【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及包含固态电解质的电池组电池和电池组。
技术介绍
1、近年来，用于各种需要电池组的设备(例如移动电话、无线家用电器以及电动汽车和自行车)的电池组的开发和改进已成为重要的研究和感兴趣的领域。特别地，通过开发更小、更轻、寿命更长的电池组，二次电池组领域正在不断发展。
2、根据这些最近的发展，以锂金属作为活性材料的锂二次电池组引起了人们的关注。已知锂金属具有低氧化还原电位(-3.045v，与标准氢电极相比)以及高重量能量密度(3860mah/g)的特点，这使得锂金属成为一种令人感兴趣的负极(阳极)材料。
3、已知通过将锂箔附接到阳极集流体来使用锂金属作为负极。然而，由于锂是碱金属，由于其高反应性，其与水和氧气发生反应。其缺点是这样的电池组被认为是不安全的，因为例如泄漏到环境中时存在爆炸的风险。锂箔的处理也很危险。
4、此外，当锂金属暴露于大气中时，通常由于氧化而形成氧化物层。这样的氧化物层往往充当绝缘体，从而增加电阻并因此降低电池组的性能。
5、为了解决这个问题，已经开发了无阳极电池组电池。这样的电池组电池通常仅包括阳极集流体，并且在电池组的首次充电期间在阳极集流体上原位形成(沉积)作为阳极的锂层。
6、us2016/0261000公开了一种无阳极可再充电电池组，其包括阳极集流体、隔离件和阴极。该电池组还包括液体电解质，该液体电解质包含溶解在非水性溶剂、溶剂混合物或聚合物中的含有活性金属阳离子(例如锂离子)的盐或盐混合物。隔离件可以注入电解质。在电池组充电期间，在
7、上述电解质的缺点是电解质是液体，这可能导致电解质从电池组中泄漏，导致功能损失。另一个缺点是金属(例如锂)离子可能与溶剂相互作用，从而减少可用于阳极层原位沉积以及电池组充电和放电的离子量。
8、us2020/0203757公开了一种锂二次电池组，其包括正极、负极集流体、插入电极之间的隔离件和电解质。电解质是凝胶聚合物电解质并且可以交联。凝胶聚合物电解质包含聚合物基质和溶解在有机溶剂中的锂盐。充电期间，在负极集流体上原位形成锂金属层。
9、凝胶聚合物电解质的缺点是已知其锂离子电导率低，例如通常小于1ms/cm。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服一个或多个前述缺点。本专利技术的目的是提供与现有技术的电池组电池相比具有改进的功能的电池组电池。
2、目的是提供能够耐受多次充电/放电循环并且表现出优异的电导率的电池组电池。
3、根据本专利技术的第一方面，提供了如所附权利要求中阐述的电池组电池。
4、电池组电池包括阴极集流体、阴极、固态电解质和阳极集流体或电子导体。
5、阴极集流体可以是本领域已知的任何阴极集流体。例如，阴极集流体可包含铝或基本上由铝组成。
6、有利地，阴极包含活性材料。有利地，活性材料包含碱金属、碱土金属或周期表第ib族、第iib族或第iiia族的金属中的一种或多种或基本上由其组成。
7、有利地，阴极还包含电子导电化合物。电子导电化合物可以是本领域已知的任何导电化合物。
8、有利地，阴极还包含粘合剂。粘合剂可以是本领域已知的任何粘合剂。
9、有利地，固态电解质包含非水性溶剂、铝基卤化化合物a1xn和/或其聚合形式、金属盐和双(氟磺酰)亚胺(fsi)阴离子。
10、有利地，金属盐是碱金属、碱土金属或周期表第ib族、第iib族或第iiia族金属的金属盐。有利地，金属盐的金属是锂、钠、镁、铝、锌或银。换句话说，金属盐有利地是锂盐、钠盐、镁盐、铝盐、锌盐或银盐。
11、金属盐的金属可以与阴极中包含的金属相同或不同。当固态电解质(sse)包含两种或更多种金属盐时，其金属可以相同或不同，并且可以与阴极中包含的金属相同或不同。例如但不限于此，sse可以包含两种锂盐，或者锂盐和镁盐的组合。
