[发明专利]通过梯度组成引导固体电解质界面的生长

权利要求书

1.电池组电池，其包括：

正电极；

含锂金属的负电极；和

布置在负电极和正电极之间的电解质结构，所述电解质结构包括：

配置为接触负电极的第一面和与第一面隔开并面向正电极的第二面，第一面和第二面界定厚度，

毗邻第一面布置并朝第二面延伸的第一区域，第一区域具有电子绝缘的第一材料组合物，和

布置在第一区域和第二面之间的第二区域，第二区域具有不同于第一组合物的第二材料组合物，第一区域和第二区域在电解质结构的厚度上界定组成梯度。

2.权利要求1的电池组电池，其中通过梯度生长法在一个点连续制造所述电解质结构的组成梯度。

3.权利要求1的电池组电池，其中从第一区域的第一组合物到第二区域的第二组合物的过渡是平滑、连续和渐变的一种或多种。

4.权利要求1的电池组电池，其中从第一区域的第一组合物到第二区域的第二组合物的过渡是离散的。

5.权利要求1的电池组电池，其中所述电解质结构的第二面配置为接触正电极。

6.权利要求1的电池组电池，其进一步包括布置在电解质结构和正电极之间的辅助电解质，其中所述电解质结构的第二面配置为接触所述辅助电解质，并且其中所述辅助电解质的离子电导率大于或等于第二组合物的离子电导率。

7.权利要求6的电池组电池，其中所述辅助电解质是在聚烯烃隔膜的孔隙中的液体电解质、聚合物隔膜或陶瓷隔膜的一种。

8.权利要求6的电池组电池，其中所述电解质结构的厚度在第一面和第二面之间为1至5微米，并且其中所述辅助电解质在电解质结构和正电极之间具有10至20微米的厚度。

9.权利要求1的电池组电池，其中第一区域包括锂、磷、氧和氮的一种或多种。

10.权利要求1的电池组电池，其中：

所述电解质结构包括布置在第二区域和第二面之间的第三区域，第三区域具有不同于第一组合物和第二组合物的第三材料组合物，且

第一区域、第二区域和第三区域是互相堆叠并界定组成梯度的离散区域。

11.权利要求10的电池组电池，其中：

第一区域具有大约50纳米的厚度且第一组合物是电子绝缘玻璃，

第二组合物是离子电导率大于第一组合物的离子电导率的玻璃且

第三组合物的离子电导率大于第二组合物的离子电导率。

12.用于电池组电池的薄膜电解质结构，其包括：

配置为接触电池组电池的锂金属阳极的第一面和与第一面相对的第二面，第一面和第二面界定所述电解质结构的厚度；

毗邻第一面布置并朝第二面延伸的第一区域，第一区域具有配置为针对锂金属阳极而言稳定的第一材料组合物；和

布置在第一区域和第二面之间的第二区域，第二区域具有不同于第一组合物的第二材料组合物，第一区域和第二区域在电解质结构的厚度上界定组成梯度。

13.权利要求12的电解质结构，其中第一材料组合物是电子绝缘的，且第二材料组合物的电导率大于第一组合物的电导率。

14.权利要求12的电解质结构，其中所述组成梯度包括锂、硅、磷、硼、氧和氮的一种或多种。

15.权利要求12的电解质结构，其中第一区域包括锂、磷、氧和氮的一种或多种。

16.权利要求12的电解质结构，其中第一区域具有从第一面开始测量的500纳米或更小的第一厚度，并且其中所述电解质结构的厚度为5至25微米。