[發明專利]離子導電復合電解質

有效

• 申請號: 201380053856.9
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN104995764B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: M·E·拜丁;J·L·布朗;K·A·芬克;A·V·加戈夫;C·W·坦納
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M10/056;H01M10/39;H01M8/02;H01M8/1016;H01M6/18;H01M10/0525
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 郭輝,沙永生

1.一種離子導電復合電解質，其包括路徑工程化的離子導電陶瓷電解質顆粒和固體聚合物基質，其中：

所述聚合物基質限定一對相對的主表面，在該主表面之間限定基質主體；

所述路徑工程化的顆粒特征在于各向異性晶體結構，其包括多個晶面；

在晶體結構與路徑工程化的顆粒的一個晶面相關的較佳的電導率方向H上的離子電導率大于晶體結構在與路徑工程化的顆粒的另一個晶面相關的降低的電導率方向L上的離子電導率；和

定制該路徑工程化的顆粒的尺寸并設置在聚合物基質中，從而大多數路徑工程化的顆粒沖破基質主體的兩個相對的主表面并在聚合物基質中取向，從而與降低的電導率方向L相比，較佳的電導率方向H更接近地對齊橫跨基質主體厚度的最小路徑長度x。

2.如權利要求1所述的離子導電復合電解質，其特征在于，晶體結構在較佳的電導率方向H上的離子電導率比晶體結構在降低的電導率方向L上的離子電導率大約一個數量級。

3.如權利要求1所述的離子導電復合電解質，其特征在于，

定制大多數的路徑工程化的顆粒的尺寸，從而路徑工程化的顆粒在較佳的電導率方向H上的尺寸小于路徑工程化的顆粒在降低的電導率方向L上的尺寸；和

所述路徑工程化的顆粒的各尺寸維度中的差異促進該路徑工程化的顆粒在固體聚合物基質中的自我對齊，其中，與降低的電導率方向L相比，較佳的電導率方向H更接近地對齊橫跨基質主體厚度的最小路徑長度x。

4.如權利要求1所述的離子導電復合電解質，其特征在于，

該路徑工程化的顆粒特征在于六方晶體結構；

六方晶體結構在存在于晶面內的較佳的電導率方向H上的離子電導率大于六方晶體結構在垂直于晶面的降低的電導率方向L上的離子電導率；和

使大多數路徑工程化的顆粒在聚合物基質中取向，從而與降低的電導率方向L相比，橫跨基質主體厚度的最小路徑長度x更接近地對齊較佳的電導率方向H。

5.如權利要求1所述的離子導電復合電解質，其特征在于，

該路徑工程化的顆粒特征在于六方晶體結構；

六方晶體結構在存在于晶面內的較佳的電導率方向H上的離子電導率大于六方晶體結構在垂直于晶面的降低的電導率方向L上的離子電導率；和

使基本上全部的路徑工程化的顆粒在聚合物基質中取向，從而與降低的電導率方向L相比，橫跨基質主體厚度的最小路徑長度x更接近地對齊較佳的電導率方向H。

6.如權利要求1所述的離子導電復合電解質，其特征在于，大多數沖破表面的路徑工程化的顆粒包括內部包含物和晶粒邊界，并在聚合物基質中取向以包括沖破橫截面，該沖破橫截面限定了不受沖破表面的路徑工程化的顆粒的次相包含物和晶粒邊界阻礙的穿過主體的線性離子導電路徑。

7.如權利要求1所述的離子導電復合電解質，其特征在于，

在各顆粒中，各沖破表面的路徑工程化的顆粒以體積計包括大多數單晶；

該大多數單晶不含晶粒邊界；和

各沖破表面的路徑工程化的顆粒的剩余體積包括不同晶體取向的主相包含物、次相包含物、孔或其組合。

8.如權利要求1所述的離子導電復合電解質，其特征在于，在基本上平行于基質主體主表面的方向上，晶粒邊界橫跨小于大多數沖破表面的路徑工程化的顆粒的沖破橫截面。

9.如權利要求1所述的離子導電復合電解質，其特征在于，大多數沖破表面的路徑工程化的顆粒包括內部包含物、晶粒邊界和封閉的孔，并在聚合物基質中取向以包括沖破橫截面，該沖破橫截面限定了不受沖破表面的路徑工程化的顆粒的次相包含物、晶粒邊界和封閉的孔阻礙的穿過主體的線性離子導電路徑。

10.如權利要求1所述的離子導電復合電解質，其特征在于，所述路徑工程化的顆粒包括離子導電陶瓷。

11.如權利要求1所述的離子導電復合電解質，其特征在于，所述路徑工程化的顆粒包括鋰離子導電陶瓷。

12.如權利要求11所述的離子導電復合電解質，其特征在于，所述鋰離子導電陶瓷包括磷酸鈦鋁鋰(LATP)或其衍生物。

13.如權利要求12所述的離子導電復合電解質，其特征在于，所述內部包含物包括磷酸鋁、二氧化鈦、氧化鋁或其組合的包含物。