CN109478678B - 用于制造固体电解质的方法、固体电解质和锂离子电池 - Google Patents

用于制造固体电解质的方法、固体电解质和锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN109478678B
CN109478678B CN201780043077.9A CN201780043077A CN109478678B CN 109478678 B CN109478678 B CN 109478678B CN 201780043077 A CN201780043077 A CN 201780043077A CN 109478678 B CN109478678 B CN 109478678B
Authority
CN
China
Prior art keywords
solid electrolyte
coating
layer
lithium ion
oli
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780043077.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109478678A (zh
Inventor
B·K·安托诺保罗斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of CN109478678A publication Critical patent/CN109478678A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109478678B publication Critical patent/CN109478678B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562—Solid materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于制造用于锂离子电池(1)的固体电解质(9)的方法。所述方法包括以下步骤：i)提供固体电解质(2)的层，并且ii)以第一涂层(5)涂覆固体电解质(2)的层的至少一个第一表面(3)，所述第一涂层具有在相对于Li/Li+测量为‑1至5V的电位时的电化学稳定性。

Description

用于制造固体电解质的方法、固体电解质和锂离子电池
技术领域
本发明涉及一种用于制造固体电解质的方法以及一种具有改善的离子电导率的固体电解质。此外，本发明也涉及一种锂离子电池，所述锂离子电池特别是以二次锂离子电池的形式构成并且其特征在于高的容量。
背景技术
固体电解质为提供体积上和重量上的高的能量和功率密度作出贡献并且还在安全相关方面相对于液体电解质和凝胶电解质而优选。与液体电解质相同，固体电解质在低化学电位(如该低化学电位出现在电池的负电极(阳极)上)时或者也在较高的电位(如该较高的电位出现在电池的正电极(阴极)上)时是不稳定的并且在还原或氧化的情况下分解。在电解质与电极之间的分界面上形成电解质分解产物的层(分界面结构)，部分地在使用电极材料的情况下形成，所述电极材料的特征在于减小的离子电导率并且由此在一个电池单元中产生附加的欧姆电阻。能量和功率密度由此降低。由于使用电极材料，电池的容量附加地下降。
发明内容
由所述现有技术出发，本发明的任务在于，给出一种用于制造固体电解质的方法，利用所述方法能够在电池单元中使用固体电解质的情况下避免分解反应并且有效地阻止离子电导率减小。此外，本发明的任务在于，提供一种固体电解质，所述固体电解质的特征在于降低向形成分界面结构的倾向并且因此特征也在于持续高的离子电导率和稳定性。此外，本发明的任务在于提供一种锂离子电池或者说也提供一种二次锂离子电池，其具有高的容量和稳定性。
按照本发明，所述任务通过一种用于制造固体电解质的方法来解决，在所述方法中首先提供固体电解质的层，并且接着以第一涂层涂覆固体电解质的所述层的至少一个第一表面，所述涂层具有在相对于Li/Li+测量为-1至5伏特(V)的电位时的电化学稳定性。
要使用的固体电解质不详细限制。合适的固体电解质例如是磷酸盐、氧化物、硫化物、石榴石、钙钛矿、LISICON、LIPON、NASICON和Thio-LISICON。固体电解质的层的形状也不受限制并且相应地可以符合电导率和稳定性的要求地构成。
