[发明专利]自充电和/或自循环的电化学单元

权利要求书

1.一种电化学单元，包括:

固体玻璃电解质，其含有偶极子和通过电解质传导的碱金属工作离子；

具有有效阳极化学势μA的阳极；和

具有有效阴极化学势μC的阴极，

其中，在电化学单元的初始充电或放电之前，阴极和阳极之一或两者基本没有所述工作离子，

其中，在初始充电或放电之前的开路中，由于μ_A和μ_C之间的差值，在固体玻璃电解质和阳极之间的界面以及固体玻璃电解质和阴极之间的界面中之一或两者处形成双电层电容器。

2.如权利要求1所述的电化学单元，其中，阴极和阳极中的至少一个或两者包含金属。

3.如权利要求1所述的电化学单元，其中，在电化学单元的初始充电或放电之前，阴极和阳极均基本没有所述工作离子。

4.如权利要求1所述的电化学单元，其中，阴极和阳极中之一是金属，并且另一包含半导体。

5.如权利要求1所述的电化学单元，其中，阴极和阳极之一或两者包含确定其有效化学势的颗粒继电器或催化剂分子。

6.如权利要求1所述的电化学单元，其中，所述工作离子是：锂离子(LI⁺)、钠离子(Na⁺)、钾离子(K⁺)、镁离子(Mg²⁺)、铝离子(Al³⁺)，或它们的任意组合。

7.如权利要求1所述的电化学单元，其中，所述偶极子具有通式A_yX_z或通式A_y-1X_z^-q，A是Li、Na、K、Mg和/或Al，X是S和/或O，0<z≤3，y足以保证通式A_yX_z的偶极子的电荷中性、或者足以保证通式A_y-1X_z^-q的偶极子的-q电荷，并且1≤q≤3。

8.如权利要求1所述的电化学单元，其中，所述偶极子包含至多50wt％的偶极添加剂。

9.如权利要求8所述的电化学单元，其中，偶极添加剂包括具有通式A_yX_z或通式A_y-1X_z^-q的化合物中的一个或其组合，其中，A是Li、Na、K、Mg和/或Al，X是S、O、Si和/或OH，0<z≤3，y足以保证通式A_yX_z的偶极添加剂的电荷中性、或者足以保证通式A_y-1X_z^-q的偶极添加剂的-q电荷，并且1≤q≤3。

10.如权利要求1所述的电化学单元，其中，电化学单元具有至少一千次循环的循环寿命。

11.如权利要求1所述的电化学单元，其中，在关闭电化学单元开路时，电化学单元在未曾从外部电源接收能量的情况下呈现出放电电流。

12.如权利要求1所述的电化学单元，其中，电化学单元在由外部恒压器施加固定控制电流时呈现充电或放电电流和/或电压的自循环分量。

13.如权利要求1所述的电化学单元，其中，电化学单元在充电期间可逆地以无枝晶的方式将工作离子镀覆到阳极上。

14.如权利要求1所述的电化学单元，其中，电化学单元呈现出自充电而无需充电控制电流。