[发明专利]含锂、磷、硫、碘的电解质和阴极电解液组成，用于电化学装置的电解质膜，及制备这些电解质和阴极电解液的退火方法

说明书

本发明提供了二次和/或牵引电池的电池组件。本发明描述了含有单片、单层、和双层固体硫化物基锂离子（Li⁺）导电阴极电解液或电解质的新型固态锂（Li）导电电解质。这些固态离子导体具有通过结晶和非结合键排列和/或键合的特定化学组成。本发明还提供了制备这些固态硫化物基锂离子导体的方法，包括新的退火方法。这些离子导体，例如，可用作再充电电池中的膜隔离物。

本申请要求2016年4月12日提交的美国临时专利申请号62/321,428、以及2015年12月4日提交的美国临时专利申请号62/263,409的优先权，其全部内容通过引用其整体并入本申请，用于所有目的。

发明背景

鉴于不可再生石油能源的消耗，要实现从当前能源经济向未来能源经济的转变，其中人类可持续性地生产、储存和消费可再生能源，需应对一系列技术挑战。关于汽车运输，特别是，在这些挑战中首要的是未满足可再生能源储存装置的需求，其作为内燃机的适宜替代品。可再充电电池和锂（Li）充电电池是，尤其是，汽车应用中内燃机的有用替代品，比如全电动和混合动力电动车，但传统可充电电池高昂的成本和有限的性能，仍然是阻碍电动汽车技术成为主流应用的主要障碍。固态可充电电池在很大程度上被期许为汽车行业的下一代电池，在很大程度上取决于这些电池可能增加的能量密度（体积上的和重量上的），相比于传统的基于液态电解质的电池。在这些固态电池中，包括锂金属的那些阳极被认为可达最高的能量密度，取决于任何阴极活性材料中的锂离子相对于锂金属中的锂存在最大差异电压。

在可充电Li离子电池中，在电池放电时Li⁺离子从负电极移动到正电极，和在充电时反向。电解质分离并电绝缘正电极和负电极，同时也提供Li⁺离子在电极间传导的通道。电解质也确保，在电池放电产生Li⁺离子(e.g., Li ↔ Li⁺ + e^-)的同时所产生的电子，通过平行于Li⁺ 离子传导通道的外部进行传导。因此，固态电池极其重要的组件是电解质和阴极电解液，电解质将正和负电极电隔离，以及阴极电解液与正极活性材料紧密混合以促进其中的离子电导率。在一些Li离子电池中，第三个重要组件是阳极电解液，其被层压在阳极材料（即负电极材料；例如锂金属）或与阳极材料（即负电极材料；例如锂金属）接触，以及在阳极电解液一侧上的阳极材料与阳极电解液另一侧上的固态电解质之间提供化学稳定屏障。然而，目前可用的电解质、阴极电解液和阳极电解液材料在包括锂金属阳极或4.2V以上运行的固态电池内，不足够稳定或者不适合使用。