[发明专利]用于可充电锂电池的固态聚合物基质电解质(PME)以及用其制造的电池

说明书

提供一种可充电锂电池。电池包括：阳极，包括阳极黏合剂聚合物和阳极活性材料；阴极，包括阴极黏合剂聚合物和阴极活性材料；以及聚合物基质电解质(PME)，包括电解质聚合物，锂盐，和电解质溶剂。聚合物基质电解质位于阳极和阴极之间并直接接触阳极和阴极以形成电池单元。聚合物基质电解质互穿到相邻的阳极和阴极中以形成一个整体结构。

相关专利申请交叉引用

本申请要求与2018年8月8日提交的美国临时专利申请号62/715,829的优先权，其公开在此全文并入本文。

背景

技术领域

本申请笼统地涉及锂电池技术，尤其涉及用于可充电锂电池的改进的固体电解质和由其制成的电池。

技术背景

锂电池技术是深入研究的主题。新研究寻求改进的主要电池特性为尺寸，重量，能量密度，容量，较低的自放电率(self-discharge rates)，成本，快速充电，以及环境安全。目标是简化制造技术并改善层间黏合，以生产一种干电池，其体积小，重量轻，使用寿命长，具有更大的能量密度，含有很少或不含在被丢弃时可能进入环境的有毒化合物。锂电池可用于许多应用，例如移动电话，智能卡(smart cards)，计算器，便携式计算机，和电子设备的电源。锂电池还可以用于混合动力电动车辆(HEV)和电池电动车辆(EV)。

因此，仍然需要具有改进的特性，包括能量密度，容量，较低的自放电率，成本，快速充电，和环境安全性的锂电池。

发明内容

提供一种可充电锂电池，包括：

阳极，包括阳极黏合剂聚合物基质电解质(PME)和阳极活性材料；

阴极，包括阴极黏合剂聚合物基质电解质(PME)和阴极活性材料；以及

聚合物基质电解质(PME)，其至少包括电解质聚合物，锂盐，和电解质溶剂或塑化剂(plasticizer)；

其中所述聚合物基质电解质在所述阳极和所述阴极之间并直接接触所述阳极和阴极以形成电池单元；以及

其中所述聚合物基质电解质互穿(interpenetrates)到相邻的阳极和阴极中以形成整体结构。

本文中阐述了本案的这些和其他特征。

附图简要说明

本领域技术人员将理解，下文描述的附图仅用于说明目的。附图不旨在以任何方式限制本案的范围。

图1是根据本发明的电池的透视图。

图2是图1沿II-II线截取的电池的横截面图。

图3显示根据本发明的一个实施例的用于形成可即用于封装的电化学双电池(electrochemical bi-cell)的组装方法。

图4A显示用于电池的电极的示意图，该电池包括电极活性材料颗粒和分散在聚合物基质电解质(PME)中的导电添加剂颗粒，该聚合物基质电解质包含锂盐，聚合物，和用于锂盐的溶剂或塑化剂。

图4B是示意图，显示如图4A所示的电极，与不具有电极活性材料和导电添加剂的聚合物基质电解质(PME)的间隔物层结合(integrated)。

图4C是示意图，显示图4B的电极/间隔物组件，与用于电池的第二电极结合，其中所述第二电极包括分散在聚合物基质电解质(PME)中的导电添加剂颗粒和电极活性材料的颗粒，该聚合物基质电解质包括锂盐，聚合物，和用于锂盐的溶剂或塑化剂。

图4D是示意图，显示图4B的电极/间隔物组件，与活性金属电极层结合。