。

目前，主流的固态电解质有三种，分别位聚合物固态电解质、氧化物固态电解质、硫化物固态电解质，其中聚合物固态电解质拥有良好的成膜性，但锂离子电导率低；氧化物固态电解质对水氧不敏感且电导率适中，但与电极材料的表界面接触差；硫化物固态电解质具有和液体电解液媲美的离子电导率，接近1的离子迁移数，与电极材料的浸润性好，是最有前景的全固态电池方向。

由于全固态电池使用固态电解质，而固态电解质内无溶剂流动，锂离子在固态电解质内的传输是通过离子迁移完成的，固态电解质的锂离子传输能力受到温度的影响很大，因此无论是在快充还是低温环境使用，全固态电池都需要一个快速升温至理想温度的能力。然而，固态电解质粉末本身的导热能力却十分有限，限制了全固态电池今后的商业使用。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高热导硫化物固态电解质及其制备方法与应用，旨在解决现有硫化物固态电解质导热性较差，导致全固态电池快充和低温下的快速恢复性能较差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种高热导硫化物固态电解质的制备方法，其中，包括步骤：

将初始硫化物固态电解质与陶瓷导热材料球磨混匀后，得到混合物料；

将所述混合物料置于管式炉中通惰性气体升温至300-550℃反应1-20h，制得所述高热导硫化物固态电解质。

所述高热导硫化物固态电解质的制备方法，其中，所述初始硫化物固态电解质为LPSC、LGPS和LPS中的一种，其中，LPSC的化学式为Li_6-xPS_5-xCl_1+x，0≤x≤0.8；LGPS的化学式为Li_11-yM_2-yP_1+yS₁₂，M＝Ge和Si中的一种，0.5≤y≤1.5；LPS的化学式为75Li₂S-25P₂S₅。

所述高热导硫化物固态电解质的制备方法，其中，所述陶瓷导热材料为氧化铍、氧化铝、氮化铝、碳化硅和氮化硅中的一种或多种。

所述高热导硫化物固态电解质的制备方法，其中，所述混合物料中，陶瓷导热材料所占摩尔比为1-50％。

所述高热导硫化物固态电解质的制备方法，其中，所述惰性气体为氩气、氦气、氖气和氮气中的一种或多种。