固体电解质的所述层具有第一表面。所述第一表面是在一个电池单元的构造(Verbau)内通常与电极接触的表面。换言之，所述第一表面是固体电解质的层的朝向电极的面。
按照本发明，至少所述第一表面被涂覆。第一涂层在此具有在相对于Li/Li+测量为-1至5V的电位时的电化学稳定性。按本发明的意义，第一涂层可以由单化合物(Einzelverbindung)、化合物混合物(Verbindungsgemisch)或涂层组合物(Besichtungszusammensetzung)而形成。第一涂层相对于电解质材料是惰性的并且在相对于Li/Li+测量为-1直至5伏特的电位时不经受电化学反应并且特别是不经受劣化。这意味着，所述第一涂层即使在低电压/电位的情况(如所述低电压/电位例如出现在电池单元的阳极上)下并且在高电压/电位的情况(如所述高电压/电位例如出现在电池单元的阴极上)下在电化学方面也不转化(umsetzen)。
通过固体电解质的涂层，固体电解质的层的第一表面似乎配设有保护层。所述保护层阻止或减少电解质与要接通的电极的直接的电接触。通过第一涂层的电化学稳定性，在一个电池单元内的固体电解质的构造中因此不发生电解质的分解反应。此外，由于电解质的劣化消失也不使用电极材料。通过进行保护的第一涂层来消除或有效阻止降低电导率的分界面结构的形成。由此可以在改善离子电导率的同时提高固体电解质的寿命。因此，也可以提高包含按照本发明制造的固体电解质的电池的功率密度和能量密度。
所述方法能简单地在没有高的技术耗费的情况下成本有利地实施。
各从属权利要求的内容为本发明的优选的构造形式和进一步扩展方案。
根据按照本发明的方法的一种有利的进一步扩展方案，所述方法包括以第二涂层涂覆固体电解质的层的第二表面的步骤，所述第二涂层具有在相对于Li/Li+测量为-1至5V的电位时的电化学稳定性。第二表面同样是在一个电池单元内固体电解质的层的构造中朝向电极的表面。例如，所述第一涂层是如下涂层，所述涂层形成在固体电解质的第一表面上并且在电池单元中朝向阳极。在这种情况下，所述第二涂层是形成在固体电解质的第二表面上并且在电池单元中朝向阴极的涂层。备选于此地，第一涂层也可以具有形成在固体电解质的第一表面上的并且在电池单元中朝向阴极的涂层。在这种情况下，第二涂层将是形成在固体电解质的第二表面上并且在电池单元中朝向阳极的涂层。
所述第二涂层可以类似于第一涂层地构成，但也可以具有其他组合物(Zusammensetzung)。无论如何，所述第二涂层也具有在相对于Li/Li+测量为-1至5V的电位时的电化学稳定性。通过两侧的涂层，所述固体电解质在可以与电极接触的两个表面上电化学地屏蔽并且不经受分解反应。在形成分界面结构的情况下既不使用阳极材料也不使用阴极材料。所述固体电解质的特征在于特别高的离子电导率和用于提供高能量密度的容量。
特别有利地，所述第一涂层具有在相对于Li/Li+测量为-1至1.5V电位时的电化学稳定性。所给出的电位范围是可能导致电解质与阳极材料特别是通过形成SEI(固体电解质中间相)分解反应的电位范围。因此，第一涂层特别是安置在固体电解质的在电池单元内的构造中朝向阳极的侧面上。
备选或附加于此地，有利地规定，所述第二涂层具有在相对于Li/Li+测量为2至5V的电位时的电化学稳定性。2至5V的电位范围可能导致电解质和阴极材料分解反应(氧化)。因此，所述第二涂层特别是安置在固体电解质的在电池单元内的构造中朝向阴极的侧面上。
特别有利地，所述固体电解质在其第一表面上以第一涂层涂覆，所述第一涂层具有在-1至1.5V的电位时的稳定性并且在其第二表面上以第二涂层涂覆，所述第二涂层具有在2至5伏特的电位时的稳定性。以此，所述固体电解质在使用于电池中时特别良好地被保护免于劣化。
进一步有利地，所述第一涂层选自：、LiOH、Li2CO3、LiF、Li2O、聚碳酸亚乙烯酯、二碳酸乙烯锂(LEDC)、二硅酸锂(LDC)、锂-猛-钴(LMC)、CH3OLi、CH3CH2OLi、LiOCH2CH2OLi、Li3N和由此的混合物。备选或附加于此地，所述第二涂层选自：LiOH、Li2CO3、LiF、Li2O、Li-La-Ti-O、二氧化钛和磷酸盐并且其中特别是：AlPO4、Nb2O5和由此的混合物。所列举的单组分可以分别单独地应用但或者也以任意的组合来应用。只要所述第一和第二涂层不直接运用在其最终组合物中，而是以涂层组合物的形式使用，所述涂层组合物就可以包含其他添加剂，例如溶剂、流动辅助剂、粘度适配剂和类似物。这些添加剂仅对于施加涂层组合物是需要的并且可以在涂覆过程之后被去除。然而，只要添加剂相对于周围的材料是惰性的并且抑制(verhalten)要预期的电化学反应，添加剂的去除就不是必需的。
