[发明专利]用于固态锂离子电池的高能量密度锂金属基阳极在审

专利信息
申请号: 202180022486.7 申请日: 2021-03-18
公开(公告)号: CN115315832A 公开(公告)日: 2022-11-08
发明(设计)人: 克劳迪乌·B·布库尔 申请(专利权)人: 皮尔西卡公司
主分类号: H01M4/36 分类号: H01M4/36;H01M10/00;H01M10/052
代理公司: 成都超凡明远知识产权代理有限公司 51258 代理人: 刘书芝
地址: 美国佛*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 固态 锂离子电池 高能量 密度 金属 阳极
【权利要求书】:

1.一种电池,所述电池包括:

至少一个具有集流体的阴极;

至少一个阳极,所述至少一个阳极具有亲锂纤维框架;

与所述至少一个阴极和所述至少一个阳极接触的至少一个隔膜;和

设置在所述纤维框架中的熔体注入的锂箔;

其中,所述纤维框架与所述熔体注入的锂箔一起形成能够接收锂金属沉积物的固体电解质。

2.根据权利要求1所述的电池,其中,所述亲锂纤维框架包括陶瓷纤维毡。

3.根据权利要求1所述的电池,其中,所述熔体注入的锂箔在所述阳极内充当集流体。

4.根据权利要求1所述的电池,其中,所述亲锂纤维框架包括聚合物毡。

5.根据权利要求4所述的电池,其中,所述聚合物毡通过静电纺丝形成。

6.根据权利要求1所述的电池,其中,所述至少一个隔膜是固体的。

7.根据权利要求1所述的电池,其中,所述亲锂纤维框架进一步包括纤维材料,所述纤维材料具有沉积在其上的亲锂表面涂层。

8.根据权利要求7所述的电池,其中,所述亲锂表面涂层是来自涂层组的至少一种涂层,所述涂层组由氧化物、氮化物、聚合物和陶瓷组成。

9.根据权利要求8所述的电池,其中,所述氧化物是来自氧化物组的至少一种氧化物,所述氧化物组由氧化铌、Al2O3+ZnO(AZO)、氧化铝、氧化铟、氧化锌、氧化铋、氧化镁、氧化硅、氧化金、氧化碘和氧化硫组成。

10.根据权利要求7所述的电池,其中,所述亲锂纤维框架的至少70%的体积包括开放空腔,所述开放空腔能够接收来自锂离子的固体锂金属。

11.根据权利要求1所述的电池,其中,所述亲锂纤维框架由来自材料组的至少一种材料形成,所述材料组由陶瓷纤维和聚合物纤维组成。

12.根据权利要求11所述的电池,其中,所述至少一种材料包括纤维组,所述纤维组具有小于0.5μm的直径、大于1mm的长度、约10nm的亲锂涂层厚度,并且被布置成实现大于70%的孔隙率、约86μm的毡厚度和约5cm x 5cm的隔膜接触面积。

13.根据权利要求1所述的电池,其中,所述电池是锂离子固态电池并且所述至少一个阳极和所述至少一个阴极不包含液体电解质。

14.根据权利要求1所述的电池,其中,所述亲锂纤维框架是固体的。

15.一种阳极,包括:

传导纤维框架;和

沉积在所述传导框架上的活性材料,所述活性材料具有亲锂特性,能够接受按质量计30%的固体锂金属。

16.一种电池,包括:

至少一个根据权利要求1所述的阳极;

至少一个阴极;和

与所述至少一个阴极和所述至少一个根据权利要求1所述的阳极接触的固体隔膜。

17.根据权利要求16所述的电池,其中,所述阳极进一步包括设置在所述活性材料中的熔体注入的锂箔。

18.根据权利要求17所述的电池,其中,所述活性材料是陶瓷纤维框架。

19.根据权利要求17所述的电池,其中,所述活性材料是聚合物纤维框架。

20.根据权利要求17所述的电池,其中,所述活性材料是来自活性材料组的至少一种活性材料,所述活性材料组由陶瓷纤维框架和聚合物纤维框架组成,所述活性材料组各自具有亲锂涂层。

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