[發明專利]包括金屬薄膜涂層的用于全固態電池的負極及其制造方法

在審

• 申請號: 202111502386.2
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114628633A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 金容九;金潤星;金思欽;閔泓錫
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞株式會社
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M4/1395;H01M4/04;H01M10/052
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李靜

本發明涉及包括金屬薄膜涂層的用于全固態電池的負極及其制造方法。本發明的一個實施方式提供了一種用于全固態電池的負極，該負極包括負極集流體，以及設置在該負極集流體上的涂層，其中，該涂層是包含選自由堿土金屬、第4至9族過渡金屬、第13族金屬或它們的組合組成的組中的至少一種金屬的薄膜。

技術領域

本公開涉及包括金屬薄膜涂層的用于全固態電池的負極及其制造方法。

背景技術

因為環境問題，在各個國家正在努力從使用內燃機的車輛切換到電動車輛。目前最大的問題之一是高容量長壽命電池的開發。鋰離子電池在增加其容量方面具有局限性，并且由于使用易燃液體電解質而具有差的穩定性。

為了克服鋰離子電池的限制，對下一代電池諸如鋰空氣電池、鋰硫電池、全固態電池等的興趣正在增加。然而，由于內部副反應引起的劣化，鋰-空氣電池和鋰-硫電池并未表現出接近商業化所需水平的壽命特性。與使用液體電解質的其他電池不同，全固態電池使用固體電解質，因此不需要諸如分離器等的輔助材料，從能量密度的方面這是有利的。此外，由于不使用易燃液體電解質，穩定性高，并且不需要冷卻系統來減輕當使用電池時發生的溫度升高。

除了石墨之外，為了改善全固態電池的容量和壽命特性，正在考慮各種類型的負極，諸如鋰金屬、金屬箔/泡沫、碳纖維/管等。

發明內容

本公開涉及包括金屬薄膜涂層的用于全固態電池的負極和制造其的方法。特定實施方式涉及用于全固態電池的負極，包括負極集流體和薄膜涂層，薄膜涂層設置在負極集流體上并配置成包含選自堿土金屬、第4至9族過渡金屬、第13族金屬以及它們的組合組成的組中的至少一種，還涉及制造負極的方法。

因此，本公開的實施方式提供了用于全固態電池的負極，該負極具有能夠極大地增加能量密度的新結構。

本公開的另一個實施方式提供了用于具有改善的容量和壽命特性的全固態電池的負極。

本公開的實施方式不限于前述內容，并且通過以下描述將能夠清楚地理解并且通過在權利要求中描述的方式以及它們的組合來實現。

本公開的實施方式提供了用于全固態電池的負極，包括負極集流體和設置在負極集流體上的涂層，其中，涂層可以包含選自由堿土金屬、第4至9族過渡金屬、第13族金屬以及它們的組合組成的組中的至少一種。

負極集流體可以包含選自由鎳、不銹鋼以及它們的組合組成的組中的至少一種。

涂層可以包含選自由鎂(Mg)、鋁(Al)、銀(Ag)以及它們的組合組成的組中的至少一種。

涂層可以具有50nm至1,000nm的厚度。

當全固態電池充電時，涂層可以與鋰合金化。

本公開的另一個實施方式提供了全固態電池，包括正極、前文描述的負極以及設置在正極和負極之間的固體電解質層，其中可以將固體電解質層層壓以便使負極的涂層與固體電解質層接觸。

本公開的又一個實施方式提供了制造用于全固態電池的負極的方法，包括通過熱蒸發用包含選自由堿土金屬、第4至9族過渡金屬、第13族金屬以及它們的組合組成的組中的至少一種的源涂覆負極集流體來形成涂層。

涂層可以是包含選自由堿土金屬、第4至9族過渡金屬、第13族金屬以及它們的組合組成的組中的至少一種的薄膜。

根據本公開的實施方式，可以獲得通過顯著減小其體積和重量而賦予極大地增加的能量密度的全固態電池。

而且，根據本公開的實施方式，可以獲得具有高能量密度和改善的容量和壽命特性的全固態電池。

本公開的實施方式的效果不限于前述內容，并且應當理解為包括可從以下描述中合理地預期的所有效果。

附圖說明