1.一种Li3PS4(硫代磷酸锂)固态电解质,其特征在于:是由Li2S(硫化锂)和P2S5(五硫化二磷)在作为络合物形成介质含羰基官能团的有机溶剂中,通过液相振荡法反应制得。
2.根据权利要求1所述的Li3PS4(硫代磷酸锂)固态电解质,其特征在于,具体通过以下方法制备:S1:溶剂前处理;用分子筛对含羰基有机溶剂进行脱水;
S2:配料;将一定量的Li2S、P2S5、氧化锆球和S1中的羰基有机溶剂混合;
S3:振荡;S2配料振荡,充分接触,过滤除去氧化锆球,获得白色不透明悬浮液;
S4:离析;将S3中获得的白色不透明悬浮液离心,倾析,得附着有机溶剂的白色膏状固体;
S5:干燥;将S4中的白色膏状固体干燥,获得白色粉末状产品。
3.根据权利要求2所述的Li3PS4(硫代磷酸锂)固态电解质,其特征在于,所述的Li2S、P2S5摩尔比例约为2-4:1。
4.根据权利要求2所述的Li3PS4(硫代磷酸锂)固态电解质,其特征在于,氧化锆球重量约为反应物料重量的25-35倍,含羰基有机溶剂用量mL约为反应物料重量的16-24倍mL/g;
5.根据权利要求2所述的Li3PS4(硫代磷酸锂)固态电解质,其特征在于,S1中,用3A分子筛对含羰基有机溶剂进行脱水,温度:室温下,时间:24小时以上;
S2中,采用1-10毫米氧化锆球和S1中的羰基有机溶剂混合;
S3中,在干燥的Ar气氛中以1500rpm的速度振摇24h,振幅约为1cm;
S4中,将S3中获得的白色不透明悬浮液以10000rpm离心5分钟;
S5中,在室温下将S4中的白色膏状固体抽真空2h,然后使用旋转真空泵在低压下高温干燥2h,获得白色粉末状产品;所述在低压下高温干燥的压力为1KPa、温度为160-190℃。
6.根据权利要求2或5所述的Li3PS4(硫代磷酸锂)固态电解质,其特征在于,所述含羰基有机溶剂为酯类如:碳酸二甲酯(DMC)、EA(乙酸乙酯))或酮类有机溶剂,如:甲基丙基酮(MPK))。
7.一种固态混合电解质,其特征在于,是由Li3PS4(硫代磷酸锂)固态电解质和氧化物固态电解质组成,所述氧化物固体电解质为三氧化二铝(Al2O3)、钙钛矿型锂镧钛氧(LLTO)以及石榴石型锂镧锆氧(LLZO)氧化物固体电解质中的一种。
8.一种固态混合电解质,其特征在于,由权利要求1-7之一所述的Li3PS4(硫代磷酸锂)固态电解质和氧化物固态电解质组成,所述氧化物固体电解质为三氧化二铝(Al2O3)、钙钛矿型锂镧钛氧(LLTO)以及石榴石型锂镧锆氧(LLZO)氧化物固体电解质中的一种。
9.根据权利要求7或8所述的一种固态混合电解质,其特征在于,是由80wt%的Li3PS4(硫代磷酸锂)固态电解质和20wt%的氧化物固态电解质组成,所述氧化物固体电解质为三氧化二铝(Al2O3)、钙钛矿型锂镧钛氧(LLTO)以及石榴石型锂镧锆氧(LLZO)氧化物固体电解质中的一种。
10.一种全固态锂硫电池,其特征在于:由权利要求7-9之一所述的混合固态电解质、正极极片和负极极片组装而成。
11.根据权利要求10所述的全固态锂硫电池,其特征在于,所述正极极片由正极活性材料和界面层组成,其中正极活性材料为具有含硫空心碳微球结构的S/C复合微球、界面层为量子碳基膜与金属涂层的复合结构。
12.根据权利要求11所述的全固态锂硫电池,其特征在于,
所述的S/C复合微球,其制备方法为:首先在树脂微球,如:聚苯乙烯(PS)、聚对萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上涂覆一层由石墨粉和粘合剂组成的碳胶,然后高温下烧结、碳化,除去其中的树脂材料,形成空心碳微球,最后注入单质硫,形成含硫空心碳的S/C复合微球结构;
所述的正极极片,其制备方法包括如下步骤:
S1:在量子碳基膜上首先涂布或溅射一层金属防护涂层,该金属为镍、银、锡中的一种;
S2:在S1所述金属涂层上再涂布一层所述的S/C复合微球;
S3:在另一块碳基膜上重复S1-S2,然后将S2中获得的两片涂层材料热压复合,形成量子碳基膜/金属防护层/S/C复合正极材料/金属防护层/量子碳基膜的多层复合正极极片。
13.根据权利要求11所述的全固态锂硫电池,其特征在于,所述负极极片由负极活性材料和界面层组成,其中负极活性材料为金属锂、界面层为量子碳基膜与金属涂层的复合结构;其制备方法类似于权利要求11中的正极极片,形成量子碳基膜/金属防护层/金属锂/金属防护层/量子碳基膜的多层复合负极极片。