上面提到的用于第一涂层的连接分别满足在-1至1.5V电位时的电化学稳定性的要求。此外，上面提到的用于第二涂层的连接分别满足在相对于Li/Li+测量为2至5V的电位时的电化学稳定性的要求。
特别优选地，Li2CO3作为第一和/或第二涂层使用，因为Li2CO3能够非常良好地以希望的层厚度沉积或施加，提供良好的离子电导率(特别是对于锂离子)并且此外以低成本可购买。
所述方法的一种有利的进一步扩展方案的特征还在于，借助于ALD(原子层沉积)、PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)、溅射或脉冲激光沉积来实施涂覆。这里列举的涂覆方法在现有技术中已知。所提到的方法能简单地应用、可良好控制并且产生也具有低的层厚度的均匀涂层。特别优选的是ALD方法，因为由此可以实现特别薄的层厚度，所述层厚度最少地妨碍固体电解质的离子电导率。
同样按照本发明也描述一种用于锂离子电池的固体电解质，所述锂离子电池特别是以二次锂离子电池的形式构成。按照本发明的固体电解质包括固体电解质的带有第一表面的层，所述第一表面配设有第一涂层。如已经对于按照本发明的方法所阐述的那样，所述第一表面是在电池单元内的构造中朝向电极的表面，所述表面因此形成在电解质与电极之间的分界面。
要使用的固体电解质不具体限制并且例如可以包括磷酸盐、氧化物、硫化物、石榴石、钙钛矿、LISICON、LIPON、NASICON和Thio-LISICON。同样，固体电解质的层的形状也不受限制并且可以按照对电导率和稳定性的要求来构成。
固体电解质的第一表面具有特殊的第一涂层。第一涂层具有在相对于Li/Li+测量为-1至5V的电位时的电化学稳定性并且作为用于阻止固体电解质在低电位和较高的电位时劣化的保护层起作用，如所述劣化例如出现在阳极上，所述劣化例如出现在阴极上。
为此，按本发明的意义使用的第一涂层由单化合物、化合物混合物或涂层组合物而形成。如在上面已经描述的那样，所述第一涂层相对于电解质材料是惰性的并且在相对于Li/Li+测量为-1至5伏特的电位时不经受电化学反应并且因此也特别是不经受劣化。因此，所述第一涂层即使在低电位(如其例如出现在电池单元的阳极上)或高电位(如其出现在阴极上)时也不电化学地转换而是持续地保持稳定。
按照本发明的第一涂层因此作为用于固体电解质的保护层起作用。所述保护层为此在形成分界面结构的情况下阻止电解质的分解反应。由此，按照本发明的固体电解质保持其离子电导率不减少。因此，也可以防止电极材料的次级反应，所述电极材料在电池单元内的构造中与按照本发明的固体电解质接触。涂层也阻止或减少电解质与要接通的电极的直接电接触。因此，也不构成附加的欧姆电阻。按照本发明的固体电解质可以对于电池的高的功率密度和容量做贡献。此外，所述固体电解质的寿命在高的稳定性的情况下提高。
有利地，所述固体电解质的离子电导率可以通过如下方式改善，即，固体电解质的层的第二表面具有第二涂层，所述第二涂层具有在相对于Li/Li+测量为-1至5V的电位时的电化学稳定性。在此，第二涂层有利地如第一涂层地构成。但这点不是强制需要的，只要所述第二涂层也满足在相对于Li/Li+测量为-1至5V的电位时的电化学稳定性的要求。也通过第二涂层形成如下保护层，所述保护层保护固体电解质也和与固体电解质要接通的电极以免劣化和形成(Bildung)。
按照另一种有利的进一步扩展方案，所述第一涂层具有在相对于Li/Li+测量为-1至1.5V电位时的电化学稳定性。因此，所述第一涂层在低电位时(如所述电位例如出现在阳极上)保护固体电解质特别是以免劣化。因此，所述固体电解质在电池单元中特别是与其第一涂层朝向阳极对准。
备选或附加于此地，有利的是，第二涂层具有在相对于Li/Li+测量为2至5V的电位时的电化学稳定性。因此，第二涂层保护固体电解质以免氧化分解反应，所述氧化分解反应可能出现在所述提高的电位范围中，如所述电位范围例如可能存在于电池单元的阳极侧上。因此，固体电解质在电池单元中特别是与其第二涂层朝向阴极对准。
