【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于保护活性金属阳极的离子导电复合体专利技术背景1.专利
本专利技术总体上涉及在电池中使用的隔离件和电极结构。本专利技术更具体涉及用于保护活性金属阳极使之避免与空气、湿气和其他电池组件发生有害反应的复合体及其制造方法。2.相关技术描述低当量重的碱金属，例如锂，作为电池电极成分，使其特别具有吸引力。与传统电池标准的镍和镉相比，锂提供了更大的单位体积的能量。遗憾的是，可再充电的锂金属电池在市场上还没有取得成功。可再充电锂金属电池的失效主要是由于电池循环的问题。在重复充电和放电的循环中，从锂金属电极中逐渐长出锂“树枝状晶体”，通过电解质，最后与正极相接触。这就在电池中引起内短路，使得在相对不太多的循环之后电池就不能使用。在循环的同时，锂电极还可以长出“海绵状”的沉积物，它能够从负极逸出，由此而降低了电池的容量。为了解决锂在液体电极系统中循环性能不良的问题，某些研究人员提出了给面对锂负电极一侧的电解质涂布一个“保护层”。这样的保护层必须能够通导锂离子，但同时还要避免在锂电极表面和电解质本体之间的接触。但许多涂布保护层的技术都没有成功。通过锂金属和在与锂相接触的电池电...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电化学器件组件，它包括：具有第一表面和第二表面的活性金属电极；在电极的第一表面上的保护复合隔离件，该复合体包括：与该电极接触的第一材料层，该第一材料层是离子导电的，并与活性金属是化学相容的；以及与该第一层接触的第二材料层，该第二材料层基本上是不可渗透的，具有离子导电性并与第一材料是化学相容的；其中，该复合体的离子电导率至少为10-7S/cm。2.权利要求1的组件，该组件在活性金属电极的第二表面上还包括一个集流器。3.权利要求1的组件，其中第二材料层在随后形成的电池中是唯一的电解质。4.权利要求1的组件，其中所述结构还包括电解质。5.权利要求1的组件，其中第二材料层的离子电导率为至少10-7S/cm。6.权利要求1的组件，其中第二材料层的离子电导率为约10-6S/cm～10-3S/cm。7.权利要求1的组件，其中第二材料层的离子电导率为约10-3S/cm。8.权利要求1的组件，其中第一材料层的厚度为约0.1～5μm。9.权利要求1的组件，其中第一材料层的厚度为约0.2～1μm。10.权利要求1的组件，其中第一材料层的厚度为约0.25μm。11.权利要求1的组件，其中第二材料层的厚度为约0.1～1000μm。12.权利要求1的组件，其中第二材料层的离子电导率为约10-7S/cm，而第二材料层的厚度为约0.25～1μm。13.权利要求1的组件，其中第二材料层的离子电导率为约10-4～大约10-3S/cm，而第二材料层的厚度为约10～500μm。14.权利要求13的组件，其中第二材料层的厚度为约10～100μm。15.权利要求1的组件，其中电极的活性金属选自碱金属、碱土金属和过渡金属。16.权利要求1的组件，其中电极的活性金属是碱金属。17.权利要求1的组件，其中电极的活性金属是锂或锂合金。18.权利要求1的组件，其中第一层包括选自活性金属氮化物、活-->性金属磷化物和活性金属卤化物，以及活性金属磷氧氮化物玻璃的材料。19.权利要求1的组件，其中第一层包括选自Li3N、Li3P和LiI、LiBr、LiCl、LiF及LiPON的材料。20.权利要求1的组件，其中第二层包括选自磷基玻璃、氧化物基玻璃、硫基玻璃、氧化物/硫化物基玻璃、硒化物基玻璃、镓基玻璃、锗基玻璃、玻璃陶瓷活性金属离子导体、钠β-氧化铝和锂β-氧化铝的材料。21.权利要求1的组件，其中第二层包括选自LiPON、Li3PO4·Li2S·SiS2、Li2S·GeS2·Ga2S3、LISICON、NASICON、钠β-氧化铝和锂β-氧化铝的材料。22.权利要求1的组件，其中第一层材料含有活性金属卤化物和聚合物的络合物。23.权利要求22的组件，其中所述聚合物选自聚(2-乙烯基吡啶)、聚乙烯和四烷基铵。24.权利要求23的组件，其中所述络合物是LiI-聚(2-乙烯基吡啶)。25.权利要求1的组件，其中第一层含有Li3N。26.权利要求1的组件，其中第一层含有Li3P。27.权利要求1的组件，其中第一层含有LiPON。28.权利要求1的组件，其中第二层是具有如下组成的离子导电玻璃陶瓷：组成 mol％P2O5 26～55％SiO2 0～15％GeO2+TiO2 25～50％其中GeO2 0～50％TiO2 0～50％ZrO2 0～10％M2O3 0～＜10％Al2O3 0～15％Ga2O3 0～15％-->Li2O 3～25％该离子导电玻璃陶瓷含有占优势的由Li1+x(M，Al，Ga)x(Ge1-yTiy)2-x(PO4)3和/或Li1+x+yQxTi2-xSiyP3-yO12组成的结晶相，其中在前一个式子中x≤0.8，0≤y≤1.0，M是选自Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb的元素，而在后一个式子中，0＜x≤0.4，0＜y≤0.6，而且其中Q是Al或Ga。