[发明专利]固体电解质材料和用其制作的固态电池

说明书

固体电解质材料包含Li、T、X和A，其中T是P、As、Si、Ge、Al和B中的至少一种；X是一种或多种卤素或是N；A是S和Se中的一种或多种。所述固体电解质材料在用的X射线衍射测量中在17.8°±0.75°和19.2°±0.75°处具有峰并且可以包括玻璃陶瓷和/或混合晶相。

政府权利

本发明是在能源部合同编号DE-SC0013236下的政府支持下作出的。政府拥有本发明的某些权利

技术领域

本文所述的各种实施方案涉及以下领域：固态一次和二次电化学电池、电极和电极材料、电解质和电解质组合物以及制造和使用其的相应方法。

发明概述

在实施方案中，固体电解质材料包含Li、T、X和A，其中T是P、As、Si、Ge、Al和B中的至少一种；X是卤素或N；A是S和Se中的一种或多种。该固体电解质材料在用的X射线衍射测量中在2θ＝17.8°±0.75°和19.2°±0.75°处具有峰并且可以包括玻璃陶瓷和/或混合晶相。

附图说明

可以通过参考以下详细描述结合下文简要描述的附图来理解本公开内容。应当指出，出于解释清楚的目的，附图中的某些要素可能未按比例绘制。

图1是根据实施方案的锂固态电化学电池的示例性构造的示意性截面视图，所述锂固态电化学电池包含固体电极组合物。

图2是根据实施方案的生产固体电解质组合物的工艺的流程图。

图3是根据实施方案的通过图2中所示的方法生产的固体电解质组合物的X射线衍射测量图。

图4是根据实施方案的显示与现有技术固体电解质组合物相比使用本发明的固体电解质组合物的固态电化学电池的容量保持率改善的图。

所述实施方案的详细描述

在以下描述中，提供具体细节，以全面理解本发明的各实施方案。然而，一旦已经阅读并理解本说明书、其权利要求和附图，则本领域技术人员将理解，可以在不严格遵守本文所述的某些具体细节的情况下实施本发明的一些实施方案。另外，为了避免使本发明模糊，未详细公开在本文所述的各实施方案中得以应用的一些公知方法、工艺、设备和系统。

移动设备的数量和多样性的日益增加、混合动力/电动汽车的发展和物联网设备的开发正在推动对具有改善的可靠性、容量(Ah)、热特性、寿命和再充电性能的电池技术的更大需求。目前，虽然锂固态电池技术提供了安全性、封装效率上的潜在增加，并使新的高能化学品成为可能，但仍需要改进。

图1是包含本发明的电极组合物的锂固态电化学电池的示例性构造的示意性截面视图。锂固态电池100包括正极(集电器)110、正极活性材料层(阴极)120、固体电解质层130、负极活性材料层(阳极)140和负极(集电器)150。固体电解质层130可以形成于正极活性材料层120与负极活性材料层140之间。正极110电接触正极活性材料层120，并且负极150电接触负极活性材料层140。本文所述的固体电解质组合物可以形成正极活性材料层120、负极活性材料层140和固体电解质层130的部分。