鉴于良好的离子电导率而进一步有利的是，所述第一涂层选自：LiOH、Li2CO3、LiF、Li2O、聚碳酸亚乙烯酯、LEDC、LDC、LMC、CH3OLi、CH3CH2OLi、LiOCH2CH2OLi、Li3N和由此的混合物。所述涂层具有在相对于Li/Li+测量为-1V至1.5V时的良好的电化学稳定性并且特征还在于良好的机械稳定性和电绝缘能力。
出于上面提到的原因，也有利的是，所述第二涂层选自：LiOH、Li2CO3、LiF、Li2O、Li-La-Ti-O、二氧化钛和磷酸盐、特别是AlPO4、Nb2O5和由此的混合物。上面提到的涂层分别满足对在相对于Li/Li+测量为2至5V的电位时的电化学稳定性的要求并且同样具有良好的机械稳定性和电绝缘能力。
就这些方面看来特别有利并且也鉴于相对于可接受价格而良好的可加工性，将Li2CO3用作第一和/或第二涂层.
基于所述层的良好的固体稳定性，所述固体电解质的层(所述层用于按照本发明的固体电解质)优选基于石榴石、基于硫化物或基于氧化物。
由于上面提到的原因，按照本发明的固体电解质的层以有利的方式包括LiLaZrO、Nasicon结构或钙钛矿。
为了在固体电解质中提供最高的离子电导率，所述第一和/或第二涂层平均层厚度优选为1nm至200nm和特别是1nm至10nm。在此，层厚度借助于XPS(X射线光电子能谱)确定。
另外，按照本发明也描述锂离子电池和二次锂离子电池，其分别包括上面描述的固体电解质。通过使用按照本发明的固体电解质，在电池中达到高的离子电导率，这对电池的容量和能量或功率密度起积极作用。电池是电化学稳定的并且不由于电化学副反应(例如固体电解质或在构成分界面结构的情况下的电极材料的还原分解)而经受劣化。
对于按照本发明的方法和按照本发明的固体电解质描述的优点、有利的效果和进一步扩展方案也应用于按照本发明的锂离子电池和二次锂离子电池。
附图说明
本发明的其他细节、特征和优点由以下的说明或附图得出。图中：
图1以剖视图示出按照本发明的一种实施形式的二次锂离子电池。
具体实施方式
在图1中仅示出对本发明重要的细节。本发明的所有其余的方面出于清楚性而省略。
详细地，图1以剖视图示出示出二次锂离子电池1。二次锂离子电池1强烈简化且示意性地示出并且包括固体电解质2的层、负电极7和正电极8。
固体电解质2的层具有第一表面3和第二表面4，所述第一表面朝向负电极7，所述第二表面朝向正电极8。
第一表面3以第一涂层5涂覆。此外，第二表面4以第二涂层6涂覆。
第一涂层5也和第二涂层6分别具有在相对于Li/Li+测量为-1至5V的电位时的电化学稳定性。涂层5和6优选通过ALD、PVD、CVD、溅射或脉冲激光沉积而施加到固体电解质2的层的第一表面3或第二表面4。
以有利的方式，所述第一涂层5选自：LiOH、Li2CO3、LiF、Li2O、聚碳酸亚乙烯酯、LEDC、LDC、LMC、CH3OLi、CH3CH2OLi、LiOCH2CH2OLi、Li3N和由此的混合物并且因此具有在-1至1.5V的电位时的电化学稳定性。同样有利的是，所述第二涂层6选自：LiOH、Li2CO3、LiF、Li2O、Li-La-Ti-O、二氧化钛和磷酸盐，特别是AlPO4、Nb2O5和由此的混合物并且因此具有在相对于Li/Li+测量为2至5V的电位。
第一和/或第二涂层5、6的平均层厚度D为特别是1nm至200nm并且可以借助于XPS确定。此外，优选的特别是1nm至10nm的层厚度以有利的方式可以借助于ALD施加。在此，层厚度D沿形成二次锂离子电池的层的堆叠方向确定。
通过具有第一涂层5和第二涂层6的固体电解质9，防止由于固体电解质2的层的电化学分解反应形成分界面结构。此外，也防止电极7、8劣化。涂层5、6因此作为保护层起作用，所述保护层保证穿过固体电解质9的高的离子电导率。二次锂离子电池1以此具有高的容量和非常良好的能量或功率密度。二次锂离子电池1是电化学稳定并且不经受由于电化学副反应而劣化。此外，也保证热稳定性。
本发明的上述说明仅用作解释性目的而不用作限制本发明的目的。在本发明的范畴内，不同的变化和改型是可能的，而不离开本发明以及其等效物的范围。
附图标记列表：
1   二次锂离子电池
2   固体电解质的层
3   固体电解质的层的第一表面
4   固体电解质的层的第二表面
5   第一涂层
6   第二涂层
7   负电极
8   正电极
9   固体电解质。

