无机固态电解质及其制备方法、极片、电池与流程

本申请涉及电池，尤其涉及一种无机固态电解质及其制备方法、极片、电池。

背景技术：

1、全固态电池凭借其高安全性和高能量密度受到越来越多的关注，被广泛应用于新能源汽车、航空航天、智能电网以及高安全性便携式电子设备等领域。其核心优势在于通过采用固态电解质替代传统液态电解液，从根本上解决了液态电池的热失控、电解液泄漏及燃烧风险，显著提升了电池系统的安全性。

2、无机固态电解质材料（硫化物、卤化物）具有较高的离子电导率受到更多关注，虽然无机固态电解质材料领域已经取得了长足发展，但是仍然存在以下问题：（1）界面稳定性差：无机固态电解质与锂金属负极之间易发生界面副反应，导致容量快速衰减和锂枝晶生长风险；（2）力学性能不匹配：高杨氏模量的无机固态电解质在循环过程中需施加mpa级压力以维持界面接触，增加了电池结构设计的复杂性和成本；（3）环境敏感性：硫化物、卤化物类固态电解质暴露于空气中易与水分反应，导致性能急剧下降。

3、针对上述技术问题，现有技术采用对无机固态电解质材料进行碳包覆，然而碳包覆会降低无机固态电解质材料的离子电导率。

4、因此，开发兼具高离子导率、良好的锂金属相容性和优异空气稳定性的无机固态电解质材料，成为无机固态电解质材料亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请提供一种无机固态电解质及其制备方法、极片、电池，本申请的无机固态电解质兼具高离子导率、良好的锂金属相容性和优异空气稳定性。

2、第一方面，本申请提供一种无机固态电解质，包括基体以及包覆在基体上的包覆层；所述包覆层包括第一包覆层和第二包覆层；

3、所述第一包覆层包覆在所述基体的表面上，所述第二包覆层包覆在所述第一包覆层的表面上；

4、所述基体包括硫化物固态电解质和/或卤化物固态电解质；

5、所述第一包覆层的化学式包括liacbbchd，其中，1≤a≤4，0≤b≤2，1≤c≤36，4≤d≤34；

6、所述第二包覆层包括包覆材料，所述包覆材料的化学式包括liecfbghh，其中，1≤e≤4，0≤f≤2，1≤g≤36，4≤h≤34；

7、c-g≥5。

8、在一种具体的实施方式中，所述包覆材料背离所述第一包覆层的一侧的表层中含有氧元素。

9、在一种具体的实施方式中，2≤a≤4，20≤c≤36，20≤d≤34；1≤e≤2，9≤g≤20，10≤h≤18；10≤c-g≤16。

10、在一种具体的实施方式中，所述基体的半径为r1，所述包覆层的厚度为r2，其中r1/r2为（10-100）：1。

11、在一种具体的实施方式中，所述硫化物固态电解质包括二元硫化物固态电解质、lgps型晶体硫化物固态电解质、thio-lisicon系列、硫银锗矿型晶体硫化物固态电解质中的至少一种；和/或；所述卤化物固态电解质的化学式包括liimjokln，其中m包括金属元素，l包括卤素，1≤i≤3，1≤j≤3，0≤k≤4，3≤n≤10。

