本公开涉及固态电解质材料。因此，本公开涉及电子、化学和材料科学领域。
背景技术：
1、基于液体电解质基电池组的已知缺点并且同时由于电池组供电的装置的爆炸性增长，正在追求固态电池组技术的发展。包含类硫银锗矿材料(如li6ps5cl)在内的锂基固态电解质由于其高离子电导率而得到广泛研究。然而，类硫银锗矿材料和其它电解质也对阴极材料具有高度反应。通常，当放置在镍阴极附近时，电解质中的硫将与镍反应，从而形成硫化镍并且使阴极的表面劣化。这可能导致阴极材料的离子/电子隔离降低和电化学性能降低。
2、对于电解质前体，在电解质材料的合成期间避免水的存在。因此，已经寻求产生不存在水的电解质材料，以减少电解质前体的劣化并且由此使离子电导率最大化。
3、所需的是具有高离子电导率并且与阴极材料具有低反应性的固态电解质材料。正是考虑到这些观察结果以及其它因素，才构思了本公开的各个方面。
技术实现思路
1、本文描述了一种固态电解质材料，所述固态电解质材料包括li、t、x、a、o以及任选地y，其中：t是至少一种选自由以下组成的组的元素：p、as、si、ge、al和b；x和y当存在时是卤素或拟卤素；a是至少一种选自由s、se和n组成的组的元素；并且所述电解质材料在约975cm-1±25cm-1、690cm-1±25cm-1和525cm-1±25cm-1处具有ft-ir峰。在一些实施例中，t是p。在一些实施例中，x是cl。在一些实施例中，a是s。在一些实施例中，所述固态电解质材料由式li7-w-zps6-w-z-vovxwyz表示。在一些方面，0<v≤1。在一些实施例中，所述固态电解质材料可以具有如图2所描绘的ft-ir光谱。在一些实施例中，存在于所述固态电解质材料中的氧的量基于暴露于40ppm至1000ppm水。在一些实施例中，与包括用0ppm h2o合成并且缺乏氧组分的相同电解质材料的电化学电池相比，包括所述电解质材料的电化学电池具有更高的放电容量。在一些实施例中，与包括暴露于0ppm h2o并且缺乏氧组分的相同电解质材料的电化学电池相比，包括所述电解质材料的电化学电池具有更高的第一循环效率(fce)。在一些实施例中，与包括暴露于0ppm h2o并且缺乏氧组分的相同电解质材料的电化学电池相比，包括所述电解质材料的电化学电池具有更低的电阻上升。
2、本文进一步描述了一种制备固态电解质材料的方法，所述方法包括根据以下反应混合反应物，以产生式li6ps5-eoecl的固态电解质材料：xli2s(appmh2o)+yp2s5(bppmh2o)+zlix(cppmh2o)+w溶剂(dppmh2o)→li6ps5-eoecl+w溶剂；其中e＝(x*a)+(y*b)+(z*c)+(w*d)，a、b、c和d＝每单位质量h2o的ppm，并且z、y、z和w＝单位质量；以及控制每种前体和溶剂的水的ppm，以产生具有高离子电导率同时对高镍含量阴极具有低反应性的电解质材料。
3、本文进一步描述了一种电化学电池，所述电化学电池包括正电极和电解质材料，所述电解质材料安置在所述正电极与负电极之间，其中所述电解质材料具有一般结构li7-w-zps6-w-z-vovxwyz，并且其中x和y各自是卤素或拟卤素中的一种或多种，0≤w≤2、0≤z≤2并且0<v≤1。在一些实施例中，x和y各自选自由以下组成的组：f、cl、br、i、bf4、bh4、no2和no3及其混合物。在一些实施例中，所述电解质材料具有在约975±25cm-1、690±25cm-1和525±25cm-1处具有吸收峰的ft-ir光谱。在一些实施例中，与具有通式li7-w-zps6-w-zxwyz的材料相比，所述电化学电池具有更高的放电容量。在一些实施例中，与具有通式li7-w-zps6-w-zxwyz的材料相比，所述电化学电池具有更高的第一循环效率。在一些实施例中，所述电化学电池的第一循环效率为至少约88％。在一些实施例中，与具有通式li7-w-zps6-w-zxwyz的材料相比，所述电化学电池具有更低的充电电阻。在一些实施例中，所述电解质材料的离子电导率可以为至少1x 10-4ms/cm2。
4、本文进一步包括一种电化学电池，所述电化学电池包括正电极和电解质材料，所述电解质材料安置在所述正电极与负电极之间，其中所述电解质材料包括li、s和p。在一些实施例中，所述电解质材料进一步包括卤素或拟卤素中的至少一种。
5、本文进一步描述了一种用于制造电解质材料的方法，所述方法包括研磨混合物，所述混合物包括：多种电解质前体，所述电解质前体包括一种或多种含锂(li)材料；以及一种或多种含磷(p)材料；卤化物或拟卤化物；一种或多种溶剂；以及水。在一些实施例中，所述电解质前体进一步包括含硫(s)材料。在一些实施例中，所述电解质前体进一步包括含卤化物材料或含拟卤化物材料中的一种或多种。在一些实施例中，所述方法进一步包括在所述研磨之后加热所述混合物。在一些方面，所述加热可以使得所述混合物结晶以形成所述电解质材料。在一些实施例中，所述混合物可以包含至少100ppm水、约250ppm水、约500ppm水、约1000ppm水或约100,000ppm水。在一些实施例中，在所述研磨之前将所述水添加到所述溶剂中。在一些实施例中，所述多种电解质前体中的至少一种电解质前体是无水的。在一些实施例中，所添加的水的量是基于所述多种电解质前体中含有的水的量和所述溶剂中含有的水的量来预先确定的。在一些实施例中，所述溶剂是低极性非质子溶剂。在一些方面中，所述溶剂可以选自由以下组成的组：二甲苯、苯、甲苯、庚烷和其组合。在一些另外的方面，所述溶剂可以包含醚、酯、腈、酮或醇。
6、本文进一步描述了一种电化学电池，所述电化学电池包括正电极、电解质材料和负电极，其中所述电解质材料安置在所述正电极与所述负电极之间，并且其中所述电解质材料是通过包括研磨混合物的方法制备的，所述混合物包括：多种电解质前体，所述电解质前体包括一种或多种含锂(li)材料；以及一种或多种含磷(p)材料；卤化物或拟卤化物；一种或多种溶剂；以及水。