Claims (8)

1.用于制造用于锂离子电池(1)的固体电解质(9)的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供固体电解质(2)的层，并且
-以第一涂层(5)涂覆固体电解质(2)的层的至少一个第一表面(3)，所述第一涂层具有在相对于Li/Li+测量为-1至1.5V的电位时的电化学稳定性；
-以第二涂层(6)涂覆固体电解质(2)的层的第二表面(4)，所述第二涂层具有在相对于Li/Li+测量为2至5V的电位时的电化学稳定性；
其中所述第一涂层(5)选自：LiOH、Li2CO3、LiF、Li2O、聚碳酸亚乙烯酯、二碳酸乙烯锂、二硅酸锂、锂-猛-钴、CH3OLi、CH3CH2OLi、LiOCH2CH2OLi和它们的混合物；和所述第二涂层(6)选自：LiOH、Li2CO3、LiF、Li2O、Li-La-Ti-O、二氧化钛、AlPO4、Nb2O5和它们的混合物；
其中第一涂层施加到固体电解质的在电池单元内的构造中朝向阳极的侧面上，和所述第二涂层施加到固体电解质的在电池单元内的构造中朝向阴极的侧面上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂覆借助于ALD、PVD、CVD、溅射或脉冲激光沉积实施。
3.用于锂离子电池的固体电解质(9)，所述固体电解质包括具有第一表面(3)的固体电解质(2)的层，其中，所述第一表面(3)具有第一涂层(5)，所述第一涂层具有在相对于Li/Li+测量为-1至1.5V的电位时的电化学稳定性；
所述固体电解质(2)的层的第二表面(4)具有第二涂层(6)，所述第二涂层具有在相对于Li/Li+测量为2至5V的电位时的电化学稳定性；
其中所述第一涂层(5)选自：LiOH、Li2CO3、LiF、Li2O、聚碳酸亚乙烯酯、二碳酸乙烯锂、二硅酸锂、锂-猛-钴、CH3OLi、CH3CH2OLi、LiOCH2CH2OLi和它们的混合物；和所述第二涂层(6)选自：LiOH、Li2CO3、LiF、Li2O、Li-La-Ti-O、二氧化钛、AlPO4、Nb2O5和它们的混合物。
4.根据权利要求3所述的固体电解质，其特征在于，所述固体电解质(2)的层基于石榴石、基于硫化物或基于氧化物。
5.根据权利要求3所述的固体电解质，其特征在于，所述固体电解质(2)的层包括LiLaZrO、Nasicon结构或钙钛矿。
6.根据权利要求3所述的固体电解质，其特征在于，所述第一和/或第二涂层(5、6)的平均层厚度(D)为1nm至200nm。
7.根据权利要求6所述的固体电解质，其特征在于，所述第一和/或第二涂层(5、6)的平均层厚度(D)为1nm至10nm。
8.锂离子电池，包括权利要求3至7之一所述的固体电解质。
CN201780043077.9A 2016-07-13 2017-04-25 用于制造固体电解质的方法、固体电解质和锂离子电池 Active CN109478678B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016212736.5 2016-07-13
DE102016212736.5A DE102016212736A1 (de) 2016-07-13 2016-07-13 Verfahren zur Herstellung eines Festkörperelektrolyten, Festkörperelektrolyt und Lithiumionenbatterie
PCT/EP2017/059702 WO2018010861A1 (de) 2016-07-13 2017-04-25 Verfahren zur herstellung eines festkörperelektrolyten, festkörperelektrolyt und lithiumionenbatterie

