[发明专利]利用离子电子混合导体的块状固态电池

说明书

公开了一种电化学电池，所述电化学电池包括正电极、负电极，和在所述电极之间的分隔件。所述电极中的至少一个电极包括具有离子传导性质和电子传导性质两者的固体材料。

技术领域

本公开涉及块状固态电池，并且更具体地涉及用于块状固态电池中的材料。

背景技术

固态电池(SSB)提供传统锂离子电池的替代品。通常，SSB包括固体电极和固体电解质材料。固体电解质对可能会导致内部短路的锂枝晶具有抗性，并且是可能导致火灾危险的易燃且不稳定的液体电池电解质的替代品。用于SSB的固体电解质通常用作两个电极之间的分隔件，并且必须对锂离子具有高传导性，但具有非常低的电子传导性。因此，SSB可能具有非常低的自放电率。由于使用了所述材料，SSB降低了电解质泄漏的风险并且减少了电解质与活性材料之间的危险反应，并且提供了长贮藏寿命和高能量密度。

发明内容

根据一个实施例，一种电化学电池包括正电极、负电极，和在所述电极之间的分隔件。所述电极中的至少一个电极包括具有离子传导性质和电子传导性质两者的固体传导性材料。

根据一个或多个实施例，分隔件可以是用于在电极之间传导离子的无孔分隔件。正电极可包括第一固体传导性材料，并且负电极可包括第二固体传导性材料。此外，第一固体传导性材料和第二固体传导性材料可以是不同的。固体传导性材料的颗粒可以与活性材料颗粒接触，以贯穿所述电极中的至少一个电极形成离子和电子电荷载流子的单个传导性网状结构。固体传导性材料可以是均质的离子电子混合导体。固体传导性材料可以是单独的离子传导性颗粒和电子传导性颗粒的异质复合物，所述异质复合物形成充当离子电子混合导体的单一部件。在至少一个电极中，固体传导性材料可以是无氧化还原活性的。固体传导性材料可以是电子掺杂的固体电解质，诸如锂镧锆氧化物(LLZO)；钙钛矿；或NaSICON化合物。

根据一个实施例，电化学电池包括正电极、负电极，和在正电极与负电极之间的分隔件。正电极包括活性材料和具有第一氧化还原电位的电子和离子传导性固体材料。负电极包括活性材料和具有与第一氧化还原电位不同的第二氧化还原电位的电子和离子传导性固体材料。

根据一个或多个实施例，分隔件可以是用于在电极之间传导离子的无孔分隔件。固体材料可包括离子传导性颗粒和电子传导性颗粒的混合物，所述混合物与活性材料颗粒接触以贯穿所述电极中的至少一个电极形成离子和电子电荷载流子的单独传导性网状结构。正电极和负电极中的至少一者中的固体材料可以是掺杂的锂镧锆氧化物(LLZO)、钙钛矿或NaSICON化合物。正电极和负电极可以具有不同的工作电压，并且第一传导率和第二传导率可以分别对应于各个电极的工作电压。

根据一个实施例，用于固态电池的电极包括集电器、活性材料颗粒，和在所述集电器上并围绕所述活性材料颗粒的固体传导性材料。所述固体传导性材料是电子传导性和离子传导性的。

根据一个或多个实施例，固体传导性材料可以是具有混合的离子传导性和电子传导性的均质材料。固体传导性材料可以是单独的离子传导性颗粒和电子传导性颗粒的异质复合物，所述异质复合物形成充当离子电子混合导体的单一部件。固体传导性材料可以是电子掺杂的锂镧锆氧化物(LLZO)、钙钛矿或NaSICON化合物。在电极中，固体传导性材料可以是无氧化还原活性的。固体传导性材料可以涂覆在活性材料颗粒上。

附图说明

图1示出了根据一个实施例的电化学电池的示意性截面图。

图2示出了根据一个实施例的电化学电池的电极的示意性截面图。

图3示出了根据一个实施例的电化学电池的示意性截面图。

具体实施方式