本發(fā)明技術(shù)公開了一種電子
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【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
電子
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離子混合導體電解質(zhì)及其制備方法和全固態(tài)電池
[0001]本技術(shù)涉及固態(tài)電池技術(shù)，特別涉及一種電子
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離子混合導體電解質(zhì)及其制備方法和全固態(tài)電池。
技術(shù)介紹
[0002]隨著電動汽車和大規(guī)模儲能等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對鋰離子電池的能量密度、功率密度、使用壽命和安全性能提出了更高的要求。目前商業(yè)化的鋰離子電池由于其易燃的有機液體電解質(zhì)而存在嚴重的安全問題，電池會因過充、內(nèi)部短路等原因?qū)е码娊庖哼^熱而導致起火或者爆炸事故。目前，對于液態(tài)電解液的安全性問題依舊沒有解決。為解決鋰離子電池的安全性問題，采用固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)鋰離子二次電池受到了廣泛的關(guān)注。
[0003]全固態(tài)鋰離子二次電池有正極，負極以及固態(tài)電解質(zhì)組成硫化物，由于各結(jié)構(gòu)之間能夠緊密結(jié)合，所以全固態(tài)電池具有較高的能量密度。固態(tài)電解質(zhì)可以分為無機固態(tài)電解質(zhì)、固態(tài)聚合物電解質(zhì)和復合固態(tài)電解質(zhì)，其中，無機固態(tài)電解質(zhì)中的硫化物電解質(zhì)具有與液態(tài)電解質(zhì)相當?shù)碾x子電導率而備受關(guān)注。
[0004]然而，傳統(tǒng)的硫化物固體電解質(zhì)雖然也具有較高的離子電導率，但當氧化物正極與硫化物固體電解質(zhì)接觸后，由于鋰離子在二者之間具有有較大的化學電勢差，鋰離子會從硫化物固體電解質(zhì)一側(cè)向氧化物正極材料一側(cè)移動，正極與電解質(zhì)同時形成空間電荷層，但是硫化物固體電解質(zhì)層較低的電子電導使得正極一側(cè)的電荷層消失，而電解質(zhì)一側(cè)的鋰離子化學電勢要達到平衡，必然會繼續(xù)向正極方向移動，空間電荷層繼續(xù)生成，形成非常大的電阻。
[0005]為解決上述問題，提升全固態(tài)電池性能，技術(shù)一種電子
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離子混合導體硫化物固體電解質(zhì)及其制備方法和匹配該硫化物固體電解質(zhì)的全固態(tài)電池是十分必要的。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0006]本技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種電子
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離子混合導體電解質(zhì)及其制備方法和全固態(tài)電池。
[0007]本技術(shù)解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：
[0008]一種電子
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離子混合導體電解質(zhì)，利用過渡金屬硫化物、含鋰硫化物以及硫化物固體電解質(zhì)復合，經(jīng)熱處理后過渡金屬硫化物與含鋰硫化物反應(yīng)生成含鋰過渡金屬硫化物，進而構(gòu)建一種相互嵌合的含鋰過渡金屬硫化物的電子
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離子混合導體硫化物固體電解質(zhì)。
[0009]作為優(yōu)選，所述含鋰過渡金屬硫化物包括Li
x
M
y1
S
z1
，其中，1≤x≤10，1≤y1≤5，1 ≤z≤16，M包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、 Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg中的至少一種。
[0010]作為優(yōu)選，所述硫化物固體電解質(zhì)包括二元硫化物固體電解質(zhì)、LGPS型晶體硫化物固體電解質(zhì)、Thio
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LiSICON系列、硫銀鍺礦型晶體硫化物固體電解質(zhì)中的至少一種；
[0011]所述二元硫化物固體電解質(zhì)以Li2S
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P2S5為主體，具體為(100
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a)Li2S
·
a P2S5，a＝
20
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40； b Li2S
·
a P2S5·
c LiBr
·
d LiI，b:a＝3～4，(c+d)/(a+b+c+d)＝5～50％。
[0012]作為優(yōu)選，所述過渡金屬硫化物包括M
y2
S
z2
(1≤y2≤5,1≤z2≤9，M包括Sc、Ti、V、 Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、 Os、Ir、Pt、Au、Hg中的至少一種。
[0013]作為優(yōu)選，所述含鋰硫化物包括Li2S、Li2S2、Li2S4、Li2S6、Li2S8中的至少一種。
[0014]作為優(yōu)選，所述過渡金屬硫化物、含鋰硫化物和硫化物固體電解質(zhì)按照重量份數(shù) (1
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30)：(1
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30)：(40
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98)復合。
[0015]電子
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離子混合導體電解質(zhì)及其制備方法，包括如下步驟：
