【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有包含金属有机框架的阳极层的全固态电池。
技术介绍
1、如今，从汽车、如电力存储系统等大型设备到如移动电话、摄像机、笔记本电脑等小型设备均广泛使用二次电池。
2、随着二次电池的应用领域不断扩大，改善电池安全性和更高性能的需求不断增加。
3、锂二次电池是二次电池的一种，与镍锰电池或镍镉电池相比，具有能量密度高和单位面积容量大的优点。
4、然而，常规锂二次电池中使用的大多数电解质是液体电解质，例如有机溶剂等。因此，比如电解质泄漏以及由此引起的火灾风险的安全性问题不断被提出。
5、因此，最近在全固态电池中使用固体电解质作为电解质而不是液体电解质以提高锂二次电池的安全性的兴趣有所增加。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种包含电极层的全固态电池，其电极层包含金属有机框架(metal-organic framework，mof)。
2、在特定实施方式中，提供一种包含阳极(anode)层的全固态电池，其阳极层包含金属有机框架(mof)。适当地，阳极层包含固体电解质和金属有机框架(mof)。
3、一方面，全固态电池可以包含：1)阳极集流体；2)设置于阳极集流体上的阳极层；3)设置于阳极层上的固体电解质层；4)任选地，设置于固体电解质层上的阴极(cathode)层；5)任选地，设置于阴极层上的阴极集流体，其中阳极层可以包含固体电解质和金属有机框架(mof)。
4、固体电解质层可以包含硫化物类固体
5、在某些实施方式中，电池的固体电解质可以包含硫化物类固体电解质。固体电解质层可以包含硫化物类固体电解质。固体电解质可以与固体电解质层的固体电解质相同。
6、术语“金属有机框架”和“mof”在本文中根据其通常含义使用并且是指包括与有机配体配位的金属原子的组合物(例如，金属有机框架连接体(linker))。一方面，金属有机框架可以命名为通过配体连接的金属节点的周期性配位网络。有机配体(例如，金属有机框架连接体)、金属离子节点和任选的附加离子(例如，o2-)可以统称为二级构建(building)单元(sbu)。在实施方式中，sbu包括金属和金属有机框架连接体。在实施方式中，sbu包括金属离子节点。在实施方式中，金属有机框架包括一个或多个金属有机框架连接体，该连接体可相同或不同。
7、术语“金属有机框架连接体”或“配体”按照其在化学和mof化学中的通常含义使用，并且是指在mof中通过金属结合配体部分或金属结合原子的方式能够连接金属(例如，金属原子、sbu内的金属离子节点、金属离子节点)的有机配体。在实施方式中，金属有机框架连接体与一不同的金属有机框架连接体共价连接(如，直接或间接)。在实施方式中，第一金属有机框架连接体通过共价连接体部分(如，聚合物)与第二金属有机框架连接体共价连接。在实施方式中，第一金属有机框架连接体与一相同的第二金属有机框架连接体共价连接。在实施方式中，金属有机框架连接体是二价的。在实施方式中，金属有机框架连接体是取代的对苯二甲酸(terephthalic acid)。在实施方式中，金属有机框架连接体包括二位或多位金属结合配体部分。金属有机框架连接体已在美国专利no.7,196,210中报道。
8、在实施方式中，金属有机框架可以包含：金属离子；和与金属离子键合的有机配体。
9、在实施方式中，金属离子可以包括选自锂(li)、锰(mn)、镍(ni)、钴(co)、及其组合的至少一种金属的离子。
10、在实施方式中，有机配体可以包括选自1,4-苯二甲酸(1,4-benzenedicarboxylicacid，1,4-bdca)、2,6-萘二甲酸(2,6-naphthalenedicarboxylic acid，2,6-ndca)、鞣花酸(ellagic acid，ea)、1,4,5,8-萘四甲酸(1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid，1,4,5,8-ntca)、3,4,9,10-芘四羧酸(3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid，3,4,9,10-ptca)、联苯四甲酸(biphenyltetracarboxylic acid，bptc)、2,5-噻吩二羧酸(2,5-thiophenedicarboxylic acid，2,5-tpdc)、及其组合的至少一种。
11、在特定的方面，有机配体可以包含2,5-噻吩二羧酸(2,5-tpdc)，其显示提供显著的结果。见以下实施例。
12、在某些实施方式中，阳极层可以包含约30重量％至约55重量％的固体电解质和约45重量％至约70重量％的金属有机框架。阳极层可以包含大于约55重量％的固体电解质和小于约45重量％的mof。
