本發(fā)明涉及固態(tài)電池，具體涉及一種固態(tài)電解質(zhì)、離子電池和電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，鋰離子電池因其具有高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)得到快速發(fā)展，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、航空航天和便攜式設(shè)備等領(lǐng)域。然而，當(dāng)前的鋰離子電池廣泛采用易燃的有機(jī)液態(tài)電解質(zhì)，存在嚴(yán)重的安全問(wèn)題和溫度運(yùn)行限制。此外，低溫下有機(jī)溶劑會(huì)顯著降低電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率。為了提高鋰離子電池的安全性和能量密度，采用不易燃的無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)取代液態(tài)電解質(zhì)，可更好的適配高壓正極，并簡(jiǎn)化電池結(jié)構(gòu)。因此，發(fā)展全固態(tài)電池已成為下一代電池的重要技術(shù)方向之一。

2、為了推動(dòng)高性能全固態(tài)電池的發(fā)展，需要研究具有高離子電導(dǎo)率和寬電化學(xué)窗口的固態(tài)電解質(zhì)。此外，在全固態(tài)電池中，電極與固態(tài)電解質(zhì)的固-固界面對(duì)電化學(xué)性能起著至關(guān)重要的作用。有機(jī)液態(tài)電解質(zhì)由于其滲透性，可以在鋰離子電池中構(gòu)建良好的電極/電解質(zhì)界面。然而，全固態(tài)電池中，通常需要在正極中加入固態(tài)電解質(zhì)作為離子導(dǎo)體，以增強(qiáng)正極的離子導(dǎo)電性。鋰離子在正極中的傳輸高度依賴(lài)于固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率和顆粒大小，這決定了鋰離子在正極和電極-電解質(zhì)界面中傳輸?shù)膭?dòng)力學(xué)。此外，電解質(zhì)層的離子電導(dǎo)率受固態(tài)電解質(zhì)的粒徑和晶界電阻的影響，并且正極中固態(tài)電解質(zhì)的顆粒尺寸和晶界部分決定了界面接觸面積和對(duì)活性材料的穩(wěn)定性，從而影響了界面電阻和鋰離子傳輸動(dòng)力學(xué)。因此，調(diào)節(jié)固態(tài)電解質(zhì)的粒徑對(duì)全固態(tài)電池的正極層和電解質(zhì)層的電化學(xué)性能起著至關(guān)重要的作用。

3、目前制備的鹵化物固態(tài)電解質(zhì)顆粒尺寸較大，采用這種電解質(zhì)的全固態(tài)電池，在循環(huán)過(guò)程中容易受到電池內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變的影響，導(dǎo)致電解質(zhì)顆粒的粉化和破裂，增加了鋰枝晶穿透電解質(zhì)層的風(fēng)險(xiǎn)。此外，較大的電解質(zhì)顆粒比表面積較小，不利于正極中正極活性物質(zhì)和電解質(zhì)的接觸，嚴(yán)重影響了離子的傳輸動(dòng)力學(xué)，從而降低了全固態(tài)電池的容量、倍率性能和循環(huán)性能。

4、因此，需要提供一種固態(tài)電解質(zhì)、鋰離子電池和電子設(shè)備，以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種固態(tài)電解質(zhì)、鋰離子電池和電子設(shè)備，以改善固態(tài)電解質(zhì)顆粒較大影響離子的傳輸動(dòng)力學(xué)的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的及其它相關(guān)目的，本發(fā)明第一方面提供一種固態(tài)電解質(zhì)，所述固態(tài)電解質(zhì)包括如式(1)所示的鹵化物，至少一部分所述鹵化物的中值粒徑d50為50nm至3μm，