[0016]步驟一、將硫化物固體電解質(zhì)、過渡金屬硫化物及含鋰硫化物充分混合均勻；
[0017]步驟二、將混合后的粉體進行熱處理,過渡金屬硫化物與含鋰硫化物反應(yīng)得到含鋰過渡金屬硫化物，進而得到一種含鋰過渡金屬硫化物的電子
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離子混合導體硫化物固體電解質(zhì)。
[0018]作為優(yōu)選，所述步驟二中的熱處理溫度為160℃～680℃，升溫速率為1～10℃/min，保溫時間為1h～30h。
[0019]作為優(yōu)選，所述步驟一中研磨后的混合粉體經(jīng)100目篩過篩處理。
[0020]一種全固態(tài)電池，包括正極、負極以及設(shè)置于正極與負極之間的如上述的含鋰過渡金屬硫化物的電子
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離子混合導體電解質(zhì)。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的電子
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離子混合導體電解質(zhì)及其制備方法和全固態(tài)電池的優(yōu)點在于：
[0022](1)通過過渡金屬硫化物、含鋰硫化物以及硫化物固體電解質(zhì)復合，經(jīng)熱處理后含鋰硫化物與過渡金屬硫化物反應(yīng)生成含鋰過渡金屬硫化物，該含鋰過渡金屬硫化物與硫化物固體電解質(zhì)之間相互嵌合，形成一種含鋰過渡金屬硫化物的電子
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離子混合導體固體電解質(zhì)，大大提高固體電解質(zhì)的電子電導率，與氧化物正極混合后構(gòu)建成具有離子
??
電子混合網(wǎng)絡(luò)正極。當氧化物正極與本申請的固體電解質(zhì)接觸后，能夠有效解決鋰離子過多的向正極方向移動，避免空間電荷層繼續(xù)生成，進而能夠降低界面電阻，提升電池性能。
[0023](2)本技術(shù)制備得到的硫化物固體電解質(zhì)能夠應(yīng)用于全固態(tài)電池中并具備較好的電化學性能。
具體實施方式
[0024]以下結(jié)合實施例對本技術(shù)作進一步詳細描述。
[0025]一種全固態(tài)電池，包括正極、負極以及設(shè)置于正極與負極之間的含鋰過渡金屬硫化物的電子
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離子混合導體電解質(zhì)。
[0026]電子
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離子混合導體電解質(zhì)，利用過渡金屬硫化物、含鋰硫化物以及硫化物固體電解質(zhì)復合，經(jīng)熱處理后過渡金屬硫化物與含鋰硫化物反應(yīng)生成含鋰過渡金屬硫化物，進而構(gòu)建一種相互嵌合的含鋰過渡金屬硫化物的電子
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離子混合導體硫化物固體電解質(zhì)。。過渡金屬硫化物、含鋰硫化物和硫化物固體電解質(zhì)按照重量份數(shù)(1
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30)：(1
?
30)：(40
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98) 復合。
[0027]具體地，含鋰過渡金屬硫化物包括Li
x
M
y1
S
z1
，其中，1≤x≤10，1≤y1≤5，1≤z≤16， M包括S
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種電子
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離子混合導體電解質(zhì)，其特征在于：利用過渡金屬硫化物、含鋰硫化物以及硫化物固體電解質(zhì)復合，經(jīng)熱處理后過渡金屬硫化物與含鋰硫化物反應(yīng)生成含鋰過渡金屬硫化物，進而構(gòu)建一種相互嵌合的含鋰過渡金屬硫化物的電子
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離子混合導體硫化物固體電解質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子
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離子混合導體電解質(zhì)，其特征在于：所述含鋰過渡金屬硫化物包括Li
x
M
y1
S
z1
，其中，1≤x≤10，1≤y1≤5，1≤z≤16，M包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg中的至少一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子
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離子混合導體電解質(zhì)，其特征在于：所述硫化物固體電解質(zhì)包括二元硫化物固體電解質(zhì)、LGPS型晶體硫化物固體電解質(zhì)、Thio
?
LiSICON系列、硫銀鍺礦型晶體硫化物固體電解質(zhì)中的至少一種；所述二元硫化物固體電解質(zhì)以Li2S
?
P2S5為主體硫化物，具體為(100
?
a)Li2S
·
a P2S5，a＝20
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40；b Li2S
·
a P2S5·
c LiBr
·
d LiI，b:a＝3～4，(c+d)/(a+b+c+d)＝5～50％。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子
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離子混合導體電解質(zhì)，其特征在于：所述過渡金屬硫化物包括M
y2
S
z2
【技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳偉林，許曉雄，林久，唐光盛，戈志敏，
申請(權(quán))人：浙江鋒鋰新能源科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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