13、在某些体系中，全固态电池还可以包含插入于阳极层和固体电解质层之间的锂层。
14、在某些体系中，锂层可以包含锂粉。
15、根据本专利技术，可以获得具有包含金属有机框架的阳极层的全固态电池。
16、根据本专利技术，可以获得初始库伦效率得到改善的全固态电池。
17、根据本专利技术，可以获得容量保持率得到改善的全固态电池。
18、在一些实施方式中，全固态电池包含阳极层，该阳极层包含固体电解质和金属有机框架(mof)；锂层设置于阳极层上；固体电解质层设置于锂层上；并且阴极层设置于固体电解质层上。
19、在一些实施方式中，全固态电池包含阳极层，该阳极层包含固体电解质和金属有机框架mof，该金属有机框架mof包含钴作为金属离子和2,5-噻吩二羧酸(2,5-tpdc)作为与所述金属离子键合的有机配体；锂层设置于阳极层上；固体电解质层设置于锂层上；阴极层设置于固体电解质层上。
20、本专利技术还提供一种包含本文所述的全固态电池的车辆。
21、本文使用的术语“全固态电池”包括或是指包括固态，如凝胶或聚合物(固化的)的电解质的可再充电电池(包括二次电池)，其可以包括离聚物和在电池的电极之间使离子迁移的其他电解组分。
22、本专利技术的其他实施方式在下文中公开。
23、本专利技术的效果不限于上述效果。应当理解，本专利技术的效果包括可以从以下说明书推断出的所有效果。
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1.一种全固态电池，其包含：
2.根据权利要求1所述的全固态电池，其中所述固体电解质包含硫化物类固体电解质。
3.根据权利要求1所述的全固态电池，其中所述固体电解质层包含硫化物类固体电解质。
4.根据权利要求1所述的全固态电池，其中所述固体电解质与所述固体电解质层的固体电解质相同。
5.根据权利要求1所述的全固态电池，其中所述MOF包含：
6.根据权利要求5所述的全固态电池，其中所述金属离子包含至少一种选自锂Li、锰Mn、镍Ni、钴Co、及其组合的金属的离子。
7.根据权利要求5所述的全固态电池，其中所述有机配体是杂环的。
8.根据权利要求5所述的全固态电池，其中所述有机配体包含选自1,4-苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、鞣花酸、1,4,5,8-萘四甲酸、3,4,9,10-芘四羧酸、联苯四甲酸、2,5-噻吩二羧酸、及其组合的至少一种。
9.根据权利要求5所述的全固态电池，其中所述有机配体包含2,5-噻吩二羧酸。
10.根据权利要求1所述的全固态电池，其中所述阳极层包含30重量％
11.根据权利要求1所述的全固态电池，其中所述阳极层包含大于55重量％的所述固体电解质和小于45重量％的所述MOF。
12.根据权利要求1所述的全固态电池，其中所述全固态电池还包含插入于所述阳极层和所述固体电解质层之间的锂层。
13.根据权利要求12所述的全固态电池，其中所述锂层包含锂粉末。
14.根据权利要求1所述的全固态电池，其中所述阳极层设置于阳极集流体上。
15.根据权利要求1所述的全固态电池，其中阴极集流体设置于所述阴极层上。
16.一种全固态电池，其包含：
17.一种全固态电池，其包含：
18.一种车辆，其包含权利要求1所述的全固态电池。
19.一种车辆，其包含权利要求16所述的全固态电池。
20.一种车辆，其包含权利要求17所述的全固态电池。
...【技术特征摘要】
1.一种全固态电池，其包含：
2.根据权利要求1所述的全固态电池，其中所述固体电解质包含硫化物类固体电解质。
3.根据权利要求1所述的全固态电池，其中所述固体电解质层包含硫化物类固体电解质。
4.根据权利要求1所述的全固态电池，其中所述固体电解质与所述固体电解质层的固体电解质相同。
5.根据权利要求1所述的全固态电池，其中所述mof包含：
6.根据权利要求5所述的全固态电池，其中所述金属离子包含至少一种选自锂li、锰mn、镍ni、钴co、及其组合的金属的离子。
7.根据权利要求5所述的全固态电池，其中所述有机配体是杂环的。
8.根据权利要求5所述的全固态电池，其中所述有机配体包含选自1,4-苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、鞣花酸、1,4,5,8-萘四甲酸、3,4,9,10-芘四羧酸、联苯四甲酸、2,5-噻吩二羧酸、及其组合的至少一种。
9.根据权利要求5所述的全固态电池，其中所述有机配体包含2,5-噻吩二羧酸。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：裴基润，孙参翼，金志永，朴宗爀，柳旻诸，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：
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