3、li2+azr1-amacl6-x-ybrxiy(1)；

4、式(1)中，0≤a≤0.6；0≤x≤6，0≤y≤6，x+y≤6；m選自v、cr、mn、fe、co、ni中的至少一種。

5、在本發(fā)明一示例中，在所述式(1)中，m為fe。

6、在本發(fā)明一示例中，在所述式(1)中，d50為100nm至1μm。

7、在本發(fā)明一示例中，所述d50為100nm至1μm。

8、本發(fā)明第二方面提供一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括正極、負(fù)極和電解質(zhì)層，所述正極包括正極活性物質(zhì)以及上述任一所述的固態(tài)電解質(zhì)。

9、在本發(fā)明一示例中，所述正極活性物質(zhì)包括鋰鎳鈷錳氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、鋰鎳錳氧化物、鋰鈷氧化物及鋰鎳鈷鋁氧化物中的一種或多種。

10、在本發(fā)明一示例中，所述正極還包括導(dǎo)電劑，所述導(dǎo)電劑在所述正極中的質(zhì)量含量為0.05～10％。

11、在本發(fā)明一示例中，所述電解質(zhì)層包括所述鹵化物。

12、在本發(fā)明一示例中，所述電解質(zhì)層中的至少一部分所述鹵化物的中值粒徑d50為50nm至3μm。

13、本發(fā)明第三方面提供一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括上述鋰離子電池。

14、本發(fā)明提供的固態(tài)電解質(zhì)為鹵化物，并且，鹵化物中至少部分的中值粒徑為50nm至3μm，即將大粒徑鹵化物進(jìn)行納米化處理獲得小粒徑鹵化物，可以增加鹵化物顆粒的比表面積。

15、將小粒徑的鹵化物用于正極中可以增大正極活性物質(zhì)和鹵化物的接觸，有利于鋰離子的傳輸，從而減少界面電阻，提升電池倍率和循環(huán)性能。將小粒徑鹵化物用于電解質(zhì)層中，可以提升電解質(zhì)層的壓實(shí)密度，避免了電解質(zhì)顆粒的粉化和破裂，提升電池的安全性能。

技術(shù)特征：

1.一種固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述固態(tài)電解質(zhì)包括如下式(1)所示的鹵化物，至少一部分所述鹵化物的中值粒徑d50為50nm至3μm，li2+azr1-amacl6-x-ybrxiy(1)

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，在所述式(1)中，m為fe。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，在所述式(1)中，0.01≤a≤0.5。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的固態(tài)電解質(zhì)，其特征在于，所述d50為100nm至1μm。

5.一種鋰離子電池，包括正極、負(fù)極和電解質(zhì)層，其特征在于，所述正極包括正極活性物質(zhì)以及權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的固態(tài)電解質(zhì)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池，其特征在于，所述電解質(zhì)層包括所述鹵化物。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池，其特征在于，所述電解質(zhì)層中的至少一部分所述鹵化物的中值粒徑d50為50nm至3μm。

8.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求4-7任一項(xiàng)所述的鋰離子電池。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種固態(tài)電解質(zhì)、鋰離子電池和電子設(shè)備，具體涉及固態(tài)電池技術(shù)領(lǐng)域。所述固態(tài)電解質(zhì)包括如式(1)所示的鹵化物，且至少一部分所述鹵化物的中值粒徑D50為50nm至3μm，Li<subgt;2+a</subgt;Zr<subgt;1?a</subgt;M<subgt;a</subgt;Cl<subgt;6?x?y</subgt;Br<subgt;x</subgt;I<subgt;y</subgt;?(1)；式(1)中，0≤a≤0.6；0≤x≤6，0≤y≤6，x+y≤6；M選自V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni中的至少一種。將上述固態(tài)電解質(zhì)用于鋰離子電池中，有利于鋰離子傳輸動(dòng)力學(xué)，同時(shí)避免了循環(huán)過(guò)程中電解質(zhì)顆粒的粉化和破裂，協(xié)同提升電池的電化學(xué)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：余樂(lè),吳銘
受保護(hù)的技術(shù)使用者：株式會(huì)社AESC日本
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15