本申请属于电池材料,具体涉及一种卤化物电解质材料及制备方法、固态电池和用电装置。
背景技术:
1、目前,国内外新能源动力汽车飞速发展,液态电池亦然无法满足人们对锂离子电池安全性能,能量密度等方面的更高需求。开发全固态电池代替液态电池是解决其安全性能,更高能量密度需求最为有效的方式之一,所谓全固态电池就是使用固态电解质代替传统的液态电解液,从而固态电解质材料成为了全固态发展的重中之重,目前常用的电解质材料只要有硫化物电解质、聚合物电解质、氧化物电解质、卤化物电解质等。其中卤化物电解质具有较宽的电化学窗口、较大的离子迁移数等得到的科研人员的广泛研究。
2、然而,但卤化物电解质同样对环境敏感,由于其离子的移动能力较弱、离子的浓度较低,以及受晶体结构的限制,卤化物电解质的离子电导率远远低于液态电解液,因此,如何提升卤化物电解质的导电性能,是目前需要解决的问题。
技术实现思路
1、本发明提供一种卤化物电解质材料及制备方法、固态电池和用电装置,旨在解决现有的卤化物电解质电导率不理想的问题。
2、一方面,本申请实施例提供一种卤化物电解质材料,包括电解质本体和包覆在所述电解质本体表面的有机锂盐,所述电解质本体的化学式为liamxb;所述电解质本体与所述有机锂盐的质量比为1:0.5~2;
3、其中:
4、m选自iii族金属中的一种或多种;
5、x选自cl、br、i或f中的一种或多种;
6、a=1~10,b=1~10。
7、在一些实施例中,所述有机锂盐选自正丁基锂、叔丁基锂或仲丁基锂中的一种或多种。
8、在一些实施例中,所述卤化物电解质材料的电导率大于等于2.65ms/cm。
9、另一方面,本申请提供一种卤化物电解质材料的制备方法,用于制备上述任意实施例中的卤化物电解质材料,包括如下步骤:
10、将超纯水和有机溶剂混合,形成混合溶剂;
11、向所述混合溶剂中加入锂源和m源,加热,进行水热反应,得到中间产物;
12、对所述中间产物进行热处理,得到所述电解质本体;
13、将所述电解质本体与有机锂盐混合,反应得到所述卤化物电解质材料;
14、其中,所述m源为包括一种或多种iii族金属的化合物。
15、在一些实施例中,所述有机溶剂包括异丙醇、乙醇、甲醇、丙酮、三氯乙烷或四氢呋喃中的一种。
16、在一些实施例中,所述锂源包括licl、lioh、lioh·h2o或li2o中的一种或几种。
17、在一些实施例中,所述m源包括incl3、zrcl4、ybcl3、alcl3或ycl3中的一种或几种。
18、在一些实施例中,所述锂源和m源的质量比为1~10:1~10。
19、在一些实施例中,所述电解质本体与有机锂盐的质量比为5~9:5~1。
20、在一些实施例中,所述水热反应的温度为100~250℃,时间为5~40h。
21、在一些实施例中,所述热处理的温度为100~250℃,时间为1~10h。
22、本申请实施例还提供一种固态电池,所述固态电池包括上述任意实施例中的卤化物电解质材料。
23、本申请实施例还一种用电装置,包含上述电池。
24、本申请提供的卤化物电解质材料包括电解质本体和包覆在电解质本体表面的有机锂盐,电解质本体的化学式为liamxb;其中,m选自iii族金属中的一种或多种;x选自cl、br、i或f中的一种或多种;a=1~10,b=1~10。通过对卤化物电解质进行表面锂化合物包覆,提升了卤化物电解质的离子电导率。制备方法包括:将超纯水和有机溶剂混合,形成混合溶剂;向混合溶剂中加入锂源和m源,加热,进行水热反应,得到中间产物;对中间产物进行热处理,得到电解质本体;将电解质本体与有机锂盐混合,反应得到卤化物电解质材料。通过使用超纯水与有机溶剂混合作为溶剂,同时结合水热法制备卤化物电解质,有效提升电解质本体的电导率,同时使用有机锂盐对电解质本体进行原位预锂化,能够进一步提升卤化物电解质材料的导电性能。
1.一种卤化物电解质材料,其特征在于,包括电解质本体和包覆在所述电解质本体表面的有机锂盐,所述电解质本体的化学式为liamxb;所述电解质本体与所述有机锂盐的质量比为1:0.5~2;
2.根据权利要求1所述的一种卤化物电解质材料,其特征在于,所述有机锂盐选自正丁基锂、叔丁基锂或仲丁基锂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种卤化物电解质材料,其特征在于,所述卤化物电解质材料的电导率大于等于2.65ms/cm。
4.一种如权利要求1~3中任意一项所述的卤化物电解质材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
5.根据权利要求4所述的一种卤化物电解质材料的制备方法,其特征在于,所述有机溶剂包括异丙醇、乙醇、甲醇、丙酮、三氯乙烷或四氢呋喃中的一种。
6.根据权利要求4所述的一种卤化物电解质材料的制备方法,其特征在于,所述锂源包括licl、lioh、lioh·h2o或li2o中的一种或几种;和/或,
7.根据权利要求4所述的一种卤化物电解质材料的制备方法,其特征在于,所述锂源和m源的质量比为1~10:1~10;和/或,
8.根据权利要求4所述的一种卤化物电解质材料的制备方法,其特征在于,所述水热反应的温度为100~250℃,时间为5~40h;和/或,
9.一种固态电池,其特征在于,所述固态电池包括如权利要求1~3任一项所述的卤化物电解质材料或包括如权利要求4~8中任一项所述的制备方法制得的卤化物电解质材料。
10.一种用电装置,其特征在于,包含如权利要求9所述的电池。