[發明專利]Li離子導電硫系玻璃的玻璃質固體電解質片材及相關結構、電芯和方法

有效

• 申請號: 201580075233.0
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN107258031B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: S·J·威士高;Y·S·尼蒙;L·C·德約格;B·D·卡茨;V·尼蒙
• 申請（專利權）人: 高級聚合電池公司
• 主分類號: H01M10/052
• 分類號: H01M10/052;H01M10/056;H01M10/0562
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 龐東成;龔澤亮

1.一種獨立式Li離子導電性固體電解質隔板，其包含：

自立式基本上非晶形固體電解質壁結構體，其為致密的、無機的且具有高Li離子導電性，所述壁結構體包含：

i)連續Li離子導電無機非晶形材料相，其具有的室溫Li離子電導率≥10^-5S/cm；

ii)相對的第一和第二主側和相連表面；和

iii)在相對的主側表面之間延伸的沒有連續晶粒邊界和粉末顆粒邊界的微結構體；

其中，所述無機非晶形材料相是Li離子導電硫系玻璃，其具有

作為所述玻璃的構成元素的S(硫)和Li(鋰)；以及

選自由P(磷)、B(硼)、Ge(鍺)和Si(硅)組成的組中的所述玻璃的至少一種其他構成元素；

其中，所述壁結構體是所述Li離子導電硫系玻璃的自立式玻璃質片材；并且

其中，所述玻璃質片材的第一和第二主側基本上沒有表面微孔。

2.如權利要求1所述的獨立式Li離子導電性固體電解質隔板，其中，在第一和第二主側表面之間測得的所述硫系玻璃的玻璃質片材的室溫面比電阻(ASR)≤100Ω-cm²。

3.如權利要求1所述的獨立式Li離子導電性固體電解質隔板，其中，所述玻璃質片材的面積為至少10cm²。

4.如權利要求1所述的獨立式Li離子導電性固體電解質隔板，其中，所述玻璃質片材的面積為至少100cm²。

5.如權利要求1所述的獨立式Li離子導電性固體電解質隔板，其中，所述玻璃質片材具有基本上平行的縱向邊緣。

6.如權利要求5所述的獨立式Li離子導電性固體電解質隔板，其中，所述玻璃質片材的長度為至少25cm。

7.如權利要求5所述的獨立式Li離子導電性固體電解質隔板，其中，所述玻璃質片材的長度為至少50cm。

8.如權利要求3所述的獨立式Li離子導電性固體電解質隔板，其中，所述玻璃質片材的長度(l)與寬度(w)的面積長寬比(l/w)不小于10，所述片材寬度(w)不小于1cm。

9.如權利要求1所述的獨立式Li離子導電性固體電解質隔板，其中，所述硫系玻璃的玻璃質片材具有不超過100μm的均勻厚度。

10.如權利要求1所述的獨立式Li離子導電性固體電解質隔板，其中，所述硫系玻璃的玻璃穩定性因子{T_x-T_g}為不超過50℃。

11.如權利要求10所述的獨立式Li離子導電性固體電解質隔板，其中，所述硫系玻璃的玻璃質片材基本沒有結晶相。

12.如權利要求1所述的獨立式Li離子導電性固體電解質隔板，其中，所述硫系玻璃的致密的玻璃質片材對于在制造、儲存和/或工作期間與其接觸的液體是基本上不透的。

13.如權利要求1所述的獨立式Li離子導電性固體電解質隔板，其中，第一主側包含液體狀表面。

14.如權利要求13所述的獨立式Li離子導電性固體電解質隔板，其中，液體狀的第一主側表面沒有瑕疵深度延伸(Γ)超過5μm的瑕疵。

15.如權利要求14所述的獨立式Li離子導電性固體電解質隔板，其中，液體狀的第一主側表面沒有瑕疵深度延伸(Γ)大于片材厚度的1％的瑕疵。

16.如權利要求13所述的獨立式Li離子導電性固體電解質隔板，其中，液體狀的第一主側表面的特征在于具有大于1mA/cm²的閾值電流密度。