一种硫化物固体电解质及其制备方法和应用与流程
本申请涉及电池，特别涉及一种硫化物固体电解质及其制备方法和应用。
背景技术：
1、硫化物全固态电池由于其高安全性以及高能量密度使其备受关注，但高性能的硫化物全固体电池的构建难度较大，其中，受电解质层致密程度的影响，电解质层中电解质颗粒之间的固固接触不稳定，影响锂离子的传输效率，电解质层在电池循环过程中体积膨胀，致密度进一步下降，电解质颗粒之间的固固接触更加恶化，最终影响电池寿命。
2、电解质的致密程度由电解质材料的性质以及制备工艺所决定，其中，电解质材料的粒度分布和硬度占主要因素：电解质材料的粒度分布可影响颗粒之间堆叠的几何关系，合适的尺寸分布可有效降低颗粒之间的缝隙；而在粒度分布合理的情况下，材料本身的硬度将决定在相同工艺的下的电解质层致密度程度，低硬度的硫化物固体电解质材料具有更高的延展性，在相同压力条件下可有效降低材料之间的缝隙，从而提升电解质膜的致密度。
3、因此，有必要开发一种具有低硬度低颗粒度的硫化物固体电解质，来提升电解质膜的致密度。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种具有低硬度低颗粒度的硫化物固体电解质，来提升电解质膜的致密度。
2、第一方面，本申请提供一种硫化物固体电解质的制备方法，包括：将li2s、p2s5、licl混合均匀，得到第一混合物；对所述第一混合物进行一次烧结，降温后得到中间烧结物；将所述中间烧结物与助烧剂混合，得到第二混合物；以及对所述第二混合物进行二次烧结，降温后得到所述硫化物固体电解质，其中，所述硫化物电解质的一次颗粒的粒度d90≤2μm，且所述硫化物固体电解质的硬度低于120 hb。
3、在一些实施例中，所述一次烧结的温度为150~280℃；所述一次烧结的时长为2~10h。
4、在一些实施例中，所述二次烧结的温度为300~400℃；所述二次烧结的时长为2~10h。
5、在一些实施例中，所述二次烧结为旋转烧结；所述旋转烧结的线速度为0.5~5 m/min。
6、在一些实施例中，所述助烧剂包括为li2s、li2o、p2o5、p2s5、bao、cao、mgo、tio2、sio2、al2o3、zno、y2o3中的至少一种。
7、在一些实施例中，按重量计，所述助烧剂为所述中间烧结物的0.2%-1.0wt%。
8、在一些实施例中，所述将所述中间烧结物与助烧剂混合包括：将所述中间烧结物破碎；以及将破碎后的所述中间烧结物与所述助烧剂混合。
9、第二方面，本申请提供一种硫化物固体电解质，所述硫化物固体电解质的一次颗粒的粒度d90≤2μm，且所述硫化物固体电解质的硬度小于120 hb；在使用cukα射线的粉末x射线衍射中，所述硫化物固体电解质在2θ=25.2±0.5deg以及29.7±0.5deg具有衍射峰。
10、第三方面，本申请还提供一种电池，包括如本申请第一方面所述的硫化物固体电解质或如本申请第二方面所述的硫化物固体电解质。
11、本申请提供的硫化物固体电解质及其制备方法的有益效果包括但不限于以下：
12、1）本申请提供的硫化物固体电解质因一次颗粒的粒度d90≤2μm，且硬度低于120hb，低硬度的硫化物固体电解质用于制备高致密化的硫化物固体电解质层以及改善固固界面，从而提升电池性能。
13、2）本申请通过对硫化物固体电解质的原料进行分步烧结，使得原料在较低温度下即可形核，降低了一次颗粒的粒径，有利于降低电解质的硬度，且更低的烧结温度也有利于降低能耗。
14、3）本申请的二次烧结为旋转烧结，旋转烧结的动态过程可有效抑制材料一次颗粒的团聚，降低二次颗粒的粒径，从而获得粒径小、硬度低的硫化物固体电解质。
技术特征：
1.一种硫化物固体电解质的制备方法，其特征在于，包括：
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述一次烧结的温度为150~280℃；所述一次烧结的时长为2~10 h。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二次烧结的温度为300~400℃；所述二次烧结的时长为2~10 h。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二次烧结为旋转烧结；所述旋转烧结的线速度为0.5~5 m/min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述助烧剂包括为li2s、li2o、p2o5、p2s5、bao、cao、mgo、tio2、sio2、al2o3、zno、y2o3中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按重量计，所述助烧剂为所述中间烧结物的0.2%-1.0wt%。
7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述中间烧结物与助烧剂混合包括：
8. 一种硫化物固体电解质，其特征在于，所述硫化物固体电解质的一次颗粒的粒度d90≤2μm，且所述硫化物固体电解质的硬度小于120 hb；在使用cukα射线的粉末x射线衍射中，所述硫化物固体电解质在2θ=25.2±0.5deg以及29.7±0.5deg具有衍射峰。
9.一种电池，其特征在于，包括由权利要求1~7任意一项制备方法制备的硫化物固体电解质或如权利要求8所述的硫化物固体电解质。
技术总结
本申请提供一种硫化物固体电解质的制备方法，包括：将Li<subgt;2</subgt;S、P<subgt;2</subgt;S<subgt;5</subgt;、LiCl混合均匀，得到第一混合物；对所述第一混合物进行一次烧结，降温后得到中间烧结物；将所述中间烧结物与助烧剂混合，得到第二混合物；以及对所述第二混合物进行二次烧结，降温后得到所述硫化物固体电解质，其中，所述硫化物电解质的一次颗粒的粒度D90≤2μm，且所述硫化物固体电解质的硬度低于120 HB。本申请还提供一种硫化物固体电解质和电池。通过本申请的制备方法制备的硫化物固体电解质具有具有低硬度低颗粒度。
技术研发人员：陈伟林,罗明
受保护的技术使用者：高能时代（广东横琴）新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5