12、有利地，并且如已知的，金属盐包含阴离子。如已知的，金属盐有利地还包含阳离子。有利地，阳离子是金属盐的金属阳离子。例如，当金属盐为锂盐时，阳离子为锂阳离子(li+)。
13、固态电解质还包含铝基卤化化合物a1xn和/或其聚合形式，其中x是卤素原子。有利地，n为1至6，例如1至3。有利地，x是氯、溴或碘，优选氯。有利地，a1xn的聚合形式是(alxn)m，其中m等于或大于2。
14、有利地，x是氯并且n是3，并且铝基卤化化合物是alcl3。有利地，x是氯，n是3并且m等于或大于2，并且铝基卤化化合物的聚合形式是(alcl3)m。
15、固态电解质还包含双(氟磺酰)亚胺(fsi)阴离子。本专利技术人惊奇地发现，sse中fsi阴离子的存在允许维持包含铝基卤化化合物alxn和/或其聚合形式的电解质的固态性质。
16、有利地并且根据本公开的电池组电池的固态电解质的第一实施方案，金属盐的阴离子是fsi。例如，当金属盐的金属是锂(li)时，金属盐有利地是lifsi。
17、当第一实施方案的sse包含至少一种另外的金属盐时，该至少一种另外的金属盐的阴离子有利地是fsi、双(三氟甲)磺酰亚胺(tfsi)、二氰胺(dca)、高氯酸根(clo4)、四氯铝酸根(alcl4)、二氟双(草酸)硼酸根(dfob)或六氟磷酸根(pf6)。其它实例包括但不限于二氟双(草酸)磷酸根(dfbop)、四氟硼酸根(bf4)、六氟砷酸根(asf6)、四氯铝酸根(alcl4)、三氟甲磺酸根(cf3so3)和(氟甲基磺酰基)(三氟甲基磺酰)亚胺(ftfsi)。例如，sse可包含两种具有不同阳离子且均具有fsi作为阴离子的金属盐，例如lifsi和nafsi。
18、有利地，当金属盐或两种或更多种金属盐中的至少一种的阴离子是fsi时，一种或多种非水性溶剂选自腈、醚、酯、碳酸酯、砜、酰胺和离子液体。一种或多种非水性溶剂的优选实例包括乙腈、二甲氧基乙烷和离子液体，但不限于此。进一步的实例包括碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、四氢呋喃、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、2-甲基四氢呋喃、1，3-二氧戊环、四甲基砜(环丁砜)和二甲基砜(dmso2)。
19、本领域已知离子液体是在中等温度下为液体形式的盐，而不需要将盐溶解在另一种溶剂中。离子液体通常由离子(阳离子和阴离子)组成。有利地，当非水性溶剂是离子液体时，其包含有机阳离子和无机或有机阴离子。
20、有利地并且根据本公开的电池组电池的固态电解质的第二实施方案，非水性溶剂是离子液体，其中离子液体的阴离子是fsi。
21、当根据第二实施方案的sse包含至少一种另外的非水性溶剂时，该至少一种另外的非水性溶剂有利地选自腈、醚、酯、碳酸酯、砜、酰胺和离子液体。至少一种另外的非水性溶剂的优选实例包括乙腈、二甲氧基乙烷和离子液体。进一步的实例包括碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、四氢呋喃、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、2-甲基四氢呋喃、1，3-二氧戊环、四甲基砜和二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.电池组电池，其包括阴极集流体(1)、阴极(2)、固态电解质(3)，并且还包括阳极集流体(4)或电子导体(10)，
2.根据权利要求1所述的电池组电池，其中所述金属是锂、钠、镁、铝、锌或银。
