【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电池，更具体而言，涉及一种在产生可用于对一个以上的装置供电的电流时，使质子在负极与正极之间进行循环的充电电池。
技术介绍
1、在世界性的能量解决方案中，能量的储存及储能的有效回收成为日益重要的要素。电化学蓄电结构被用于电动汽车、便携式计算及无线通信等各种产业。现在，为了向这些系统供电，所研究的最常用的技术基于锂离子电池的化学特性。
2、典型的锂离子电池使用锂离子作为电荷载体而进行循环。作为锂离子的优点，可列举出电离能高或可利用的资源量多，由此具有比以往的系统更能够接受的能量密度。在几乎所有的锂离子电池中，使用与混合过渡金属氧化物正极连接的石墨负极，采用由有机碳酸盐及溶解性锂盐形成的电解质。然而，这些系统的主要缺点在于，由于有机溶剂的可燃性极高，因此可能会漏液或在过充电时着火。
3、由于以往的锂离子电池的危险性，许多人对使用了具有可接受的锂离子传导性的不燃性固体电解质的固态锂离子电池的使用进行了研究。通常，锂离子固态电池在长寿命方面、可通过去除以往系统的可燃性电解质材料从而安全地工作、并实现用于进一步提高能量密度的双极设计的方面、及容易制造的方面极为理想。据此，在固态电池的
中，通常根据如上所述的锂离子技术的优点，着重于固态电池用的锂离子化学特性。虽然已经取得了较大进步，但由于锂离子的室温传导性低，因此锂离子固态电池仍然使用通常的工作温度下的有效性会下降的固体电解质。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题
2、如下所
3、解决技术问题的技术手段
4、以下的概述是为了促进对本专利技术所特有的部分创新特征进行理解而提供的，并不是为了进行完整的说明。通过综合考虑说明书整体、权利要求书、附图及摘要，可以充分理解本专利技术的各种方案。本专利技术所记载的专利技术如权利要求书所示。
5、与锂离子电池相比，质子传导性电池具有高速的离子传导、高能量密度、较低成本及经改良的安全性特征等诸多优点。迄今为止，已知很难找到将上述电池单体类型有效地组合到固态电池的设计中的方法。本专利技术提供一种用于高效且小型的固态电池的新型材料。
6、因此，提供一种能够在质子传导性充电式电池单体内作为隔膜发挥作用的新型材料，该材料通过具有经过改良的质子传导性，从而克服以往系统的若干缺点。提供一种质子传导性充电式电池单体，其包括：含有能够可逆地吸收质子的正极活性物质的正极；含有能够可逆地吸收质子的负极活性物质的负极；及含有无机陶瓷材料作为隔膜中的主成分的隔膜，所述无机陶瓷材料含有小于85重量百分率(wt％)的钙钛矿氧化物相，且摄氏25度(℃)下的质子传导率为0.1ms/cm以上。无机陶瓷材料任选含有多个相，任选含有钙钛矿氧化物相、及相对于为了生成隔膜的无机陶瓷材料而使用的前驱体材料中的相的重量百分率有所增加的非钙钛矿氧化物相。在无机陶瓷材料中，存在小于70wt％的钙钛矿氧化物相，任选存在小于50wt％的钙钛矿氧化物相。在无机陶瓷材料中，任选存在20wt％以上的非钙钛矿氧化物相，任选存在30wt％以上的非钙钛矿氧化物相。在部分方案中，非钙钛矿氧化物相为aco3相或含有aco3相，其中，a为一种以上的第iia族元素，任选为ba。所得到的无机陶瓷材料任选具有小于23ms/cm的质子传导率。
7、在部分方案中，无机陶瓷材料含有azrxyymz的氧化物、碳酸盐、氢氧化物或它们的组合，其中，a为一种以上的第iia族元素，m为一种以上的过渡金属或稀土金属，0≤x≤0.8，0≤y≤0.4及0≤z≤0.8。任选x为0.1～0.5。任选y为0.1～0.3。任选m为ce、z为0.4～0.8。azrxyymz材料中的m任选为la、ce、pr、nd、sm、ti、hf、b、al、ga及它们的组合。
8、此外，提供一种形成作为用作充电式质子传导性电池单体的隔膜的质子传导性材料的无机陶瓷材料的方法。一个方法可包括：通过对前驱体材料进行加湿处理，从而使质子传导性材料的质子传导率相较于前驱体材料提高。所述方法包括：准备含有一种以上的第iia族元素的前驱体材料；以烧成温度对所述前驱体材料进行烧成，形成烧成前驱体材料；及以特定的处理时间及处理温度对所述烧成前驱体材料进行加湿处理，提供质子传导性材料。所述处理温度任选为70℃～200℃的范围。在部分方案中，在所述处理时间中使所述处理温度上升。处理时间任选为1小时～40小时的范围，任选为10小时～20小时的范围。所述处理提供一种任选含有小于85wt％的钙钛矿氧化物相，且25℃下的质子传导率为0.1ms/cm以上的质子传导性材料。任选存在小于70wt％的钙钛矿氧化物相，任选存在小于50wt％的钙钛矿氧化物相。
9、在所述质子传导性材料中，可以存在小于70wt％的钙钛矿氧化物相，可以任选存在小于50wt％的钙钛矿氧化物相。在所述质子传导性材料中，任选存在20wt％以上的非钙钛矿氧化物相，任选存在30wt％以上的非钙钛矿氧化物相。在部分方案中，非钙钛矿氧化物相为aco3相或含有aco3相，其中，a为一种以上的第iia族元素或含有第iia族元素，任选为ba或含有ba。所得到的无机陶瓷材料任选具有小于23ms/cm的质子传导率。在部分方案中，质子传导性材料含有azrxyymz的氧化物、碳酸盐、氢氧化物或它们的组合，其中，a为一种以上的第iia族元素，m为一种以上的过渡金属或稀土金属，0≤x≤0.8，0≤y≤0.4及0≤z≤0.8。任选x为0.1～0.5。任选y为0.1～0.3。任选m为ce、z为0.4～0.8。azrxyymz材料中的m任选为la、ce、pr、nd、sm、ti、hf、b、al、ga及它们的组合。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种质子传导性充电式电池单体，其包括：
2.根据权利要求1所述的电池单体，其中，存在小于70wt％的所述钙钛矿氧化物相，任选存在小于50wt％的所述钙钛矿氧化物相。
3.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述无机陶瓷材料含有一种以上的第IIA族元素。
4.根据权利要求3所述的电池单体，其中，所述一种以上的第IIA族元素含有Ba。
5.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述隔膜含有ACO3相，A含有一种以上的第IIA族元素。
6.根据权利要求5所述的电池单体，其中，存在20wt％以上的所述ACO3相，任选存在30wt％以上的所述ACO3相。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电池单体，其中，所述隔膜的重量比前躯体材料大5wt％以上，任选大10wt％以上，任选大20wt％以上。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的电池单体，其中，所述质子传导率小于23mS/cm。
9.根据权利要求1～6中任一项所述的电池单体，其中，所述无机陶瓷材料含有AZrxYyMz的氧化物、碳酸盐、氢氧化物或
10.根据权利要求9所述的电池单体，其中，x为0.1～0.5的范围。
11.根据权利要求9所述的电池单体，其中，y为0.1～0.3的范围。
12.根据权利要求9所述的电池单体，其中，M为Ce，z为0.4～0.8的范围。
13.根据权利要求9所述的电池单体，其中，M选自由La、Ce、Pr、Nd、Sm、Ti、Hf、B、Al、Ga及它们的组合组成的组。
14.一种质子传导性材料的制造方法，所述质子传导性材料的25℃下的质子传导率为0.1mS/cm以上，所述制造方法包括：
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述处理温度为70℃～200℃的范围。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，进行所述加热处理包括在所述处理时间中使所述处理温度上升。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述处理时间为1小时～40小时的范围，任选为10小时～20小时的范围。
18.根据权利要求14～17中任一项所述的方法，其中，质子传导性材料含有小于85wt％的钙钛矿氧化物相，25℃下的质子传导率为0.1mS/cm以上。
19.根据权利要求14～17中任一项所述的方法，其中，存在小于70wt％的所述钙钛矿氧化物相，任选存在小于50wt％的所述钙钛矿氧化物相。
20.根据权利要求14～17中任一项所述的方法，其中，所述质子传导性材料含有一种以上的第IIA族元素，任选所述一种以上的第IIA族元素含有Ba。
21.根据权利要求14～17中任一项所述的方法，其中，所述质子传导性材料含有ACO3相，其中，A含有一种以上的第IIA族元素。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，存在20wt％以上的所述ACO3相，任选存在30wt％以上的所述ACO3相。
23.根据权利要求14～17中任一项所述的方法，其中，在加湿处理中，所述质子传导性材料的重量增加5wt％以上，任选增加10wt％以上，任选增加20wt％以上。
24.根据权利要求14～17中任一项所述的方法，其中，所述质子传导率小于23mS/cm。
25.根据权利要求14～17中任一项所述的方法，其中，所述无机陶瓷材料含有AZrxYyMz的氧化物、碳酸盐、氢氧化物或它们的组合，其中，A为一种以上的第IIA族元素，M为一种以上的过渡金属或稀土金属，0≤x≤0.8，0≤y≤0.4及0≤z≤0.8。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，x为0.1～0.5的范围。
27.根据权利要求25所述的方法，其中，y为0.1～0.3的范围。
28.根据权利要求25所述的方法，其中，M为Ce，z为0.4～0.8的范围。
29.根据权利要求25所述的方法，其中，M选自由La、Ce、Pr、Nd、Sm、Ti、Hf、B、Al、Ga及它们的组合组成的组。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种质子传导性充电式电池单体，其包括：
2.根据权利要求1所述的电池单体，其中，存在小于70wt％的所述钙钛矿氧化物相，任选存在小于50wt％的所述钙钛矿氧化物相。
3.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述无机陶瓷材料含有一种以上的第iia族元素。
4.根据权利要求3所述的电池单体，其中，所述一种以上的第iia族元素含有ba。
5.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述隔膜含有aco3相，a含有一种以上的第iia族元素。
6.根据权利要求5所述的电池单体，其中，存在20wt％以上的所述aco3相，任选存在30wt％以上的所述aco3相。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电池单体，其中，所述隔膜的重量比前躯体材料大5wt％以上，任选大10wt％以上，任选大20wt％以上。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的电池单体，其中，所述质子传导率小于23ms/cm。
9.根据权利要求1～6中任一项所述的电池单体，其中，所述无机陶瓷材料含有azrxyymz的氧化物、碳酸盐、氢氧化物或它们的组合，其中，a为一种以上的第iia族元素，m为一种以上的过渡金属或稀土金属，0≤x≤0.8，0≤y≤0.4及0≤z≤0.8。
10.根据权利要求9所述的电池单体，其中，x为0.1～0.5的范围。
11.根据权利要求9所述的电池单体，其中，y为0.1～0.3的范围。
12.根据权利要求9所述的电池单体，其中，m为ce，z为0.4～0.8的范围。
13.根据权利要求9所述的电池单体，其中，m选自由la、ce、pr、nd、sm、ti、hf、b、al、ga及它们的组合组成的组。
14.一种质子传导性材料的制造方法，所述质子传导性材料的25℃下的质子传导率为0.1ms/cm以上，所述制造方法包括：
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述处理温度为70℃～200℃的范围。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，进行所述加热处理包括在所...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。