高能量固态电池及其制造方法与流程

文档序号:41806602发布日期:2025-05-06 17:15阅读:27来源:国知局

本发明一般地涉及高能量固态电池以及制造固态电池的方法,所述电池包括包含固态电解材料的电解质以及包含阴极活性材料的阴极。


背景技术:

1、电池在现代技术中无处不在,用于从用于工业和医疗设备的小型电池到用于电动车辆和电网能量存储系统的大型电池的广泛应用中。目前最众所周知和广泛使用的电池技术可能是锂离子电池,其使用嵌入的锂化合物作为一种电极材料,并使用在电解质池中的阴极和阳极之间穿梭的锂离子。虽然锂离子电池具有许多优点,但是它们提供相对低的能量密度,并且可能需要昂贵的材料来制造。

2、固态电池常被认为是锂离子电池技术的未来。至少在理论上,固态电池在包括安全性和能量密度等的多个方面可以优于如今的锂离子电池。然而,在实际应用中,这类电池制造成本过于昂贵,无法实现比传统锂离子电池更优的安全性和更高的能量密度。第一代全固态电池包括固态电解质。尽管这种固态电解质具有较高的离子导电性和较低的晶界电阻,但它们可能需要施加较大的堆叠压力(即超过10mpa)和极其干燥的制造环境(即露点低于-60℃),并且固态电解质材料本身的特性使得难以将它们转变为厚度小于20微米的独立薄膜。

3、需要改进的固态电池,这种固态电池包括彼此高度兼容的阴极和电解质材料,其能够提供更高的能量密度(>500wh/kg)、更经济的制造成本和更低的材料成本,同时展现出更大的电化学可逆性、更长的循环寿命以及降低的火灾和爆炸风险。


技术实现思路

1、本发明针对具有电解质和阴极的固态电池。电解质包括电解质材料,其中至少一部分电解质材料是固体,且电解质材料的固体部分包含第一氯化合物。阴极与电解质接触,阴极包括包含第二氯化合物的阴极活性材料。

2、所公开的电池、阴极和阴极活性材料的所公开的特征、功能和优点可以在本公开的各种实施例中单独实现,或者可以在其他实施例中组合在一起,其进一步的细节可以参考以下描述和附图看到。



技术特征:

1.一种固态电池,包括:

2.根据权利要求1所述的固态电池,其中所述固态电池配置成使得所述第一氯化合物和所述第二氯化合物是相同的。

3.根据权利要求1所述的固态电池,其中所述固态电池配置成使得所述第一氯化合物被电化学地转化为所述第二氯化合物,且所述第二氯化合物被电化学地转化为所述第一氯化合物。

4.根据权利要求1所述的固态电池,其中电解质材料的固体部分包含硫。

5.根据权利要求4所述的固态电池,其中电解质材料的固体部分通过硫的逆硫化制成。

6.根据权利要求1所述的固态电池,其中所述第一氯化合物的熔点低于700℃。

7.根据权利要求1所述的固态电池,其中所述阴极活性材料包括从锂、钠、钾、铍、镁、钙、钒、铁、镍、铜、锌或铝中选择的一种或多种金属。

8.根据权利要求7所述的固态电池,其中所述固态电池配置成使得对所述固态电池进行充电将使阴极活性材料的金属氧化为金属离子,且所述金属离子随后通过所述电解质被传输。

9.根据权利要求1所述的固态电池,其中所述阴极活性材料包括有机化合物和/或有机部分。

10.根据权利要求1所述的固态电池,其中所述阴极进一步包括与所述阴极活性材料接触的导电材料。

11.根据权利要求10所述的固态电池,其中所述导电材料或所述阴极活性材料中的至少一个包括保护涂层。

12.根据权利要求1所述的固态电池,进一步包括包含阳极活性材料的阳极。

13.根据权利要求1所述的固态电池,进一步包括与所述电解质接触或溶解在所述电解质中的反应气体。

14.根据权利要求1所述的固态电池,进一步包括双极集电器,其中,所述双极集电器包括钼、钛和锆中的一种或多种的合金。

15.根据权利要求1所述的固态电池,进一步包括隔板,其中所述隔板包括电绝缘材料。

16.根据权利要求15所述的固态电池,其中所述隔板的电绝缘材料的熔点高于200℃。

17.根据权利要求15所述的固态电池,其中所述隔板的电绝缘材料的孔隙率高于50%。

18.根据权利要求1所述的固态电池,其中所述固体电解质材料具有的氯的质量百分比大于3。

19.根据权利要求1所述的固态电池,其中所述第二氯化合物具有的氯的质量百分比大于5。

20.一种固态电池,包括:


技术总结
固态电池包括:电解质,该电解质具有电解质材料,其中电解质材料的至少一部分为固体,且电解质材料的固体部分包含第一氯化合物;以及,与电解质接触的阴极,阴极包括阴极活性材料,并且其中阴极活性材料包含第二氯化合物。这些电池可以经济地进行堆叠,并且能够提供高能量密度。

技术研发人员:金章祐
受保护的技术使用者:瓦特里股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2025/5/5
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