3.根据权利要求1或2所述的电池组电池，其中X是氯并且n是3，并且所述铝基卤化化合物是AlCl3。
4.根据权利要求1或2所述的电池组电池，其中所述金属盐包含阴离子，其中所述金属盐的阴离子是FSI。
5.根据权利要求4所述的电池组电池，其还包含含有阴离子的至少一种另外的金属盐，其中所述至少一种另外的金属盐的阴离子是FSI、双(三氟甲)磺酰亚胺(TFSI)、二氰胺(DCA)、高氯酸根(ClO4)、二氟双(草酸)硼酸根(DFOB)或六氟磷酸根(PF6)。
6.根据权利要求4所述的电池组电池，其中所述非水性溶剂是乙腈、二甲氧基乙烷或离子液体。
7.根据权利要求1或2所述的电池组电池，其中所述非水性溶剂是包含阴离子的离子液体，其中所述离子液体的阴离子是FSI。
8.根据权利要求1或2所述的电池组电池，其还包括位于阴
9.根据权利要求1或2所述的电池组电池，其还包括阳极(12)。
10.根据权利要求9所述的电池组电池，其中所述阳极(12)包括金属层，所述金属层包含碱金属、碱土金属或者周期表第Ib族、第IIb族或第IIIa族的金属，或者其两种或更多种的组合。
11.根据权利要求9所述的电池组电池，其中所述阳极(12)包括嵌入电极或转化电极。
12.根据权利要求11所述的电池组电池，其中所述转化电极包含氧化物、氮化物、硫化物或其两种或更多种的组合。
13.根据权利要求1或2所述的电池组电池，其还包括设置在所述阴极(2)或当存在时的所述隔离件(5)与所述阳极集流体(4)或电子导体(10)或当存在时的阳极(12)之间的高表面积基材(6)，其中高表面积基材(6)的表面(7)的至少一部分接触阳极集流体(4)或电子导体(10)的表面或当存在时的阳极(12)的表面的至少一部分。
14.根据权利要求13所述的电池组电池，其包括电子导体(10)，还包括阳极引线延伸部(9)，其中所述电子导体(10)的表面的至少一部分接触所述阳极引线延伸部(9)的表面的至少一部分。
15.根据权利要求1或2所述的电池组电池，其中所述电池组电池是二次电池组细胞。
16.电池组，其包括x个根据前述权利要求中任一项所述的电池组电池的堆叠体，其中x为2至20。
...【技术特征摘要】
1.电池组电池，其包括阴极集流体(1)、阴极(2)、固态电解质(3)，并且还包括阳极集流体(4)或电子导体(10)，
2.根据权利要求1所述的电池组电池，其中所述金属是锂、钠、镁、铝、锌或银。
3.根据权利要求1或2所述的电池组电池，其中x是氯并且n是3，并且所述铝基卤化化合物是alcl3。
4.根据权利要求1或2所述的电池组电池，其中所述金属盐包含阴离子，其中所述金属盐的阴离子是fsi。
5.根据权利要求4所述的电池组电池，其还包含含有阴离子的至少一种另外的金属盐，其中所述至少一种另外的金属盐的阴离子是fsi、双(三氟甲)磺酰亚胺(tfsi)、二氰胺(dca)、高氯酸根(clo4)、二氟双(草酸)硼酸根(dfob)或六氟磷酸根(pf6)。
6.根据权利要求4所述的电池组电池，其中所述非水性溶剂是乙腈、二甲氧基乙烷或离子液体。
7.根据权利要求1或2所述的电池组电池，其中所述非水性溶剂是包含阴离子的离子液体，其中所述离子液体的阴离子是fsi。
8.根据权利要求1或2所述的电池组电池，其还包括位于阴极(2)和阳极集流体(4)或电子导体(10)之间的隔离件(5)。
9.根据权利要求1或2所述的电池组电池，其还包括阳极(12)。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：Y·梅坦，
申请(专利权)人：贝伦诺斯清洁电力控股有限公司，
类型：发明
国别省市：
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