[发明专利]陶瓷-聚合物复合单离子导电薄膜电解质

权利要求书

1.一种电池单元，包括：

正电极；

负电极；以及

被设置在所述正电极与所述负电极之间的至少一个薄膜复合电解质结构，所述电解质结构包括：

限定厚度的第一侧和第二侧，

从所述第一侧延伸到所述第二侧的非导电有机相部分，以及

分散贯穿所述非导电有机相部分的多个离子导电无机相结构，所述多个离子导电无机相结构中的每一个跨越所述厚度，使得所述多个离子导电无机相结构中每一个的第一部分被暴露在所述第一侧上，并且所述多个离子导电无机相结构中每一个的第二部分被暴露在所述第二侧上，所述多个离子导电无机相结构中的每一个与所述非导电有机相部分限定相应界面，其中所述相应界面中的每一个包括离子键和共价键中至少一个的未断链，以便将所述非导电有机相部分稳固地附着到所述多个离子导电无机相结构中的每一个，

所述多个离子导电无机相结构中的每一个由玻璃陶瓷材料形成，

所述多个离子导电无机相结构中的每一个结构包括被设置在所述结构的一表面上的第一附着力促进剂的第一层以及被接枝在所述第一层上的第二附着力促进剂，

所述玻璃陶瓷材料是磷酸锂铝钛硅，

所述第一附着力促进剂是二氧化硅，并且

所述第二附着力促进剂是具有三氯-硅烷侧基或三甲氧基-硅烷侧基中的一个的聚硅氧烷。

2.根据权利要求1所述的电池单元，进一步包括被设置在所述正电极与所述负电极之间的分离器，所述电解质结构被设置在所述分离器与所述负电极之间。

3.根据权利要求2所述的电池单元，其中所述负电极由锂金属形成，并且其中所述电解质结构被配置成在至少0.l mA/cm²的电流密度下抵抗枝晶渗透。

4.根据权利要求1所述的电池单元，进一步包括被设置在所述正电极与所述负电极之间的分离器，所述电解质结构被设置在所述分离器与所述正电极之间。

5.根据权利要求1所述的电池单元，进一步包括液体电解质、胶体电解质以及聚合物电解质中的一个，其中所述电解质结构被配置成调制在液体电解质、胶体电解质以及聚合物电解质中的一个中的盐浓度梯度。

6.根据权利要求1所述的电池单元，其中所述电池单元是两隔室电池单元，其具有在第一隔室中的阳极液和在第二隔室中的阴极液，所述电解质结构被配置成将所述阳极液与所述阴极液自彼此分离。

7.根据权利要求1所述的电池单元，其中所述电解质结构形成独立的柔性膜，其具有大于0.8的迁移数。

8.根据权利要求1所述的电池单元，其中所述电解质结构具有至少1E-5S/cm的平均离子导电率。

9.一种复合电解质结构，包括：

限定厚度的第一侧和第二侧，

从所述第一侧延伸到所述第二侧的非导电有机相部分；以及

分散贯穿所述非导电有机相部分的多个离子导电无机相结构，所述多个离子导电无机相结构中的每一个跨越所述厚度，使得所述多个离子导电无机相结构中每一个的第一部分被暴露在所述第一侧上，并且所述多个离子导电无机相结构中每一个的第二部分被暴露在所述第二侧上，所述多个离子导电无机相结构中的每一个与所述非导电有机相部分限定相应界面，其中所述相应界面中的每一个包括离子键和共价键中至少一个的未断链，以便将所述非导电有机相部分稳固地附着到所述多个离子导电无机相结构中的每一个，

所述多个离子导电无机相结构中的每一个由单晶材料形成，所述结构各自包括被设置在所述结构的一表面上的第一附着力促进剂的第一层以及被设置在所述第一层上的第二附着力促进剂的第二层，

所述单晶材料是锂镧锆氧化物，

所述第一附着力促进剂是二氧化硅，

所述第二附着力促进剂是3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，并且

所述非导电有机相部分是紫外可固化的丙烯酸酯单体。