[发明专利]用于锂金属固态电池的改性固态电解质

权利要求书

1.一种固态电池，其包括：

阴极；

包括锂金属的阳极；以及

在所述阴极与所述阳极之间的无机陶瓷多晶隔膜，所述隔膜包括离子传导体相的晶粒和在所述晶粒之间限定的晶界，所述晶界包含氧化剂，所述氧化剂被配置为

使所述锂金属氧化，所述锂金属经由在所述阳极上镀所述锂金属而产生的在所述晶界处的锂金属成核或沿着所述晶界的枝晶生长而与所述氧化剂接触，以形成电子绝缘相从而防止沿着所述晶界形成电子传导路径，以及

在所述锂金属氧化时部分地还原，以形成离子传导相从而促进沿着所述晶界的离子传导。

2.如权利要求1所述的固态电池，其中所述氧化剂是：具有组成MO、MO₂、M₂O或M₂O₃的二元金属氧化物，其中M是金属；或复杂过渡金属氧化物。

3.如权利要求1所述的固态电池，其中所述离子传导体相是：LLZO；具有式NaM₂(PO₄)₃的NASICON，其中M是阳离子；Li₅La₃M₂O₁₂，其中M是Ta或Nb；Li_3xLa_2/3-xTiO₃(LLTO)；在300℃下离子传导率为1.25×10^-1S/cm的LiSICON(锂超离子导体)；或者LiPON。

4.如权利要求1所述的固态电池，其中所述晶界是所述无机陶瓷多晶隔膜内的孔或空隙。

5.如权利要求1所述的固态电池，其中所述氧化剂在与锂金属接触之后在所述晶界中形成对于进一步的锂氧化还原反应是电化学稳定的产物。

6.如权利要求1所述的固态电池，其中所述氧化剂在与锂金属接触之后在所述晶界中形成离子传导产物。

7.一种固态电池，其包括：

阴极；

包括锂金属的阳极；以及

在所述阴极与所述阳极之间的无机陶瓷多晶隔膜，所述隔膜包括离子传导体相的晶粒和在所述晶粒之间限定的晶界，所述晶界包括用于防止沿着所述晶界的电子传导的电子绝缘边界相，以及用于促进沿着所述晶界的离子传导的离子传导相。

8.如权利要求7所述的固态电池，其中当锂金属经由在所述晶界处的成核或沿着所述晶界的所述锂金属的枝晶生长与氧化剂接触时，形成所述电子绝缘边界相。

9.如权利要求8所述的固态电池，其中所述离子传导相是所述氧化剂的部分还原相。

10.如权利要求8所述的固态电池，其中所述氧化剂是：具有组成MO、MO₂、M₂O或M₂O₃的二元金属氧化物，其中M是金属；或复杂过渡金属氧化物。

11.如权利要求8所述的固态电池，其中所述氧化剂在与锂金属接触之后在所述晶界中形成对于进一步的锂氧化还原反应是电化学稳定的产物。

12.如权利要求7所述的固态电池，其中所述离子传导体相是：LLZO；具有式NaM₂(PO₄)₃的NASICON，其中M是阳离子；Li₅La₃M₂O₁₂，其中M是Ta或Nb；Li_3xLa_2/3-xTiO₃(LLTO)；在300℃下离子传导率为1.25×10^-1S/cm的LiSICON(锂超离子导体)；或者LiPON。