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高熵金屬硫磷化物電解質(zhì)材料及其制備方法

1016   編輯:中冶有色網(wǎng)   來源:北京航空航天大學(xué)  
2023-09-13 14:35:20
1.本發(fā)明是涉及新材料領(lǐng)域,特別是關(guān)于一種高熵金屬硫磷化物電解質(zhì)材料及其制備方法。 背景技術(shù): 2.固體電解質(zhì)作為全固態(tài)電池中的一部分,它主要起到傳導(dǎo)離子和充當(dāng)隔膜的角色。固態(tài)電解質(zhì)材料主要是指具有較高離子電導(dǎo)率且不具有電子電導(dǎo)率的一類材料,由于其簡化了電池的電解液、電解質(zhì)鹽、隔膜和粘結(jié)劑的使用以及具有能量密度和額定功率高等特點(diǎn),近年來已經(jīng)成為電池能源領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。目前已有大量的快離子導(dǎo)體應(yīng)用于固態(tài)電池中,比如:有機(jī)高分子材料、有機(jī)-無機(jī)復(fù)合固體電解質(zhì)、無機(jī)固體電解質(zhì)。雖然有機(jī)高分子聚合材料(聚氧乙烯及其衍生物體系等)具有制備簡單、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)。但是其離子電導(dǎo)率普遍較低、熱穩(wěn)定性差,影響了其在固體電解質(zhì)中的應(yīng)用。無機(jī)固體電解質(zhì)主要分為以下幾類:氧化物晶體固體電解質(zhì)、硫化物固體電解質(zhì)、硫化物玻璃及玻璃陶瓷固體電解質(zhì)等。氧化物固體電解質(zhì)有nasicon結(jié)構(gòu)的latp和石榴石型結(jié)構(gòu)的llzo固體電解質(zhì),室溫下,其離子電導(dǎo)率都很高,可達(dá)到3 × 10-4 s/cm,通過適量的摻雜均能提高這幾種氧化物電解質(zhì)的電導(dǎo)率,但是氧化物電解質(zhì)通常具有較高的晶界電阻,機(jī)械強(qiáng)度差,密度高阻礙了其在固態(tài)電解質(zhì)上的應(yīng)用。2004年,avila、ruiz和barahona等合成摻入li的nips3材料,然后將其與peo復(fù)合,研究該材料的離子電導(dǎo)率,研究發(fā)現(xiàn),摻入li和peo復(fù)合后,離子電導(dǎo)率為0.13us/cm比原始nips3高了2倍。低離子電導(dǎo)率和高晶界電阻限制了目前許多固態(tài)電解質(zhì)在固態(tài)電池上的應(yīng)用。 技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素: 3.本發(fā)明一方面提供一種高熵金屬硫磷化物電解質(zhì)材料,由含有a、b、p和x元素的原料,通過燒結(jié)得到,其中,a選自ia和/或iia中的至少一種金屬元素,b選自至少四種過渡金屬元素,或者,b選自至少三種過渡金屬元素與至少一種主族金屬元素或類金屬元素,p為磷元素,x元素選自via中的至少一種非金屬元素,a與b的摩爾比為(1~4):(4~1)之間。 4.在一些實(shí)施方式中,a選自li、na、k、mg或ca元素中的至少一種金屬元素;和/或,過渡金屬元素選自ag、au、co、cr、cu、fe、hf、mn、mo、nb、ni、pd、rh、ru、sc、ta、ti、v、w、y、zn或zr元素;主族金屬元素選自al、sn、in或bi元素;類金屬元素選自b、ge或si;和/或,x為
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