[发明专利]用于能量存储装置的离子透过结构

权利要求书

1.一种电化学叠层，包括载流子离子、包含阳极活性材料层的阳极、包括阴极活性材料层的阴极、所述阳极和所述阴极之间的包括多孔介电材料和非水电解质的隔离体、以及位于所述隔离体和电极活性材料层之间的离子透过导体层，所述电极活性材料是所述阳极活性材料层或所述阴极活性材料层，其中一旦施加电流以在所述电化学叠层中存储能量或施加负载以给所述电化学叠层放电：(i)所述载流子离子在所述阳极和阴极活性材料层之间移动，并且当在所述阳极活性材料和阴极活性材料层之间移动时穿过所述离子透过导体层和隔离体，(ii)所述阳极活性材料层、所述阴极活性材料层和所述离子透过导体层每个具有电气电导，(iii)所述阳极活性材料层、所述阴极活性材料层、所述离子透过导体层和所述隔离体每个具有用于所述载流子离子的离子电导，(iv)所述离子透过导体层的所述离子电导对所述隔离体的所述离子电导的比率是至少0.5:1，(v)所述离子透过导体层的电气电导对所述电极活性材料层的电气电导的比率是至少100:1，以及(vi)所述离子透过导体层的所述电气电导对所述离子电导的比率至少是1000:1。

2.如权利要求1所述的电化学叠层，其中所述离子透过导体层位于所述隔离体和所述阳极活性材料层之间。

3.如权利要求1所述的电化学叠层，其中所述离子透过导体层位于所述隔离体和所述阴极活性材料层之间。

4.如权利要求1所述的电化学叠层，其中所述电化学叠层包括两个离子透过导体层，所述离子透过导体层中的一个位于所述隔离体和所述阳极之间，而所述离子透过导体层中的另一个位于所述隔离体和所述阴极之间。

5.如权利要求1所述的电化学叠层，其中所述阳极包括阳极集电体，所述阴极包括阴极集电体，以及所述离子透过导体层包括所述阳极集电体。

6.如权利要求1所述的电化学叠层，其中所述阳极包括阳极集电体，所述阴极包括阴极集电体，以及所述离子透过导体层包括所述阴极集电体。

7.如权利要求1所述的电化学叠层，其中所述阳极包括阳极集电体，所述阴极包括阴极集电体，以及所述电化学叠层包括两个离子透过导体层，所述离子透过导体层的一个位于所述隔离体和所述阳极活性材料之间并包括所述阳极集电体，以及所述离子透过导体层中的另一个位于所述隔离体和所述阴极活性材料之间并包括所述阴极集电体。

8.如权利要求1所述的电化学叠层，其中所述离子透过导体层包括多孔材料和非水电解质，且所述多孔材料是从由多孔金属和多孔金属合金组成的组中选择的。

9.如权利要求1所述的电化学叠层，其中所述离子透过导体层包括网孔或导线，所述网孔或导线包括金属或其合金。

10.如权利要求1所述的电化学叠层，其中所述离子透过导体层包括固态离子导体。

11.如权利要求1所述的电化学叠层，其中所述离子透过导体层包括多孔铜、多孔镍、铜或镍的多孔合金或其组合，具有范围为大约0.25到0.85的空隙率以及范围从300埃到大约3微米的厚度。

12.如权利要求1到11中的每项所述的电化学叠层，其中所述阳极活性材料层包括硅或其合金。

13.如权利要求12中每项所述的电化学叠层，其中所述硅是微结构化硅，具有为约0.15到约0.75的空隙体积分数。

14.一种二次电池，包括如权利要求1到13中任一项所述的电化学叠层。