[发明专利]用于制造固体电解质的方法、固体电解质和锂离子电池

说明书

本发明涉及一种用于制造用于锂离子电池(1)的固体电解质(9)的方法。所述方法包括以下步骤：i)提供固体电解质(2)的层，并且ii)以第一涂层(5)涂覆固体电解质(2)的层的至少一个第一表面(3)，所述第一涂层具有在相对于Li/Li+测量为‑1至5V的电位时的电化学稳定性。

技术领域

本发明涉及一种用于制造固体电解质的方法以及一种具有改善的离子电导率的固体电解质。此外，本发明也涉及一种锂离子电池，所述锂离子电池特别是以二次锂离子电池的形式构成并且其特征在于高的容量。

背景技术

固体电解质为提供体积上和重量上的高的能量和功率密度作出贡献并且还在安全相关方面相对于液体电解质和凝胶电解质而优选。与液体电解质相同，固体电解质在低化学电位(如该低化学电位出现在电池的负电极(阳极)上)时或者也在较高的电位(如该较高的电位出现在电池的正电极(阴极)上)时是不稳定的并且在还原或氧化的情况下分解。在电解质与电极之间的分界面上形成电解质分解产物的层(分界面结构)，部分地在使用电极材料的情况下形成，所述电极材料的特征在于减小的离子电导率并且由此在一个电池单元中产生附加的欧姆电阻。能量和功率密度由此降低。由于使用电极材料，电池的容量附加地下降。

发明内容

由所述现有技术出发，本发明的任务在于，给出一种用于制造固体电解质的方法，利用所述方法能够在电池单元中使用固体电解质的情况下避免分解反应并且有效地阻止离子电导率减小。此外，本发明的任务在于，提供一种固体电解质，所述固体电解质的特征在于降低向形成分界面结构的倾向并且因此特征也在于持续高的离子电导率和稳定性。此外，本发明的任务在于提供一种锂离子电池或者说也提供一种二次锂离子电池，其具有高的容量和稳定性。

按照本发明，所述任务通过一种用于制造固体电解质的方法来解决，在所述方法中首先提供固体电解质的层，并且接着以第一涂层涂覆固体电解质的所述层的至少一个第一表面，所述涂层具有在相对于Li/Li+测量为-1至5伏特(V)的电位时的电化学稳定性。

要使用的固体电解质不详细限制。合适的固体电解质例如是磷酸盐、氧化物、硫化物、石榴石、钙钛矿、LISICON、LIPON、NASICON和Thio-LISICON。固体电解质的层的形状也不受限制并且相应地可以符合电导率和稳定性的要求地构成。

固体电解质的所述层具有第一表面。所述第一表面是在一个电池单元的构造(Verbau)内通常与电极接触的表面。换言之，所述第一表面是固体电解质的层的朝向电极的面。

按照本发明，至少所述第一表面被涂覆。第一涂层在此具有在相对于Li/Li+测量为-1至5V的电位时的电化学稳定性。按本发明的意义，第一涂层可以由单化合物(Einzelverbindung)、化合物混合物(Verbindungsgemisch)或涂层组合物(Besichtungszusammensetzung)而形成。第一涂层相对于电解质材料是惰性的并且在相对于Li/Li+测量为-1直至5伏特的电位时不经受电化学反应并且特别是不经受劣化。这意味着，所述第一涂层即使在低电压/电位的情况(如所述低电压/电位例如出现在电池单元的阳极上)下并且在高电压/电位的情况(如所述高电压/电位例如出现在电池单元的阴极上)下在电化学方面也不转化(umsetzen)。

通过固体电解质的涂层，固体电解质的层的第一表面似乎配设有保护层。所述保护层阻止或减少电解质与要接通的电极的直接的电接触。通过第一涂层的电化学稳定性，在一个电池单元内的固体电解质的构造中因此不发生电解质的分解反应。此外，由于电解质的劣化消失也不使用电极材料。通过进行保护的第一涂层来消除或有效阻止降低电导率的分界面结构的形成。由此可以在改善离子电导率的同时提高固体电解质的寿命。因此，也可以提高包含按照本发明制造的固体电解质的电池的功率密度和能量密度。

所述方法能简单地在没有高的技术耗费的情况下成本有利地实施。

各从属权利要求的内容为本发明的优选的构造形式和进一步扩展方案。