29.权利要求28的组件，其中第一层含有Li3P。30.权利要求28的组件，其中第一层含有Li3N31.权利要求28的组件，其中第一层含有LiI·聚-2-乙烯基吡啶。32.权利要求28的组件，其中第一层含有LiPON。33.权利要求1的组件，其中第二层是包含离子导电玻璃陶瓷粒子的柔性膜，该离子导电玻璃陶瓷具有如下组成：组成 mol％P2O5 26～55％SiO2 0～15％GeO2+TiO2 25～50％其中GeO2 0～50％TiO2 0～50％ZrO2 0～10％M2O3 0～＜10％Al2O3 0～15％Ga2O3 0～15％Li2O 3～25％并在固体聚合物电解质中含有占优势的由Li1+x(M，Al，Ga)x(Ge1-yTiy)2-x(PO4)3和/或Li1+x+yQxTi2-xSiyP3-yO12组成的结晶相，其中在前一个式子中x≤0.8，0≤y≤1.0，M是选自Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb的元素，而在后一个式子中，0＜x≤0.4，0＜y≤0.6，而且其中Q是Al或Ga：34.一种保护复合体电池隔离件，它包括：与活性金属和空气化学相容的离子导电第一材料层或前体；以及-->与第一层相接触的第二材料层，该第二材料基本上是不可渗透的，具有离子导电性并与第一材料是化学相容的；其中该复合体的离子电导率为至少10-7S/cm。35.权利要求34的隔离件，其中第二材料层的离子电导率为约10-4～10-3S/cm。36.权利要求34的隔离件，其中第一材料层的厚度是约0.1～5μm。37.权利要求34的隔离件，其中第二材料层的厚度是约0.1～1000μm。38.权利要求34的隔离件，其中第二材料层的离子电导率为约10-4～约10-3S/cm，第二材料层的厚度为约10～500μm。39.权利要求38的隔离件，其中第二材料层的厚度为约10～100μm。40.权利要求34的隔离件，其中第一层含有LiPON。41.权利要求34的隔离件，其中第一层含有金属氮化物第一层材料前体。42.权利要求41的隔离件，其中第一层含有Cu3N。43.权利要求34的隔离件，其中第二层包括选自基本上不可渗透的磷基玻璃、氧化物基玻璃、硫基玻璃、氧化物/硫化物基玻璃、硒化物基玻璃、镓基玻璃、锗基玻璃、玻璃陶瓷活性金属离子导体、钠β-氧化铝和锂β-氧化铝的材料。44.权利要求34的隔离件，其中第二层包括选自LiPON、Li3PO4·Li2S·SiS2、Li2S·GeS2·Ga2S3、LISICON、NASICON、钠β-氧化铝和锂β-氧化铝的材料。45.权利要求34的隔离件，其中第二层是具有如下组成的离子导电玻璃陶瓷：组成 mol％P2O5 26～55％SiO2 0～15％GeO2+TiO2 25～50％其中GeO2 0～50％TiO2 0～50％-->ZrO2 0～10％M2O3 0～＜10％Al2O3 0～15％Ga2O3 0～15％Li2O 3～25％该离子导电玻璃陶瓷含有占优势的由Li1+x(M，Al，Ga)x(Ge1-yTiy)2-x(PO4)3和/或Li1+x+yQxTi2-xSiyP3-yO12组成的结晶相，其中在前一个式子中x≤0.8，0≤y≤1.0，M是选自Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb的元素，而在后一个式子中，0＜x≤0.4，0＜y≤0.6，而且其中Q是Al或Ga。46.权利要求34的隔离件，其中第二层是包含离子导电玻璃陶瓷粒子的柔性膜，该离子导电玻璃陶瓷具有如下组成：组成 mol％P2O5 26～55％SiO2 0～15％GeO2+TiO2 25～50％其中GeO2 0～50％TiO2 0～50％ZrO2 0～10％M2O3 0～＜10％Al2O3 0～15％Ga2O3 0～15％Li2O 3～25％并在固体聚合物电解质中含有占优势的由Li1+x(M，Al，Ga)x(Ge1-yTiy)2-x(PO4)3和/或Li1+x+yQxTi2-xSiyP3-yO12组成的结晶相，其中在前一个式子中x≤0.8，0≤y≤1.0，M是选自Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、E...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·S·维斯科，Y·S·尼蒙，B·D·卡兹，
申请(专利权)人：波利普拉斯电池有限公司，
类型：发明
国别省市：
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