制备球形固体电解质的方法与流程

本发明涉及一种制备具有均匀粒度分布和球形形状的固体电解质的方法。

背景技术：

1、硫化物基固体电解质(sulfide-based solid electrolyte)的颗粒形状根据干燥时间、温度和压力而变化。例如，由于前体溶液中硫的蒸发量随着干燥时间的增加而增加，因此可能难以控制硫化物基固体电解质的粒度分布和形状。因此，需要设计一种通过在合适的温度范围内在短时间内进行干燥来使硫损失最小化的方法。

2、另一方面，当硫化物基固体电解质与湿气(moisture)和/或氧气接触时，其氧化反应非常快地发生。这引起硫化物基固体电解质的颗粒的变形和组成比的变化。

3、因此，在通过一般方法合成的硫化物基固体电解质中，存在球形颗粒和板状颗粒(plate-shaped particle)的混合物，并且还混合了细粒度的粉末和大粒度的粉末。当使用未如上所述控制粒度和形状的硫化物基固体电解质来生产浆料时，粘度可能随时间变化，这进而会导致组分的可分散性(dispersibility)较差。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种制备具有球形形状和均匀粒度分布的硫化物基固体电解质的方法。

2、本发明的目的不限于上述目的。本发明的目的将通过以下描述变得更加明显，并且将通过权利要求书中记载的手段及其组合来实现。

3、根据本发明的制备固体电解质的方法可以包括：制备包含选自锂(li)元素、磷(p)元素、硫(s)元素及它们的组合中的至少一种的原料；制备包含该原料和溶剂的起始原料；通过喷雾干燥该起始原料获得呈粉末形式的中间体(intermediate)；以及通过对该中间体进行热处理来获得硫化物基固体电解质。

4、原料可以包括li2s和p2s5。原料还可以包括含有卤族元素的锂化合物。溶剂可包括四氢呋喃(thf)。起始原料可以具有10重量％至30重量％的量的固体含量(solidcontent)。

5、获得中间体可以包括通过喷嘴雾化器(nozzle atomizer)将起始原料喷入到喷雾干燥器的腔室中。腔室的蒸发量可以在1kg/小时至4kg/小时的范围内。获得中间体可以包括以50ml/分钟至70ml/分钟的喷射量(quantity of spray)将起始原料喷入到腔室中。腔室的内部压力可以在1.3大气压(atm)至1.5大气压(atm)的范围内。

6、喷雾干燥器可以包括：腔室，该腔室限定特定尺寸的内部空间；

7、喷嘴雾化器，该喷嘴雾化器与腔室连接以喷射起始原料；第一压缩机，该第一压缩机连接到喷嘴雾化器以供应载气；第二压缩机，该第二压缩机连接到腔室以供应气体，用于调节腔室的内部压力；传感器，该传感器安装在腔室内以测量腔室的内部压力；排气阀，该排气阀用于将腔室内的载气排出到外部；以及控制器，连接到第二压缩机和排气阀，以基于由传感器测得的腔室的内部压力来控制是否操作(operate)

8、第二压缩机和排气阀。

9、中间体的获得可以在180℃至240℃的温度下进行。获得中间体可以包括将起始原料喷雾干燥1秒至5秒。获得硫化物基固体电解质可包括将中间体在300℃至500℃的温度下热处理12小时至48小时。

10、当将硫化物基固体电解质的颗粒分布中的50％累积质量粒度分布直径(cumulative mass particle size distribution diameter)称为d50时，硫化物基固体电解质的d50可以为5μm至10μm。当分别将硫化物基固体电解质的颗粒分布中的90％累积质量粒度分布直径、50％累积质量粒度分布直径和10％累积质量粒度分布直径称为d90、d50和d10时，硫化物基固体电解质的(d90-d10)/d50可以为1至3。

11、硫化物基固体电解质的振实密度(tap density)可以在0.5g/ml至0.7g/ml的范围内。硫化物基固体电解质的颗粒压实密度(pellet density)

12、可以在1.65g/ml至1.8g/ml的范围内。

13、根据本发明，可以获得具有球形形状和均匀粒度分布的硫化物基固体电解质。

14、本发明的效果不限于前述效果。应当理解，本发明的效果包括可以从以下描述推断出的所有效果。

技术特征：

1.一种制备固体电解质的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述原料包括li2s和p2s5。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述原料还包括含有卤族元素的锂化合物。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述溶剂包括四氢呋喃即thf。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述起始原料具有10重量％至30重量％的量的固体含量。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，获得所述中间体包括：通过喷嘴雾化器将所述起始原料喷入到喷雾干燥器的腔室中。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述腔室的蒸发量为1kg/小时至4kg/小时。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述起始原料以50ml/分钟至70ml/分钟的喷射量喷入到所述腔室中。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述腔室的内部压力范围为1.3大气压至1.5大气压。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述喷雾干燥器包括：

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中间体的获得在180℃至240℃的温度下进行。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中间体的获得包括：将所述起始原料喷雾干燥1秒至5秒。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，获得所述硫化物基固体电解质包括：将所述中间体在300℃至500℃的温度下热处理12小时至48小时。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述硫化物基固体电解质的d50的范围为5μm至10μm。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述硫化物基固体电解质的(d90-d10)/d50的范围为1至3。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述硫化物基固体电解质的振实密度的范围为0.5g/ml至0.7g/ml。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述硫化物基固体电解质的颗粒压实密度的范围为1.65g/ml至1.8g/ml。

技术总结本发明涉及一种制备具有均匀粒度分布和球形形状的固体电解质的方法。该方法包括：制备包含锂(Li)元素、磷(P)元素和硫(S)元素中的一种或多种的原料；制备包含该原料和溶剂的起始原料；通过喷雾干燥该起始原料获得呈粉末形式的中间体；以及通过对该中间体进行热处理，获得硫化物基固体电解质。技术研发人员：宋仁雨,闵泓锡,郑宇德,金昭英,李尚树,李尚宪,崔瑟琪,赵昌民,宋瑀燮,李荣晟,尹昭映,权世晚,尹瑛燮受保护的技术使用者：现代自动车株式会社技术研发日：技术公布日：2024/10/17