[发明专利]用于基于锂金属的固态电池组的复合材料中间层及其制备方法

权利要求书

1.一种循环锂离子的固态电化学电池，所述电化学电池包括：

限定第一主表面的固态电解质；

限定第二主表面的负极；以及

界面层，所述界面层设置在所述固态电解质的所述第一主表面和所述固体电极的所述第二主表面之间，其中所述界面层包括设置在有机基质中的离子导体。

2.根据权利要求1所述的固态电化学电池，其中所述负极包含锂金属。

3.根据权利要求1所述的固态电化学电池，其中所述离子导体包括LiNO₃、Li₃PO₄、Li₃P、Li₂PO₂N (LIPON)、Li₃PS₄、Li₃ClO、LiF、Li₂S、Li₃N、ZnO、Al₂O₃、SnO₂、Au、Si、Ge、Mg、Al、In、聚环氧乙烷(PEO)、聚丙烯(PP)、1-丁基-3-甲基咪唑鎓-双(氟磺酰基)亚胺(BMIM-FSI)、颗粒石墨、乙炔黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯或其组合。

4.根据权利要求1所述的固态电化学电池，其中所述离子导体包括LiNO₃、Li₃PO₄或两者。

5.根据权利要求1所述的固态电化学电池，其中所述固态电解质包括Li_1+xAl_xGe_2-x(PO₄)₃其中0＜x＜1(LAGP)或Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃其中0＜x＜1且0＜y＜2(LATP)、Li_xLa_yTiO₃其中0＜x＜1且0＜y＜1(LLTO)、Li_2+2xZn_1-xGeO₄其中0＜x＜1 (LISICON)、Li₁₀GeP₂S₁₂(LGPS)、Li_3.25Ge_0.25P_0.75S₄、Li₄GeS₄、Li₆PS₅Cl、Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO)、Li₂PO₂N(LIPON)、或其组合。

6.根据权利要求1所述的固态电化学电池，其中所述固态电解质包括Li_1+xAl_xGe_2-x(PO₄)₃其中0＜x＜1(LAGP)。

7.根据权利要求1所述的固态电化学电池，其中所述界面层具有大于或等于约10 nm至小于或等于约500 nm的厚度。

8.根据权利要求1所述的固态电化学电池，其中所述界面层通过包括以下的方法形成：

制备包含离子导体前体、有机磷酸酯和非极性有机溶剂的混合物；

将所述混合物施加到所述负极；以及

从所述混合物中除去至少一部分非极性有机溶剂以形成界面层。

9.根据权利要求8所述的固态电化学电池，其中将所述混合物施加至所述负极约五(5)分钟至约十(十)小时的持续时间。

10.根据权利要求8所述的固态电化学电池，

其中所述离子导体前体包含LiNO₃，

其中所述有机磷酸酯包括磷酸三甲酯(TMP)、磷酸三乙酯、磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯、焦磷酸四乙酯和磷酸三(2-甲基苯基)酯，或其组合，并且

其中所述非极性有机溶剂包括乙醚、1,2-二甲氧基乙烷、1,4-二噁烷、四乙二醇二甲醚(TEGDME)、四氯化碳、苯、己烷、二氯甲烷或其组合。