1.一种电化学电池，其包括
2.根据权利要求1所述的电化学电池，其中x和y各自选自由以下组成的组：f、cl、br、i、bf4、bh4、no2和no3。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电化学电池，其中所述电解质材料具有在975±25cm-1、690±25cm-1和525±25cm-1处具有吸收峰的ft-ir光谱。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电化学电池，其中与包括具有通式li7-w-zps6-w-zxwyz的电解质材料的电化学电池相比，所述电化学电池具有更高的放电容量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电化学电池，其中与包括具有通式li7-w-zps6-w-zxwyz的电解质材料的电化学电池相比，所述电化学电池具有更高的第一循环效率。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电化学电池，其中所述电化学电池的第一循环效率为至少约88％。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电化学电池，其中与包括具有通式li7-w-zps6-w-zxwyz的电解质材料的电化学电池相比，所述电化学电池具有更低的充电电阻。
8.一种用于制造电解质材料的方法，所述方法包括研磨混合物，所述混合物包含：
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述电解质前体进一步包括含硫(s)材料。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的方法，其中所述电解质前体进一步包括含卤化物材料或含拟卤化物材料中的一种或多种。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其进一步包括在所述研磨之后加热所述混合物。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述加热使得所述混合物结晶以形成所述电解质材料。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其中所述混合物包含至少100ppm水。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述混合物包含约250ppm水。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述混合物包含约500ppm水。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述混合物包含约1000ppm水。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述混合物包含约100,000ppm水。
18.根据权利要求8至17中任一项所述的方法，其中在所述研磨之前将所述水添加到所述溶剂中。
19.根据权利要求8至18中任一项所述的方法，其中所述多种电解质前体中的至少一种电解质前体是无水的。
20.根据权利要求8至19中任一项所述的方法，其中所添加的水量是基于所述多种电解质前体中含有的水的量和所述溶剂中含有的水的量来预先确定的。
21.根据权利要求8至20中任一项所述的方法，其中所述溶剂是低极性非质子溶剂。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述溶剂选自由以下组成的组：二甲苯、甲苯、苯、庚烷和其组合。
23.根据权利要求8至20中任一项所述的方法，其中所述溶剂包括醚、酯、腈或醇。
24.一种电化学电池，其包括
25.一种固态电解质材料，其包括：
26.根据权利要求25所述的固态电解质材料，其中t是p。
27.根据权利要求25或权利要求26所述的固态电解质材料，其中x是cl。
28.根据权利要求25至27中任一项所述的固态电解质材料，其中a是s。
29.根据权利要求25至27中任一项所述的固态电解质材料，其中所述材料由式li7-w-zps6-w-z-vovxwyz表示。
30.根据权利要求29所述的固态电解质材料，其中0<v≤1。
31.根据权利要求29所述的固态电解质材料，其中所述固体电解质材料具有如图2所描绘的ft-ir。
32.根据权利要求29所述的固态电解质材料，其中所存在的氧的量基于暴露于40ppm至1000ppm水。
33.根据权利要求29至32中任一项所述的固态电解质材料，其中与包括用0ppm h2o合成并且缺乏氧组分的相同电解质材料的电化学电池相比，包括所述电解质材料的电化学电池具有更高的放电容量。
34.根据权利要求29至33中任一项所述的固态电解质材料，其中与包括暴露于0ppm h2o并且缺乏氧组分的相同电解质材料的电化学电池相比，包括所述电解质材料的电化学电池具有更高的第一循环效率(fce)。
35.根据权利要求29至34中任一项所述的固态电解质材料，其中与包括暴露于0ppm h2o并且缺乏氧组分的相同电解质材料的电化学电池相比，包括所述电解质材料的电化学电池具有更低的电阻上升。
36.根据权利要求25至35中任一项所述的固态电解质材料，其中所述电解质材料的离子电导率为至少1x 10-4ms/cm2。
37.一种制备固态电解质材料的方法，所述方法包括
