用于全固态电池组的固态电解质材料制造技术

本公开提供了全固态电化学电池组，其包括正电极

【技术实现步骤摘要】
用于全固态电池组的固态电解质材料
[0001]政府资助本专利技术是在能源部授予的
DE
‑
EE0008857
号协议的政府支持下完成的
。
政府可对本专利技术拥有某些权利
。


[0002]本公开涉及全固态电化学电池及其制备和使用方法，尤其涉及用于全固态电池组的固态电解质材料
。

技术介绍

[0003]本章节提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术
。
[0004]需要先进的储能装置和系统来满足各种产品的能量和
/
或功率需求，包括汽车产品例如启停系统
(
如
12V
启停系统
)、
电池组辅助系统
、
混合动力电动车辆
(“HEV”)
和电动车辆
(“EV”)。
典型的锂离子电池组包括至少两个电极和电解质和
/
或隔离件
。
两个电极之一可以充当正电极或阴极，而另一个电极可以充当负电极或阳极
。
在负电极和正电极之间可以设置隔离件和
/
或电解质
。
电解质适于在电极之间传导锂离子，并且类似于两个电极，可以是固体形式和
/
或液体形式和
/
或固体
‑
液体混合形式
。
在固态电池组的情况下，它包括固态电极和固态电解质，所述固态电解质可物理分隔所述电极，使得不需要单独的隔离件
。
[0005]固态电池组具有超出包括隔离件和液体电解质的电池的优点
。
这些优点可以包括更长的储存期限和更低的自放电
、
更简单的热管理
、
降低的对包装的需求
、
和在更宽的温度窗口内运行的能力
。
例如，固态电解质通常是不挥发和不可燃的，这使得电池可以在更严苛的条件下循环而不会发生电势降低或热失控，这是在使用液体电解质时可能会发生的情况
。
在各种方面，正电极包括富镍电活性材料
(
例如，在过渡金属晶格上大于或等于约
0.6
摩尔分数
)
，例如
NMC(LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
O2)(
其中
0.10≤x≤0.33
，
0.10≤y≤0.33)
或
NCMA(LiNi1‑
x
‑
y
‑
z
Co
x
Mn
y
Al
z
O2)(
其中
0.02≤x≤0.20
，
0.01≤y≤0.12
，
0.01≤z≤0.08)
，其能够提供改善的容量能力
(
例如，大于
200mAh/g)
，同时允许额外的锂提取而不损害正电极的结构稳定性
。
然而，这样的材料通常与固态电解质
、
且特别是硫化物电解质的界面相容性或稳定性较差
。
在固态电解质层以及固态电极的形成过程中可以使用热压工艺
。
然而，固态电解质
、
且特别是硫化物电解质，在升高的温度下常常不利地与富镍的电活性材料发生反应
。
因此，将合意的是开发能够解决这些挑战的改善的材料及其制备和使用方法
。

技术实现思路

[0006]本章节提供了本公开的总体概述，而不是其全部范围或其全部特征的全面公开
。
[0007]本公开涉及全固态电化学电池及其制备和使用方法，所述电池具有降低的孔隙率，且包括由
Li3AB6表示的固态电解质材料，其中
A
为钇
(Y)、
铟
(In)、
钪
(Sc)
或铒
(Er)
，且
B
为氯
(Cl)、
溴
(Br)
和
/
或
Cl
x
Br
(x
‑
1)
，其中
0<x<1。
[0008]在各种方面，本公开提供了全固态电化学电池组，其包括：正电极
、
负电极和设置
在所述正电极和所述负电极之间并将其隔开的固态电解质层
。
所述正电极包括正电活性材料和固态电解质材料
。
所述固态电解质材料可由
Li3AB6表示，其中
A
选自：钇
(Y)、
铟
(In)、
钪
(Sc)、
铒
(Er)
及其组合，且
B
选自：氯
(Cl)、
溴
(Br)、Cl
x
Br
(x
‑
1)
(
其中
0<x<1)
及其组合
。
所述负电极可以包括负电活性材料
。
[0009]在一方面，所述正电极可以具有小于或等于约
15
体积
%
的孔隙率
。
[0010]在一方面，所述正电活性材料可以选自：
NMC(LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
O2)(
其中
0.10≤x≤0.33
，
0.10≤y≤0.33)、NCMA(LiNi1‑
x
‑
y
‑
z
Co
x
Mn
y
Al
z
O2)(
其中
0.02≤x≤0.20
，
0.01≤y≤0.12
，
0.01≤z≤0.08)
及其组合
。
[0011]在一方面，所述固态电解质层可以包括固态电解质材料，所述固态电解质材料选自：基于硫化物的固态电解质材料
、
掺杂卤化物的基于硫化物的固态电解质材料
、
氧硫化物固态电解质材料
、
掺杂卤化物的氧硫化物固态电解质材料及其组合
。
[0012]在一方面，所述正电极可以具有大于或等于约
70
重量
%
的正电活性材料装载量
。
[0013]在一方面，所述固态电解质层可以具有小于或等于约
15
体积
%
的孔隙率，并且所述固态电解质层还可以包括由
Li3A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种全固态电化学电池组，其包括：正电极，其包含正电活性材料和由
Li3AB6表示的固态电解质材料，其中
A
选自：钇
(Y)、
铟
(In)、
钪
(Sc)、
铒
(Er)
及其组合，且
B
选自：氯
(Cl)、
溴
(Br)、Cl
x
Br
(x
‑
1)
(
其中
0<x<1)
及其组合；负电极，其包含负电活性材料；和固态电解质层，其设置在所述正电极和所述负电极之间并将其隔开
。2.
根据权利要求1所述的全固态电化学电池组，其中所述正电极具有小于或等于约
15
体积
%
的孔隙率
。3.
根据权利要求2所述的全固态电化学电池组，其中所述正电活性材料选自：
NMC(LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
O2)(
其中
0.10≤x≤0.33
，
0.10≤y≤0.33)、NCMA(LiNi1‑
x
‑
y
‑
z
Co
x
Mn
y
Al
z
O2)(
其中
0.02≤x≤0.20
，
0.01≤y≤0.12
，
0.01≤z≤0.08)
及其组合
。4.
根据权利要求2所述的全固态电化学电池组，其中所述固态电解质层包含固态电解质材料，所述固态电解质材料选自：基于硫化物的固态电解质材料
、
掺杂卤化物的基于硫化物的固态电解质材料
、
氧硫化物固态电解质材料

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：