(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111537287.8 (22)申请日 2021.12.15 (71)申请人 深圳大学 地址 518060 广东省深圳市南 山区南海大 道3688号 (72)发明人 田冰冰　黄晓　张浩昌　陈寒楠　 俞兆喆　 (74)专利代理 机构 深圳市君胜知识产权代理事 务所(普通 合伙) 44268 专利代理师 林敏 (51)Int.Cl. H01M 10/0562(2010.01) H01M 10/058(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种卤化物固态电解质材料及其制备方法 与全固态锂离 子电池 (57)摘要 本发明公开一种卤化物固态电解质材料及 其制备方法与全固态锂离子电池， 所述卤化物固 态电解质材料 的化学式为Li2+4x‑mxZr1‑xMxCl6； 其 中， M为Mg或Zn； 0<x<1； m为元素M的化合价。 本发 明将Mg或Zn作为掺杂元素掺杂至Li2ZrCl6中， 经 过混合球磨和冷压制片后得到本发明的 卤化物 固态电解质材料， 所述卤化物固态电解质材料由 于Mg或Zn的掺杂， 使得锂离子的传输通道扩大， 从而降低了该卤化物电解质的结晶度， 进而提高 了固态电解质在室温下的离子电导率； 所述固态 电解质材料在25℃下时， 离子电导率大于1 × 10‑4S/cm； 同时， 降低了卤化物固态电解质材料 的成本。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 114464875 A 2022.05.10 CN 114464875 A 1.一种卤化物固态电解质材料， 其特征在于， 所述卤化物固态电解质材料的化学式为 Li2+4x‑mxZr1‑xMxCl6； 其中， M为Mg或Zn； 0 <x<1； m为元 素M的化合价。 2.根据权利要求1所述的卤化物固态电解质材料， 其特征在于， 所述卤化物固态电解质 的化学式为Li2.1Zr0.95Mg0.05Cl6、 Li2.2Zr0.9Mg0.1Cl6、 Li2.3Zr0.85Mg0.15Cl6、 Li2.4Zr0.8Mg0.2Cl6、 Li2.1Zr0.95Zn0.05Cl6、 Li2.2Zr0.9Zn0.1Cl6、 Li2.4Zr0.8Zn0.2Cl6或Li2.6Zr0.7Zn0.3Cl6。 3.一种如权利要求1 ‑2任一所述的卤化物固态电解质材料的制备方法， 其特征在于， 具 体包括步骤： 将LiCl、 ZrCl4和MClm按化学计量比进行混合并球磨处 理， 得到混合粉体； 将所述混合粉体进行冷压制片， 得到卤化物固态电解质材 料。 4.根据权利要求3所述的卤化物固态电解质材料的制备方法， 其特征在于， 所述球磨处 理的转速为3 00～1200转/分钟， 所述球磨处 理的时间为12 ～36小时。 5.根据权利要求4所述的卤化物固态电解质材料的制备方法， 其特征在于， 所述球磨处 理的转速为5 00～900转/分钟， 所述球磨处 理的时间为20～3 0小时。 6.根据权利要求3所述的卤化物固态电解质材料的制备方法， 其特征在于， 所述球磨处 理的球磨珠直径为9 ～10mm； 所述球磨处 理的球料比为(10～40)： 1。 7.根据权利要求6所述的卤化物固态电解质材料的制备方法， 其特征在于， 所述球磨处 理的球磨珠直径为10m m； 所述球磨处 理的球料比为(15～3 0)： 1。 8.根据权利要求3所述的卤化物固态电解质材料的制备方法， 其特征在于， 所述冷压制 片的压力为20 0～600MPa， 保压时间为2 ～5分钟。 9.根据权利要求8所述的卤化物固态电解质材料的制备方法， 其特征在于， 所述冷压制 片的压力为3 00～500MPa， 保压时间为 4分钟。 10.一种全固态锂离 子电池， 其特 征在于， 包括 正极、 负极和电解质； 其中， 所述电解质为权利要求1 ‑2任一所述的卤化物固态电解质材料或由权利要求3 ‑9 任一所述的卤化物固态电解质材 料的制备 方法制备而成。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114464875 A 2一种卤化物固态电解质材料及其制备方 法与全固态锂离 子 电池 技术领域 [0001]本发明涉及可充放电锂离子电池技术领域， 尤其涉及一种卤化物固态电解质材料 及其制备 方法与全固态锂离 子电池。 背景技术 [0002]随着科技的发展， 锂离子电池被广泛的应用于日常生活中， 大到大规模的储能设 备， 小到随声 带的电子产品。 目前， 传统的锂离子电池给便携式电子行业带来了革命性的变 化， 而为了满足大规模储能设备和消费电子产品的苛刻 要求， 迫切需要开 发高比能量、 寿命 长的二次电池。 然而， 锂离子电池的快速应用引起了人们对其化学能量密度极限和 易燃有 机液体电解质存在潜在安全风险的担忧。 因此， 采用固态电解质代替可燃液体电解质的全 固态锂电池不仅具有更高的安全性， 而且可以为利用高电压正极材料(LiNi0.5Mn1.5O4)和大 容量电极(如L i/Na金属负极和硫正极)实现高能量密度电池。 [0003]虽然现在的固态电解质种类繁多， 包括聚合物、 氧化物、 硫化物和卤化物类， 其中 卤化物类固态电解质材料 因其同时具有硫化物固体电解质和氧化物固体电解质的优势， 即 机械烧结性和优异的(电)化学稳定性， 得到了研究人员的广泛关注， 被认为是全固态锂离 子电池发展新的突破点； 但是， 卤化物固态电解质在室温下由于电导率较低、 材料成本较 高， 从而阻碍 了卤化物固态电解质大规模商用的脚步。 [0004]因此， 现有技 术还有待于改进和发展。 发明内容 [0005]鉴于上述现有技术的不足， 本发明的目的在于提供一种卤化物固态电解质材料及 其制备方法与全固态锂离子电池， 旨在解决现有卤化物固态电解质在室温下时， 电导率较 低以及制备卤化物固态电解质的材 料成本高的问题。 [0006]本发明的技 术方案如下： [0007]一种卤化物固态电解质材料， 所述卤化物固态电解质材料的化学式为Li2+4x‑ mxZr1‑xMxCl6； [0008]其中， M为Mg或Zn； 0 <x<1； m为元 素M的化合价。 [0009]所述的卤化物固态电解质材料， 其中， 所述卤化物固态电解质的化学式为 Li2.1Zr0.95Mg0.05Cl6、 Li2.2Zr0.9Mg0.1Cl6、 Li2.3Zr0.85Mg0.15Cl6、 Li2.4Zr0.8Mg0.2Cl6、 Li2.1Zr0.95Zn0.05Cl6、 Li2.2Zr0.9Zn0.1Cl6、 Li2.4Zr0.8Zn0.2Cl6或Li2.6Zr0.7Zn0.3Cl6。 [0010]一种卤化物固态电解质材 料的制备 方法， 具体包括 步骤： [0011]将LiCl、 ZrCl4和MClm按化学计量比进行混合并球磨处 理， 得到混合粉体； [0012]将所述混合粉体进行冷压制片， 得到卤化物固态电解质材 料。 [0013]所述的卤化物固态电解质 材料的制备方法， 其中， 所述球磨处理的转速为300～ 1200转/分钟， 所述球磨处 理的时间为12 ～36小时。说　明　书 1/6 页 3 CN 114464875 A 3