[发明专利]用于安全金属和金属离子电池的固态电解质

权利要求书

1.一种Li或Li离子或者Na或Na离子电池单元，该电池单元包含：

阳极和阴极电极；

分隔部，所述分隔部将所述阳极与所述阴极在电气方面分隔开；以及

以离子方式联接所述阳极和所述阴极的固体电解质，其中所述固体电解质在电池运行期间保持固态并且包含熔化渗透固体电解质成分，所述熔化渗透固体电解质成分在熔融状态下被熔化渗透到所述电池单元中并至少部分地设置在所述电极中的至少一个中或所述分隔部中，其中所述熔化渗透固体电解质成分具有在200℃至450℃之间的熔点，以及其中所述熔化渗透固体电解质成分包含下述组分的至少一个：F、Br和Cl。

2.根据权利要求1所述的电池单元，其中所述熔化渗透固体电解质成分包含下述组分：

Li或Na。

3.根据权利要求2所述的电池单元，其中所述熔化渗透固体电解质成分进一步包含N和O，并且其中所述熔化渗透固体电解质成分中O与N的原子比在2500：1至1：2.5的范围内。

4.根据权利要求2所述的电池单元，其中所述熔化渗透固体电解质成分进一步包含P和O，其中在所述熔化渗透固体电解质成分中O与P的原子比在2500:1至1:2.5的范围内。

5. 根据权利要求4所述的电池单元，其中：

所述熔化渗透固体电解质成分进一步包含下述元素中的至少一种：La、Ce、Pr、Eu、Yb、Nd、Sm、Gd、Si、Sn、As、Sb、In、Mo、Nb、Zr、Y、Hf、Ta、W、B、Cs、Ba、Sr、Fe、V、Mn、Tl或Al；并且

Li或Na与所述电解质的熔化渗透固体电解质成分中所有其他金属的组合的原子比在5000：1至1：3的范围内。

6.根据权利要求5所述的电池单元，其中所述熔化渗透固体电解质成分包含至少两种金属，其中一种金属从包括La、Ce、Eu和Yb的群组中选择。

7.根据权利要求2所述的电池单元，其中所述熔化渗透固体电解质成分具有在30℃在0.00005S/cm至0.05S/cm范围内的离子电导率。

8.根据权利要求2所述的电池单元，其中所述阳极包括含有Si、Ge、Sb、Sn、Al或P的活性材料。

9.根据权利要求2所述的电池单元，其中所述阳极包含Li金属。

10.根据权利要求9所述的电池单元，进一步包含设置在所述Li金属与所述固体电解质之间的界面处的中间层。

11.根据权利要求9所述的电池单元，其中所述Li金属阳极进一步包含呈颗粒、纤维、泡沫状物、织物或纸形式的金属或碳。

12.根据权利要求2所述的电池单元，其中所述阴极包括含有CuF2、FeF3、LiF、Fe或Cu的活性材料。

13.根据权利要求2所述的电池单元，其中所述电极中的至少一个包含呈复合材料颗粒形式的转换材料。

14.根据权利要求2所述的电池单元，其中所述电极中的至少一个包含活性电极颗粒，其中所述活性电极颗粒被封装在一个或多个壳体中，所述一个或多个壳体将所述电极颗粒与固体电解质分开以避免它们发生直接接触。

15.根据权利要求14所述的电池单元，其中所述壳体包含孔隙。

16.根据权利要求2所述的电池单元，其中所述分隔部包含一种或多种金属氧化物。

17.根据权利要求16所述的电池单元，其中所述分隔部包含呈纤维形式的氧化铝、氧化镁或氧化锆。