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109478678A CN109478678A (zh) 2019-03-15
CN109478678B true CN109478678B (zh) 2023-04-07

Family

ID=58707485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780043077.9A Active CN109478678B (zh) 2016-07-13 2017-04-25 用于制造固体电解质的方法、固体电解质和锂离子电池

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11296353B2 (zh)
CN (1) CN109478678B (zh)
DE (1) DE102016212736A1 (zh)
WO (1) WO2018010861A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018205299A1 (de) * 2018-04-09 2019-10-10 Karlsruher Institut für Technologie Verfahren zur Herstellung eines Schichtaufbaus für einen Lithium-Ionen-Festkörperakkumulator
DE102018207463A1 (de) * 2018-05-15 2019-11-21 Robert Bosch Gmbh Zwischenschicht zur Kontaktierung zweier Festelektrolyte
DE102018218262A1 (de) * 2018-10-25 2020-04-30 Robert Bosch Gmbh Feststoffelektrolytmaterial mit verbesserter chemischer Stabilität
WO2020214009A1 (ko) * 2019-04-19 2020-10-22 주식회사 엘지화학 고체 전해질 복합체 및 이를 포함하는 전고체 전지용 전극
CN111740107B (zh) * 2019-08-23 2022-10-11 杭州众达新能源材料有限公司 一种无机固态电解质-正极材料界面用缓冲层及其制备方法和应用
CN112186243A (zh) * 2020-08-28 2021-01-05 浙江南都电源动力股份有限公司 一种卤盐修饰的复合固态电解质及其制备方法与应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104272497A (zh) * 2012-03-28 2015-01-07 宝马股份公司 具有锂离子电池组的车辆

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3244291B2 (ja) * 1991-01-23 2002-01-07 三洋電機株式会社 電 池
JP3611716B2 (ja) * 1997-05-27 2005-01-19 昭和電工株式会社 熱重合性組成物及びその用途
US7432017B2 (en) * 2002-10-15 2008-10-07 Polyplus Battery Company Compositions and methods for protection of active metal anodes and polymer electrolytes
EP1786052B1 (en) 2004-08-18 2012-09-19 Central Research Institute of Electric Power Industry Organic electrolyte battery, and process for producing positive electrode sheet for use therein
WO2008013409A1 (en) * 2006-07-28 2008-01-31 Lg Chem, Ltd. Secondary batteries comprising eutectic mixture and preparation method thereof
JP5515308B2 (ja) * 2009-02-03 2014-06-11 ソニー株式会社 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法
CN101937982A (zh) * 2009-06-30 2011-01-05 比亚迪股份有限公司 一种负极材料及含有该负极材料的电池
FR2951714B1 (fr) * 2009-10-27 2013-05-24 Electricite De France Dispositif electrochimique a electrolyte solide conducteur d'ions alcalins et a electrolyte aqueux
US8802281B2 (en) * 2010-08-05 2014-08-12 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery with movement prevention tape
CN103814472B (zh) * 2011-09-30 2016-05-04 丰田自动车株式会社 全固体电池及其制造方法
CN103123961B (zh) * 2011-11-18 2015-07-08 北汽福田汽车股份有限公司 一种水体系锂空气电池
WO2013084352A1 (ja) * 2011-12-09 2013-06-13 トヨタ自動車株式会社 正極活物質材料、正極活物質層、全固体電池および正極活物質材料の製造方法
US20150086865A1 (en) * 2012-05-14 2015-03-26 Nec Energy Devices, Ltd. Positive electrode for secondary battery, secondary battery, and methods for manufacturing the same
KR101987008B1 (ko) * 2012-06-15 2019-06-12 한국전자통신연구원 고체 고분자 전해질, 그 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬전지
CN103700843B (zh) * 2012-09-27 2016-03-09 清华大学 锂离子电池正极复合材料
US10411299B2 (en) * 2013-08-02 2019-09-10 Zenlabs Energy, Inc. Electrolytes for stable cycling of high capacity lithium based batteries
US9742028B2 (en) * 2013-08-21 2017-08-22 GM Global Technology Operations LLC Flexible membranes and coated electrodes for lithium based batteries
WO2015031612A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 Robert Bosch Gmbh Li-ION BATTERY WITH COATED ELECTROLYTE
CN105636921A (zh) * 2013-10-07 2016-06-01 昆腾斯科普公司 用于锂二次电池的石榴石材料和制造和使用石榴石材料的方法
FR3020503B1 (fr) * 2014-04-24 2016-05-06 Commissariat Energie Atomique Electrolyte solide pour micro batterie
KR101905246B1 (ko) * 2014-09-30 2018-10-05 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지의 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104272497A (zh) * 2012-03-28 2015-01-07 宝马股份公司 具有锂离子电池组的车辆