12、在一种具体的实施方式中，所述无机固态电解质的制备方法包括：

13、s1：在惰性气氛保护下，将第一包覆源和基体分散在溶剂中，砂磨混合，得到第一反应浆料；

14、s2：在所述第一反应浆料中加入第二包覆源，砂磨混合，得到第二反应浆料，干燥，得到所述无机固态电解质。

15、所述第一包覆源的化学式liacbbchd，其中，1≤a≤4，0≤b≤2，1≤c≤36，4≤d≤34；

16、所述第二包覆源的化学式liecfbghh，其中，1≤e≤4，0≤f≤2，1≤g≤36，4≤h≤34；

17、c-g≥5。

18、第二方面，本申请提供一种上述的无机固态电解质的制备方法，包括：

19、s1：在惰性气氛保护下，将第一包覆源和基体分散在溶剂中，砂磨混合，得到第一反应浆料；

20、s2：在所述第一反应浆料中加入第二包覆源，砂磨混合，得到第二反应浆料，干燥，得到所述无机固态电解质。

21、所述第一包覆源的化学式liacbbchd，其中，1≤a≤4，0≤b≤2，1≤c≤36，4≤d≤34；

22、所述第二包覆源的化学式liecfbghh，其中，1≤e≤4，0≤f≤2，1≤g≤36，4≤h≤34；

23、c-g≥5。

24、在一种具体的实施方式中，步骤s2在干燥后，还包括：将干燥所得的产物放置在含氧气氛中进行暴露，得到所述无机固态电解质。

25、在一种具体的实施方式中，所述溶剂为非极性溶剂；

26、和/或；步骤s1和步骤s2中的砂磨混合的转速分别独立地为500-4000rpm，步骤s1和步骤s2中的砂磨混合的时间分别独立地为5-120min。

27、在一种具体的实施方式中，所述含氧气氛中氧气的体积浓度为0.3-30%。

28、在一种具体的实施方式中，所述暴露的时间为1-120min。

29、第三方面，本申请提供一种极片，所述极片包括上述的无机固态电解质。

30、第四方面，本申请提供一种电池，所述电池包括上述的极片。

31、本申请提供一种无机固态电解质及其制备方法、极片、电池，通过在基体表面构建依次包覆的第一包覆层和第二包覆层，且基体包括硫化物固态电解质和/或卤化物固态电解质，第一包覆层的化学式包括liacbbchd、第二包覆层包括化学式为liecfbghh的包覆材料并满足c-g≥5，能够在保持无机固态电解质离子传输基础上对基体表面形成分层调控与界面保护，进而提高固态电解质与锂金属接触时的界面稳定性、环境适应性以及应用可靠性，使得本申请的无机固态电解质兼具高离子导率、良好的锂金属相容性和优异空气稳定性。

1.一种无机固态电解质，其特征在于，包括基体以及包覆在基体上的包覆层；所述包覆层包括第一包覆层和第二包覆层；

2.根据权利要求1所述的无机固态电解质，其特征在于，所述包覆材料背离所述第一包覆层的一侧的表层中含有氧元素。

3.根据权利要求1所述的无机固态电解质，其特征在于，2≤a≤4，20≤c≤36，20≤d≤34；1≤e≤2，9≤g≤20，10≤h≤18；10≤c-g≤16。

4.根据权利要求1所述的无机固态电解质，其特征在于，所述基体的半径为r1，所述包覆层的厚度为r2，其中r1/r2为（10-100）：1。

5.根据权利要求1所述的无机固态电解质，其特征在于，所述硫化物固态电解质包括二元硫化物固态电解质、lgps型晶体硫化物固态电解质、thio-lisicon系列、硫银锗矿型晶体硫化物固态电解质中的至少一种；和/或；所述卤化物固态电解质的化学式包括liimjokln，其中m包括金属元素，l包括卤素，1≤i≤3，1≤j≤3，0≤k≤4，3≤n≤10。

6.根据权利要求1所述的无机固态电解质，其特征在于，所述无机固态电解质的制备方法包括：

7.一种根据权利要求1-5中任一项所述的无机固态电解质的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤s2在干燥后，还包括：将干燥所得的产物放置在含氧气氛中进行暴露，得到所述无机固态电解质。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为非极性溶剂；

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述含氧气氛中氧气的体积浓度为0.3-30%。

11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述暴露的时间为1-120min。

12.一种极片，其特征在于，所述极片包括根据权利要求1-6中任一项所述的无机固态电解质。

13.一种电池，其特征在于，所述电池包括根据权利要求12所述的极片。