[发明专利]具有含金属硫化物的中间层的全固态电池

说明书

一种全固态电池，其具有含金属硫化物的中间层，所述金属硫化物的化学式表示为Msubgt;x/subgt;Ssubgt;y/subgt;，其中M包括In、Sn、Bi、Pb、Si、Ge、Sb、Zn、或其任意组合中的至少一种，并且满足1≤x≤2和0.5≤y≤3。

技术领域

本公开涉及一种具有含金属硫化物的中间层的全固态电池。

背景技术

锂二次电池的能量密度取决于阴极和阳极材料的组成。最近，为了极大地提高能量密度，有人提出了一种无阳极的全固态电池。

顾名思义，无阳极全固态电池不使用能够储存锂离子的阳极活性材料。在充电过程中，锂离子从阴极迁移到阳极，并通过与阳极集流体表面上的电子发生还原反应转化为锂金属。在放电过程中，发生反向电化学反应。因此，即使没有阳极活性材料，也可以进行充电和放电。

为了提高无阳极全固态电池的寿命，有必要在阳极集流体表面均匀地形成锂金属。目前使用的阳极集流体，因为它们和电解质没有反应性，通常与锂离子的反应性较低。也就是说，大多数阳极集流体不与锂离子发生电化学反应，并且具有憎锂性。因此，开发具有亲锂性的阳极集流体对于改善无阳极全固态电池的性能至关重要。

在本公开的背景部分中公开的信息仅用于加强对本公开的一般背景的理解，并且不能被视为承认或任何形式暗示该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。

发明内容

本公开的各个方面旨在提供一种全固态电池，其中锂金属均匀地形成在阳极集流体上。

本公开的目的不限于上述目的。本公开的目的将从以下描述变得更清楚，并且将通过权利要求中描述的方式及其组合来实现。

根据本公开的示例性实施方式的全固态电池可包括：阳极集流体；设置在所述阳极集流体上的中间层；设置在所述中间层上的固体电解质层；设置在所述固体电解质层上的阴极活性材料层；和设置在所述阴极活性材料层上的阴极集流体，其中所述中间层可包括由化学式1表示的金属硫化物：

[化学式1]

M_xS_y

其中M可包括In、Sn、Bi、Pb、Si、Ge、Sb、Zn、或其任意组合中的至少一种，并且满足1≤x≤2和0.5≤y≤3。

所述阳极集流体可包括Ni、Cu、不锈钢(SUS)、或其任意组合中的至少一种。

所述金属硫化物可包括In₂S₃、SnS、Bi₂S、FeS、或其任意组合中的至少一种。

所述中间层的厚度可约为100nm～1000nm。

所述中间层的初始容量可约为1.0mAh/cm²或小于1.0mAh/cm²。

所述全固态电池还可包括位于所述阳极集流体和所述中间层之间的锂层，并且所述锂层可至少包括锂金属。

所述锂层还可包括硫化锂、锂和源自所述金属硫化物的金属的合金、或其任意组合中的至少一种。

根据本公开的示例性实施方式的全固态电池在寿命、容量保持率等方面都非常优异，是因为锂金属均匀地形成于阳极集流体上。

根据本公开的示例性实施方式的全固态电池具有非常高的单位重量和体积的能量密度。

根据本公开的示例性实施方式的全固态电池在充电过程中形成的锂层中含有锂合金、硫化锂等，并且由于上述材料即使在室温下也能与锂离子发生电化学反应，因此可以在室温下操作。

本公开的效果不限于上述效果。应当理解为，本公开的效果包括可以从以下描述推断出的所有效果。