Also Published As

Publication number Publication date
CN109478678A (zh) 2019-03-15
DE102016212736A1 (de) 2018-01-18
WO2018010861A1 (de) 2018-01-18
US11296353B2 (en) 2022-04-05
US20190148766A1 (en) 2019-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109478678B (zh) 用于制造固体电解质的方法、固体电解质和锂离子电池
EP3398220B1 (fr) Batterie entierement solide comprenant un electrolyte solide et une couche de materiau conducteur ionique
Zhu et al. First principles study on electrochemical and chemical stability of solid electrolyte–electrode interfaces in all-solid-state Li-ion batteries
JP7185399B2 (ja) 固体電池の界面層及びその製造方法
DE102018118730B4 (de) Konforme Beschichtung von Lithium-Anoden durch Dampfabscheidung für wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien
JP6758200B2 (ja) アノードとの接触時に安定なリン酸リチウム固体電解質を含む全固体電池
CN104716302B (zh) 用于制造用于锂电池的功能层的方法
KR101975508B1 (ko) 표면평활화 첨가제를 갖는 전해액을 이용하는 방법 및 에너지 저장 장치
US20150295274A1 (en) Galvanic element
US11158856B2 (en) Composite bilayer coatings for high capacity cathodes and anodes
DE102019109226A1 (de) Separator für Batterien auf Lithium-Metallbasis
JP2016532280A (ja) リチウムイオン電池用の電極の製造方法
CN102656150A (zh) 常温熔融盐、电极、电池、电荷耗散剂以及试料的观察方法
US20210273291A1 (en) Catholyte management for a solid-state separator
CN111326709A (zh) 带有以多层体系的涂层的电极活性材料和锂离子电池单池
CN111211291A (zh) 具有均匀的沉积行为的复合电极
DE102021101894A1 (de) Verbund-referenzelektrodensubstrat und diesbezügliche verfahren
US20210218031A1 (en) Modified solid-state electrolyte for li metal solid-state batteries
EP3317912B1 (fr) Composé utilisé en tant qu'additif dans un électrolyte pour batterie à circulation d'ions
US11804619B2 (en) Solid polymer electrolyte including solvating polymer, lithium salt, and PVdF-HFP copolymer and battery including same
US20210184255A1 (en) Multilayer electrodes and solid electrolytes
DE102012208316A1 (de) Lithium-Elektrode für eine Lithium-Ionen-Batterie und Verfahren zum Herstellen einer solchen
US11271195B2 (en) Hybrid electrolyte design for titanium niobium oxide based lithium battery
KR20240034393A (ko) 불연성 리튬 금속 전지용 전해액 조성물 및 이를 포함하는 리튬 금속 전지
Nolan Computational Study of Solid-Cathode Interfaces and Coatings for Lithium-Ion Batteries

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant