[发明专利]用于使用LiAMPBSC的电池的固态阴极电解质或电解质(M=Si、Ge和/或Sn)

权利要求书

1.一种包括阴极区域的能量存储装置，所述阴极区域包括：

在充电和放电期间从第一体积膨胀或收缩至第二体积的活性材料区域；

在空间上被限制在未被活性材料区域占据的空间区域中的阴极电解质材料，其中所述阴极电解质材料包括：

所述阴极电解质材料的30原子％至50原子％的锂元素；

所述阴极电解质材料的大于0原子％至15原子％的硅元素；

所述阴极电解质材料的大于0原子％至15原子％的锡元素；

所述阴极电解质材料的5原子％至17原子％的磷元素；

所述阴极电解质材料的30原子％至55原子％的硫元素；和

所述阴极电解质材料的大于0原子％至15原子％的氧元素；

其中，硅和锡的原子含量相等。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述活性材料区域大于所述阴极区域的50体积％；且所述阴极电解质材料小于所述阴极区域的30体积％。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述活性材料区域大于所述阴极区域的45体积％；且所述阴极电解质材料小于所述阴极区域的30体积％。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述阴极区域还包含粘结材料，所述粘结材料是聚合物。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述阴极电解质材料包含多个颗粒。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述活性材料区域包含中位直径为20nm至10μm的簇。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述阴极电解质材料包含中位直径为10nm至300nm的簇。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述阴极电解质材料包括通过颈状布置相互连接的多个颗粒，其中颗粒直径与颈部的比例尺寸为1％至大于100％以形成多晶结构并且所述多晶结构具有小于所述阴极区域总体积的30％的孔隙率。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述活性材料区域包含活性材料，所述活性材料包含铁和氟。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述活性材料区域包含活性材料，所述活性材料是选自

镍钴铝氧化物、

锂锰镍氧化物、

锂钴氧化物，即LiCoO₂、

NiF_x，其中x是0至2.5、或

CuF_y，其中y是0至2.5

的阴极材料。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述阴极电解质材料是Li_aSiSnP_bS_cO_d；其中2≤a≤8、0.5≤b≤2.5、4≤c≤12、d<3.4。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述阴极电解质材料是Li₅Si_0.5Sn_0.5PS₂O_d,其内纳入氧，并且氧元素与硫元素的比例为1:2和更小。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述氧元素与硫元素的比例为1:10和更小。

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述活性材料区域大于所述阴极区域的50体积％。

15.根据权利要求1所述的装置，其中所述阴极电解质材料具有10^-5至5×10^-2S/cm的室温离子电导率和小于10^-5S/cm的电子电导率。