本创新成果涵盖了一种卤化物固态电解质及其制备技术与应用,归属于固态电解质技术领域。该成果提供的卤化物固态电解质以Li1+(5-n)x为特征,旨在提升固态电解质的性能和应用范围。
背景技术
随着全球对气候变化的关注加深,亟需寻求减少温室气体排放的途径。新能源技术如风能、太阳能等清洁环保,成为这一转型的重要组成部分。储能技术的发展催生出高性能电池的发展。更安全、高性能的商用电池是产业界和科研界迫切追求的目标,高性能固态电解质和安全、高能量密度的金属锂电池成为研究热点。氧化物固态电解质拥有非常宽的电化学窗口(0-5V vs.Li/Li+
),但其离子电导率很少能够超过1mS/cm,同时由于氧化物较硬,与正负极的接触较差;硫化物固态电解质拥有最高的离子电导率(22mS/cm)和优异的变形性,但其电化学窗口较窄(1.7V-2.8V)、湿空气稳定性差(易与空气中的水份反应生成有毒的硫化氢气体)。
卤化物固态电解质由于其良好的变形性、与高电压正极良好的兼容性和不错的锂离子电导率等特点被广泛关注。然而目前仅少数卤化物固态电解质具有超过1mS/cm的室温离子电导率,并且其制备的原料中含有较为昂贵的稀土元素和制备条件较为苛刻、无法大规模的商业化应用(Li3
InCl6
,Li3
ScCl6
,Li3
ErCl6
)。
CN116344924A公开了一种卤化物固体电解质[Li3-(z-3)x
M1-x
Nx
]6+
[Aa
Bb
]6-
,M选自Y3+
、V3+
、Cr3+
,N选自Hf4+
,Ta5+
,A、B选自卤素,虽然其离子电导率大于1mS/cm,但其制备过程中所需要的时间为30h-50h,规模化生产时间成本较高。CN110970667A公开了一种含有Y的卤化物固态电解质Li3
YClx
Br6-x
,电导率最高可以接近1mS/cm,但由于Br离子存在,高电压下的稳定性较差。
因此,亟需开发一种制备工艺简单、成本低廉、兼顾高离子电导率、可提高电池性能的新型卤化物固态电解质,对高性能电池产业及研发具有非常重要的意义。
实现思路