【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】领域本专利技术提供了用于形成复合结构的制品和方法，所述复合结构用于保护在包括可再充电锂电池的电化学电池中的电极。背景近年来十分关注开发具有含锂阳极的高能量密度电池。锂金属作为电化学电池的阳极是特别受关注的，这是因为例如与阳极、例如嵌入锂的碳阳极相比，其中非电活性材料的存在增加了阳极的重量和体积以致降低了电池的能量密度，以及与例如具有镍或镉电极的其它电化学电池相比，锂具有极轻的重量和极高的能量密度。锂金属阳极或主要含锂金属的那些阳极提供了生产具有与例如锂离子、镍金属氢化物或镍-镉电池相比更轻的重量和更高的能量密度的电池的机会。这些特征对于便携式电子设备的电池而言是十分需要的，例如手机和笔记本电脑，其前提是具有低重量。不幸的是，锂的反应性和相关的循环寿命、树枝状结构的形成、电解质相容性、生产和安全问题阻碍了锂电池的工业化。虽然已经开发了许多受保护的锂阳极，但是仍然需要改进。概述本专利技术提供了用于形成保护在电化学电池中的电极的复合结构的制品
【技术保护点】
一种用于电化学电池的电极，其包含：含有活性电极物质的底层；和保护结构，其用于当电极布置在电化学电池中时保护电极免受电解质影响，所述保护结构具有面对活性电极物质的第一侧面以及面对电解质的第二侧面，其中保护结构包含：至少第一个和第二个复合材料层，每层包含：具有多个空隙的聚合物基体；和填充至少两个空隙的陶瓷材料；其中每个被陶瓷填充的空隙是与底层之间离子连通的，其中保护结构具有至少10‑7S/cm的平均离子电导率。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.03 US 61/842,9361.一种用于电化学电池的电极，其包含：
含有活性电极物质的底层；和
保护结构，其用于当电极布置在电化学电池中时保护电极免受电解质
影响，所述保护结构具有面对活性电极物质的第一侧面以及面对电解质的
第二侧面，其中保护结构包含：
至少第一个和第二个复合材料层，每层包含：
具有多个空隙的聚合物基体；和
填充至少两个空隙的陶瓷材料；
其中每个被陶瓷填充的空隙是与底层之间离子连通的，其中保
护结构具有至少10-7S/cm的平均离子电导率。
2.一种用于电化学电池的电极，其包含：
含有活性电极物质的底层；和
保护结构，其包括至少第一个复合材料层，所述复合材料层包含在基
体内的空隙的图案排列，其中聚合物或陶瓷材料形成基体，并且其它聚合
物或陶瓷材料填充至少一部分空隙，
其中保护结构具有至少10-7S/cm的平均离子电导率。
3.根据前述权利要求中任一项的电极，其包含第二个复合材料层。
4.根据前述权利要求中任一项的电极，其中第二个复合材料层直接与
第一个复合材料层相邻。
5.根据前述权利要求中任一项的电极，其中连续的陶瓷材料层位于第
一个复合材料层和第二个复合材料层之间。
6.根据前述权利要求中任一项的电极，其中保护结构基本上不能透过
要用于电化学电池的电解质。
7.根据前述权利要求中任一项的电极，其中多个空隙按照图案排列布
置在基体内。
8.根据前述权利要求中任一项的电极，其中凝胶层与位于底层相反侧
\t面上的第一个复合材料层相邻。
9.根据前述权利要求中任一项的电极，其中在第二个复合材料层中的
空隙与在第一个复合材料层中的空隙对准。
10.根据前述权利要求中任一项的电极，其中电极含有至少第三个复
合材料层，其含有具有多个空隙的聚合物基体和填充至少两个空隙的陶瓷
材料。
11.根据前述权利要求中任一项的电极，其中在保护结构中的聚合物
含量是至少2重量％。
12.根据前述权利要求中任一项的电极，其中被陶瓷填充的空隙的表
面积总和与电极表面积之比是至少0.3。
13.根据前述权利要求中任一项的电极，其中电极是阳极。
14.根据前述权利要求中任一项的电极，其中阳极含有锂。
15.根据前述权利要求中任一项的电极，其中聚合物不是离子导电性的。
16.根据前述权利要求中任一项的电极，其中聚合物选自聚乙烯醇、
聚异丁烯、环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯以及它们的混合物。
17.根据前述权利要求中任一项的电极，其中陶瓷材料是能传导锂离
子的。
18.根据前述权利要求中任一项的电极，其中陶瓷材料选自Li2O，
Li3N，Al2O3，ZrO2，SiO2，CeO2，Al2TiO5，氧基硫化物玻璃，以及它们
的混合物。
19.根据前述权利要求中任一项的电极，其中当电极布置在电化学电
池中时，保护结构包含从电极到电解质的多个离子路径。
20.根据前述权利要求中任一项的电极，其中保护结构具有至少
500nm的厚度。
21.根据前述权利要求中任一项的电极，其中聚合物的弹性模量比陶
瓷材料的弹性模量小至少两倍。
22.一种生产受保护的电极的方法，此方法包括：
形成底层，所述底层含有与保护结构连接的活性电极物质，其中保护
\t结构是如下形成的：
将底材布置在至少一...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·G·拉勒米，Y·V·米哈伊利克，J·A·菲普斯，V·G·维纳，
申请(专利权)人：锡安能量公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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