【技術實現步驟摘要】
以下涉及一種固體離子導電材料、包括該離子導電材料的電解質以及形成該固體離子導電材料的方法，并且特別涉及包括復合金屬鹵化物的固體離子導電材料、包括該固體離子導電材料的電解質以及形成該固體離子導電材料的方法。
技術介紹
1、與常規鋰離子電池相比，固態鋰電池通過啟用鋰金屬陽極，預期提供更高的能量密度和更快的充電時間并減少安全問題。當前的固體電解質材料包含氧化物、鹵化物、硫化物、氟化物和固體聚合物電解質。
2、氧化物基材料已經被認為是安全的并且具有良好的化學和電化學穩定性。這些化合物的合成通常使用高于1000℃至1200℃的高溫。氧化物基材料通常為致密、剛性且脆性的，在室溫下的離子電導率(icrt)高達1.0ms/cm。
3、鹵化化合物(諸如氯化物和溴化物)通常是安全的并且具有良好的化學和電化學穩定性、可變形性和可塑性，從而允許與活性電極材料的相對較高的相容性。一些li3ycl6(lyc)和li3ybr6(lyb)電解質已經示出了高于1ms/cm的室溫離子電導率icrt。鹵化物通常具有吸濕性并在暴露于水分時形成水合物或發生水解。鹵化物固體電解質(諸如lyc和lyb)是通過使用基于高能球磨的固態合成方法來合成的。還因為使用了昂貴的二元鹵化反應物和/或高溫退火，因此該合成在大規模生產應用方面具有挑戰性。
4、氟化物在物理、化學和電化學特性方面非常類似于氧化物，但通常具有低于1ms/cm的icrt值。
5、硫化物具有相對較高的離子電導率。例如，icrt可高達25ms/cm，而商業相關的硫化物或硫
6、包含鋰鹽的固體聚合物電解質通常具有相對較低的icrt值和電化學穩定性。
7、本行業持續要求經改善的固體電解質材料。
技術實現思路
1、本專利技術涉及一種固體離子導電材料，所述固體離子導電材料包括：
2、復合金屬鹵化物材料，
3、其中所述復合金屬鹵化物材料由m3-z(mek+)fx3-z+k*f表示，其中：
4、-3≤z<3；
5、2≤k<6；
6、0≤f≤1；
7、m包括堿金屬元素；
8、me包括二價金屬元素、三價金屬元素、四價金屬元素、五價金屬元素、六價金屬元素或它們的任意組合；并且x包括鹵素；且
9、其中所述復合金屬鹵化物材料包括電荷中性的mexnk或mxn中的至少一者，其中x是氮n的價數，和k是me的價數。
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1.一種固體離子導電材料，所述固體離子導電材料包括晶體學取向陶瓷材料，其中所述晶體學取向陶瓷材料的晶粒由<HKL>或<HKLM>表示的晶體學取向進行取向，且所述晶體學取向陶瓷材料包括由M3-z(Mek+)fX3-z+k*f表示的鹵化物材料，其中：
2.根據權利要求1所述的固體離子導電材料，其中所述鹵素是選自由Cl、Br和F組成的群組中的一種或多種元素。
3.根據權利要求1所述的固體離子導電材料，其中Me包括稀土元素、Zn、Zr、Hf、Ti、Sn、Sb、In、Bi、Fe、Al、堿土金屬元素或它們的任意組合。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的固體離子導電材料，其中所述鹵化物材料由Li3-zMek+X3-z+k表示，其中Me包括稀土元素、Al、Zr、Hf、In、Mg、Zn或它們的任意組合。
5.根據權利要求1所述的固體離子導電材料，其中超過80％的所述晶粒沿由<HKL>或<HKLM>表示的晶體學取向進行取向。
6.一種固體離子導電材料，所述固體離子導電材料包括晶體學取向陶瓷材
7.根據權利要求6所述的固體離子導電材料，其中所述鹵化物材料由Li3-z(Mek+)fX3-z+k*f表示，其中X包括Cl或Br中的至少一者。
8.根據權利要求6所述的固體離子導電材料，其中所述晶體學取向陶瓷材料具有由<HKL>或<HKLM>表示的晶體學取向，其中在<HKL>或<HKLM>的晶體學取向上的離子電導率高于在不同晶體學取向上的離子電導率。
9.根據權利要求1至3和6至8中任一項所述的固體離子導電材料，其中所述鹵化物材料包括：占所述鹵化物材料重量至多3重量％的MX總含量；電荷中性的MexNk或MxN中的至少一者，其中x為N的價數且k為Me的價數；或它們的任意組合。
10.一種固體電解質層，所述固體電解質層包括晶體學取向晶體材料，所述晶體學取向晶體材料包括由(Li1-d-e,Nad,M'e)2Li1-z(Mek+)fX3+k*f-z表示的鹵化物材料，其中：
11.根據權利要求10所述的固體電解質層，其中所述鹵化物材料由Li3-z(Mek+)fX3-z+k*f表示，其中X包括Cl或Br中的至少一者。
12.根據權利要求10所述的固體電解質層，其中所述晶體學取向晶體材料是陶瓷材料，所述陶瓷材料包括具有沿固體電解質層厚度方向的晶體學取向的晶粒。
13.根據權利要求10所述的固體電解質層，其中所述晶體學取向晶體材料是單晶材料。
14.根據權利要求10至13中任一項所述的固體電解質層，其中所述固體電解質層包括：占所述鹵化物材料重量至多3重量％的堿金屬鹵化物總含量；電荷中性的MexNk或MxN中的至少一者，其中x為N的價數且k為Me的價數；或它們的任意組合。
15.根據權利要求10所述的固體電解質層，其中當(d+e)>0時，Li占Li、Na和M'總含量的至少50mol％。
...【技術特征摘要】
1.一種固體離子導電材料，所述固體離子導電材料包括晶體學取向陶瓷材料，其中所述晶體學取向陶瓷材料的晶粒由<hkl>或<hklm>表示的晶體學取向進行取向，且所述晶體學取向陶瓷材料包括由m3-z(mek+)fx3-z+k*f表示的鹵化物材料，其中：
2.根據權利要求1所述的固體離子導電材料，其中所述鹵素是選自由cl、br和f組成的群組中的一種或多種元素。
3.根據權利要求1所述的固體離子導電材料，其中me包括稀土元素、zn、zr、hf、ti、sn、sb、in、bi、fe、al、堿土金屬元素或它們的任意組合。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的固體離子導電材料，其中所述鹵化物材料由li3-zmek+x3-z+k表示，其中me包括稀土元素、al、zr、hf、in、mg、zn或它們的任意組合。
5.根據權利要求1所述的固體離子導電材料，其中超過80％的所述晶粒沿由<hkl>或<hklm>表示的晶體學取向進行取向。
6.一種固體離子導電材料，所述固體離子導電材料包括晶體學取向陶瓷材料，其中所述晶體學取向陶瓷材料的晶粒在特定的方向進行取向，且所述晶體學取向陶瓷材料包括由(li1-d-e,nad,m'e)2li1-z(mek+)fx3+k*f-z表示的鹵化物材料，其中：
7.根據權利要求6所述的固體離子導電材料，其中所述鹵化物材料由li3-z(mek+)fx3-z+k*f表示，其中x包括cl或br中的至少一者。
8.根據權利要求6所述的固體離子導電材料，其中所述晶體學取向陶瓷材料...
【專利技術屬性】
技術研發人員：弗拉迪米爾·烏斯片斯基，戈拉夫·阿薩特，約翰·M·弗蘭克，
申請(專利權)人：圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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