改性硫化物固态电解质及其制备方法与电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115207457A(43)申请公布日2022.10.18(21)申请号202210920390.9(22)申请日2022.08.01(71)申请人蜂巢能源科技(无锡)有限公司地址214105江苏省无锡市锡山经济开发区东部园大成路1066号(72)发明人陈少杰刘景超周宇楠杨红新(74)专利代理机构北京三聚阳光知识产权代理有限公司11250专利代理师周雷(51)Int.Cl.H01M10/0562(2010.01)H01M10/0525(2010.01)C01B25/14(2006.01)C01B25/10(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图1页(54)发明名称改性硫化物固态电解质及其制备方法与电池(57)摘要本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种改性硫化物固态电解质及其制备方法与电池。本发明提供的改性硫化物固态电解质，其中掺杂有锌元素、氧元素和锑元素，锌元素、氧元素和锑元素在电解质材料的晶格中均匀分布，使得该改性硫化物固态电解质具有较高的离子电导率和空气稳定性。CN115207457ACN115207457A权利要求书1/1页1.一种改性硫化物固态电解质，其特征在于，所述改性硫化物固态电解质中掺杂有锌元素、氧元素和锑元素。2.根据权利要求1所述的改性硫化物固态电解质，其特征在于，硫化物固态电解质包括锂磷硫卤固态电解质，所述改性硫化物固态电解质中，锌元素、氧元素、锑元素、磷元素和卤元素的总摩尔数，与改性前的硫化物固态电解质中磷元素和卤元素的总摩尔数相同。3.根据权利要求2所述的改性硫化物固态电解质，其特征在于，所述改性硫化物固态电解质的化学式为Li5.4+4x+2yP1‑x‑yZnxSbyS4.4OxM1.6‑x，其中，M选自Cl、I、F和Br中的至少一种，x≥0.01，y≥0.01，0.01＜x+y≤0.99。4.根据权利要求3所述的改性硫化物固态电解质，其特征在于，M为Cl，0.01≤x≤0.04，0.1≤y≤0.4。5.一种制备权利要求1～4中任一项所述的改性硫化物固态电解质的方法，其特征在于，所述方法包括如下操作：按照配比称取用于形成硫化物固态电解质的原料以及固态锌源、固态氧源和固态锑源，混合后进行湿法球磨，得电解质前驱体浆料；对所述电解质前驱体浆料进行低温热处理，得电解质前驱体；对所述电解质前驱体进行高温热处理。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述用于形成硫化物固态电解质的原料包括Li2S、P2S5和LiM，M选自Cl、I、F和Br中的至少一种；所述固态锌源和所述固态氧源为ZnO，所述固态锑源为Sb2S3。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在进行所述湿法球磨时，使用的溶剂为非极性有机溶剂和/或弱极性有机溶剂，浆料的固含量为30～70％，球料重量比为(8～20)：1，球磨转速为300～600rpm，球磨时间为4～10h；可选的，所述溶剂选自烷烃类溶剂、苯类溶剂、醚类溶剂和酮类溶剂中的至少一种；可选的，所述溶剂选自二氯甲烷、正庚烷、对二甲苯、三甲苯、苯甲醚、一氯代苯和环己酮中的至少一种。8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述低温热处理包括：以1～5℃/min的升温速率升温至100～200℃，保温2～8h；可选的，所述高温热处理包括：以1～5℃/min的升温速率升温至400～550℃，保温6～20h；可选的，所述方法还包括对自然冷却后的高温热处理产物进行研磨过筛得到粒径不超过50μm的所述改性硫化物固态电解质的操作；可选的，所述方法在惰性气体气氛中执行，惰性气体选自氩气、氦气、氙气和氖气中的至少一种。9.一种电池，其特征在于，所述电池包括正极体、负极体和电解质层，所述正极体、所述负极体和所述电解质层中的至少之一包括权利要求1～4中任一项所述的改性硫化物固态电解质。10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述电池为液相锂二次电池、半固态锂二次电池或全固态锂二次电池。2CN115207457A说明书1/8页改性硫化物固态电解质及其制备方法与电池技术领域[0001]本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种改性硫化物固态电解质及其制备方法与电池。背景技术[0002]随着锂离子电池技术的快速发展，锂离子电池在各类便携式电子产品(如笔记本电脑、手机、数码相机)和电动汽车等领域得到了广泛应用。用于新能源汽车的锂离子电池通常为液相锂离子电池，液相锂离子电池使用易燃的有机溶剂作为电解液，存在极大的安全隐患，容易导致安全事故。[0003]相较液态锂离子电池而言，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，提高锂离子电池的能量密度、可靠性和设计自由度。为了媲美常