[发明专利]含锂沉淀的全固态电池

说明书

本发明涉及含锂沉淀的全固态电池。具体地，本发明涉及一种全固态电池，包括：阴极集电器层，设置在阴极集电器层上的第一层，并且第一层包含选自颗粒状碳材料、纤维状碳材料及它们的组合中的至少一种；设置在第一层和阴极集电器层之间的第二层，并且第二层包含具有层状结构的碳材料；设置在第一层上的电解质层；以及设置在电解质层上的复合阳极层。

技术领域

本公开涉及具有包含锂沉淀的无阳极结构的全固态电池。

背景技术

全固态电池包括三层层压板，该三层层压板包括结合到阳极集电器(集电体)的阳极复合层，结合到阴极集电器的阴极复合层以及设置在阳极复合层和阴极复合层之间的固体电解质。

通常，通过混合活性材料和固体电解质来形成全固态电池的阴极复合层以确保离子电导率。由于固体电解质的比重大于液体电解质的比重，因此如上所述的常规全固态电池的能量密度低于锂离子电池的能量密度。

为了提高全固态电池的能量密度，已经进行了以使用锂金属作为阴极为目标的研究。然而，存在诸如界面结合、枝晶生长、成本以及难以实现大面积的问题。

近来，还研究了一种存储-无阳极类型的研究，其中去除全固态电池的阴极并将锂直接沉淀在阴极集电器上。然而，上述电池具有的问题在于，由于锂的不均匀沉淀，不可逆反应的程度逐渐增加，因此耐久性非常差。

本背景技术部分中包括的信息仅用于增强对本公开的一般背景的理解，并且不被视为对该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。

发明内容

本公开的目的是提供一种具有新结构的全固态电池，其特征在于与常规的无阳极类型全固态电池相比具有改善的耐久性。

本公开的另一个目的是提供一种具有良好的耐久性和高能量密度的全固态电池。

本公开的目的不限于上述目的。根据以下描述，本公开的目的将变得更加显而易见，并且将通过权利要求中描述的手段及它们的组合来实现。

根据本公开的实施方案的全固态电池包括：阴极集电器层；设置在阴极集电器层上的第一层，并且第一层包含选自颗粒状碳材料、纤维状碳材料及它们的组合中的至少一种；布置在第一层和阴极集电器层之间的第二层，并且第二层包含具有层状结构的碳材料；设置在第一层上的电解质层；以及设置在电解质层上的复合阳极层。

第一层可以是多孔的。

颗粒状碳材料可包括选自炭黑、石墨化碳、非石墨化碳及它们的组合中的至少一种。

颗粒状碳材料可具有0.01至5μm的粒度(D50)。

纤维状碳材料可包括选自碳纳米纤维、碳纳米管、气相生长碳纤维及它们的组合中的至少一种。

碳纤维材料可具有0.01至5μm的直径。

第一层可具有3至30μm的厚度。

第一层可以进一步包括能够与锂形成合金的粉末状金属。

金属可包括选自铝(Al)、锌(Zn)、铟(In)、银(Ag)、金(Au)、镁(Mg)、硅(Si)、铋(Bi)、锗(Ge)、铂(Pt)、锑(Sb)及它们的组合中的至少一种。

金属可具有0.01至5μm的粒度(D50)。

具有层状结构的碳材料可包括选自石墨、具有层状结构的石墨烯及它们的组合中的至少一种。

在全固态电池中，在充电期间，锂沉淀可以插入在具有层状结构的碳材料的层之间。

在全固态电池中，第二层可以比第一层更薄。

第二层可以具有0.5至5μm的厚度。