[发明专利]全固态电池组

说明书

本发明涉及一种全固态电池组，其包括阴极、阳极和固体电解质层。所述固体电解质层可包括第一固体电解质和第二固体电解质，所述第一固体电解质的离子电导率为大于约5×10^‑3S/cm至约1×10^‑1S/cm，所述第二固体电解质的离子电导率为大于约5×10^‑4S/cm至约1×10^‑2S/cm。

技术领域

本发明涉及全固态电池组。全固态电池组可以具有增加的功率输出，并且可以减少全固态电池组中固体电解质层的变形。

背景技术

尽管锂蓄电池组主要应用于诸如移动设备或手提电脑的小型设备领域，但是近来对其的研究正在扩展到包括中型至大型设备的领域，特别是在需要高功率输出的领域，例如能量存储系统(ESS)，电动车辆(EV)等。

在这种中型至大型锂蓄电池组的情况下，与小型电池组不同，操作条件(例如温度，冲击等)不仅可能苛刻，而且对于中型至大型电池组，还应充分满足诸如能量密度、功率输出、充电状态(SOC)/健康状态(SOH)的估算容易度等因素。

使用现有液体电解质的锂离子电池组通常包括含有可燃有机溶剂的电解质溶液，在电池不受控制地暴露于各种环境和外部冲击的情况下，这可能导致严重的安全问题。

为了克服使用这种液体电解质的常规锂离子电池组的各种材料特性的限制，可以应用使用固体电解质的全固态电池组。然而，作为全固态电池组的关键材料的固体电解质主要包括硫化物基化合物，其与大气湿气高度反应，使其难以如在常规方法中那样在环境气氛中处理。

发明内容

在优选的方面，本发明旨在提供一种全固态电池组，其可以表现出增加的功率输出和减少的固体电解质层的变形。

如本文所述的术语“全固态电池”或“全固态电池组”是指仅包括固体或基本上固态的组分(例如固态电极(例如阳极和阴极)和固体电解质)的电池或电池组。因此，在优选的方面，全固态电池不包括流体和/或可流动的电解质组分作为材料或组分。

在一个方面，本发明提供一种全固态电池组，其可包括阴极、阳极和设置在阴极和阳极之间的固体电解质层。优选地，固体电解质层可包括第一固体电解质和第二固体电解质，所述第一固体电解质的离子电导率为大于约5×10^-3S/cm至1×10^-1S/cm，所述第二固体电解质的离子电导率为大于约5×10^-4S/cm至1×10^-2S/cm。

第一固体电解质可以是结晶硫化物固体电解质。第一固体电解质可以适当地包括选自Li-Ge-P-S、Li-Si-P-S-Cl、Li-P-S-Cl、Li-P-S-Br和Li-P-S-Br-Cl中的至少一种。

如本文所用的术语“结晶硫化物”是指含有硫的化合物，其可以在其晶体形式中表现出高对称性，与金属(例如，Li、Fe、Cu、Ni、Co、Ag、Mg、Zn、Na、Ge等)和/或非金属(例如，P、卤素、Si等)，通过共价键或离子键结合。在某些优选的方面，结晶硫化物可以包括至少Li，使得结晶硫化物可以具有作为固态的基本离子电导率，例如，大于约1×10^-3S/cm，或特别是约5×10^-3S/cm。例如，结晶硫化物可以是全固态电池组中的固体电解质。