L'électrolyte Li7P3S11 appartient à la famille des électrolytes solides sulfurés, communément appelés LPS. Son principal avantage réside dans son extrême conductivité ionique au lithium. Cette conductivité élevée est due à sa structure cristalline unique, qui offre des canaux de migration spacieux et connectés pour les ions lithium.

Voie de synthèse de Électrolyte Li7P3S11

électrolytes Li7P3S11 Ils présentent une conductivité ionique élevée à température ambiante, ce qui en fait des électrolytes solides très prometteurs. Par conséquent, il est important d'explorer une voie de synthèse économique et adaptable à grande échelle pour des Li7P3S11 haute performance. solide -État électrolytes est particulièrement crucial. Actuellement, il existe trois principales méthodes de synthèse pour cet électrolyte : l’extraction par fusion, le broyage mécanique à billes et la synthèse en phase liquide. Les recherches ont révélé que le Li7P3S11 cristallin ne peut exister de manière stable à température ambiante. Grâce à une combinaison d’études computationnelles et expérimentales, il a été constaté que le Li7P3S11 peut cristalliser à 553 K (280 K). ° C), donc à température ambiante, il existe généralement sous forme de verre amorphe ou de vitrocéramique partiellement cristallisée. La vitrocéramique Li7P3S11 ne peut généralement pas être synthétisée en une seule étape et est principalement obtenue par broyage mécanique à billes pour produire du Li7P3S11 vitreux, suivi d'un traitement thermique à haute température. Lors du refroidissement, le Li7P3S11 partiellement cristallisé précipite au sein de la phase vitreuse, formant un composite de phases cristallines et amorphes. — ce mélange constitue la vitrocéramique Li7P3S11.

- méthode d'extraction par fusion

La méthode d'extraction par fusion est une méthode simple et rapide pour la préparation Électrolyte solide Li7P3S11 Le procédé consiste principalement à préparer les matières premières selon le rapport stœchiométrique, à les chauffer à haute température pendant un certain temps dans un tube de quartz sous vide, puis à les extraire à basse température avec de l'eau glacée pour former du Li7P3S11 vitreux ; enfin, le Li7P3S11 vitreux obtenu est chauffé à la température de cristallisation, et après refroidissement, un état partiellement cristallin se forme dans le Li7P3S11 vitreux, à savoir l'état vitrocéramique.

- méthode de broyage mécanique à billes

Le broyage mécanique à billes est un procédé dans lequel les matières premières sont placées dans un broyeur à billes selon des proportions précises, auxquelles on ajoute une certaine masse de billes de broyage. Sous contrôle de la vitesse et de la durée du broyage, une réaction à l'état solide se produit. Cette méthode, également appelée broyage à billes à haute énergie, comprend quatre étapes : le mélange, le broyage, l'amorphisation et la réaction à l'état solide. La rotation à grande vitesse des billes de broyage induit des collisions à haute énergie entre les matières premières. Comparé à l'extraction par fusion, le broyage à billes à haute énergie présente l'avantage d'une température de traitement plus basse et d'une moindre teneur en impuretés. Il constitue actuellement la principale méthode de préparation de l'électrolyte Li7P3S11. Cependant, les matériaux obtenus par broyage à billes à haute énergie sont généralement à l'état vitreux et nécessitent un traitement thermique ultérieur pour obtenir une vitrocéramique. Électrolyte Li7P3S11 .

- méthode de synthèse en phase liquide

Bien que le broyage mécanique à billes soit une méthode courante pour la préparation d'électrolytes solides Li7P3S11, il présente des inconvénients tels qu'une composition hétérogène des matériaux synthétiques et une adhésion facile aux parois lors du broyage. Par conséquent, la production à grande échelle d'électrolytes Li7P3S11 haute performance se heurte à de nombreuses difficultés. La méthode en phase liquide permet un mélange à l'échelle atomique des matières premières à l'état liquide et la préparation de matériaux électrolytiques très homogènes. De plus, cette méthode se prête facilement à une production industrielle à grande échelle et à la modification de surface des matériaux d'électrode, ce qui en fait un axe de recherche majeur pour la préparation d'électrolytes solides à base de sulfures. Selon la formation ou non d'un précipité pendant la réaction, les méthodes en phase liquide se divisent en deux types : (1) la méthode de dissolution-précipitation, dans laquelle l'électrolyte sulfuré synthétisé par broyage à billes est complètement dissous dans des solvants organiques tels que le méthanol (MT), l'éthanol (EA), le N-méthylformamide (NMF), etc., puis les solvants organiques sont évaporés par traitement thermique ; (2) La méthode de synthèse en suspension consiste à ajouter des matières premières (Li2S, P2S5) à des solvants organiques à faible solubilité pour former des particules en suspension, puis à éliminer les solvants organiques tels que le tétrahydrofurane (THF), l'éther diméthylique (DME), l'acétonitrile (ACN), etc. Les deux méthodes nécessitent un traitement thermique ultérieur pour éliminer les solvants organiques volatils et un frittage du produit obtenu pour obtenir la vitrocéramique Li7P3S11.

Principaux domaines d'application

Ce poudre d'électrolyte solide sulfure elle est principalement utilisée pour la recherche et la fabrication de la prochaine génération de batteries au lithium tout solide, ce qui peut impliquer :

Améliorer la densité énergétique et la sécurité des batteries.

Utilisé pour la recherche en laboratoire, les lignes de production pilotes ou la production à petite échelle dans des domaines spécifiques.