电池电极上人工固体电解质界面(SEI)层的溶液相电沉积的制作方法

技术特征：
1.用于电沉积人工固体电解质界面(“sei”)涂层至电池电极表面上以产生涂覆的电池电极的方法，所述方法包含：(a) 提供电池电极至输送设备上；(b) 由输送设备转移电池电极至包含液体溶液的电沉积室，所述液体溶液包含至少第一试剂；(c) 将电池电极浸入液体溶液中；以及(d) 相对于暴露于液体溶液的反电极，施加电压或电流于电池电极持续预定时间量，由此产生包含人工sei涂层的涂覆的电池电极。2.权利要求1的方法，其中人工sei涂层的厚度为约0.5 nm至100 μm。3.前述权利要求中任一项的方法，其中(a)中的电池电极厚度为100 nm至1,000 μm。4.前述权利要求中任一项的方法，其中(a)中的电池电极有尺寸范围为0.1 nm至100 μm的孔。5.前述权利要求中任一项的方法，其中(a)中的电池电极的膜孔隙率为1-99%。6.前述权利要求中任一项的方法，其中(a)中的电池电极包含石墨、si、sn、ge、al、p、zn、ga、as、cd、in、sb、pb、bi、sio、sno2、si-石墨复合物、sn-石墨复合物或锂金属。7.前述权利要求中任一项的方法，其中(a)中的电池电极包含lini
x
mn
y
co
z
o2、lini
x
co
y
al
z
o2、limn
x
ni
y
o
z
、limno2、lifepo4、limnpo4, linipo4、licopo4、liv2o5、硫或 licoo2，其中x、y和z是化学计量系数。8.前述权利要求中任一项的方法，其中输送设备包含一系列用于将电池电极引导至电沉积室的辊。9.前述权利要求中任一项的方法，其中人工sei涂层为结晶的或无定形的。10.前述权利要求中任一项的方法，其中电池电极包含活性材料。11.权利要求10的方法，其中活性材料沉积于基材上。12.前述权利要求中任一项的方法，其中基材为连续的基材。13.权利要求12的方法，其中连续的基材包含金属或有机材料。14.权利要求11的方法，其中基材为箔、片或膜的形式。15.权利要求13的方法，其中基材由选自聚酰亚胺、聚乙烯、聚醚醚酮(peek)、聚酯和聚萘二甲酸乙二酯(pen)的有机材料制成。16.权利要求13的方法，其中基材由金属制成，所述金属包含铜、铝或不锈钢之一。17.权利要求1的方法，其中输送设备为卷到卷沉积系统。18.权利要求17的方法，其中输送设备包含一系列用于将电池电极引导至电沉积室的辊。19.权利要求1的方法，进一步包含沉积后用包含至少溶剂的漂洗溶液漂洗涂覆的电池电极。20.权利要求1的方法，进一步包含在环境气体混合物存在下暴露涂覆的电池电极于热处理。21.权利要求20的方法，其中环境气体混合物包含o2、臭氧、n2、ar。22.权利要求21的方法，其中涂覆的电池电极被加热至至多300摄氏度的温度。23.权利要求1的方法，进一步包含在等离子体的存在下暴露涂覆的电池电极于热处
理。24.权利要求23的方法，其中等离子体包含氧气、氩气、氢气或氮气。25.权利要求1的方法，其中电池电极在经由电沉积的人工sei涂覆前在气体或等离子体的存在下暴露于热处理。26.权利要求1的方法，其中液体溶液包含电解质，该电解质进一步包含溶剂和盐。27.权利要求26的方法，其中溶剂进一步包含有机溶剂、离子液体、水或前述物质的混合物。28.权利要求26的方法，其中盐进一步包含含锂化合物，比如liclo4。29.权利要求1的方法，其中液体溶液包含电解质。30.权利要求29的方法，其中电解质包含溶剂和人工sei形成性反应物。31.前述权利要求中任一项的方法，其中人工sei涂层包含选自以下组中之一的化合物：(a) a
x
o
y
型的二元氧化物，其中a为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属，且x和y为化学计量系数；(b) a
x
b
y
o
z
型的三元氧化物，其中a和b为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属的任意组合，且x、y和z为化学计量系数；(c) a
w
b
x
c
y
o
z
型的四元氧化物，其中a、b和c为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属的任意组合，且w、x、y和z为化学计量系数；(d) a
x
b
y
型的二元卤化物，其中a为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属，b为卤素，且x和y为化学计量系数；(e) a
x
b
y
c
z
型的三元卤化物，其中a和b为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属的任意组合，c为卤素，且x、y和z为化学计量系数；(f) a
w
b
x
c
y
d
z
型的四元卤化物，其中a、b和c为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属的任意组合，d为卤素，且w、x、y和z为化学计量系数；(g) a
x
n
y
型的二元氮化物，其中a为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属，且x和y为化学计量系数；(h) a
x
b
y
n
z
型的三元氮化物，其中a和b为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属的任意组合，且x、y和z为化学计量系数；(i) a
w
b
x
c
y
n
z
型的四元氮化物，其中a、b和c为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属的任意组合，且w、x、y和z为化学计量系数；(j) a
x
b
y
型的二元硫族化物，其中a为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属，b为硫族元素，且x和y为化学计量系数；(k) a
x
b
y
c
z
型的三元硫族化物，其中a和b为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属的任意组合，c为硫族元素，且x、y和z为化学计量系数；(l) a
w
b
x
c
y
d
z
型的四元硫族化物，其中a、b和c为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属的任意组合，d为硫族元素，且w、x、y和z为化学计量系数；(m) a
x
c
y
型的二元碳化物，其中a为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属，且x和y为化学计量系数；(n) a
x
b
y
o
z
型的二元卤氧化物，其中a为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属，
b为卤素，且x和y为化学计量系数；(o) a
x
as
y
型的二元砷化物，其中a为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属，且x和y为化学计量系数；(p) a
x
b
y
as
z
型的三元砷化物，其中a和b为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属的任意组合，且x、y和z为化学计量系数；(q) a
w
b
x
c
y
as
z
型的四元砷化物，其中a、b和c为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属的任意组合，且w、x、y和z为化学计量系数；(r) a
x
(po4)
y
型的二元磷酸盐，其中a为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属，且x和y为化学计量系数；(s) a
x
b
y
(po4)
z
型的三元磷酸盐，其中a和b为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属的任意组合，且x、y和z为化学计量系数；(t) a
w
b
x
c
y
(po4)
z
型的四元磷酸盐，其中a、b和c为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属的任意组合，且w、x、y和z为化学计量系数；以及(u) m型的金属，其中m为碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或类金属。32.权利要求1的方法，其中多个独特的人工sei通过重复 (a)-(d)经由电沉积作为堆叠在电池电极的表面上按顺序地生长。33.权利要求32的方法，其中所述多个独特的人工sei涂层中的每个涂层包含不同的化合物。34.权利要求1的方法，其中预定时间量为至少5秒、10秒、30秒、1分钟、2分钟、5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、25分钟、30分钟、45分钟、1小时或更多。35.权利要求34的方法，其中预定时间量被选择为容许在电池电极表面上发生固体沉淀反应。36.前述权利要求中任一项的方法，其中(a)中的电池电极为完全成形的电池电极。37.用于生成人工固体电解质界面(“sei”)层至完全成形、未涂覆的锂离子电池电极的表面上以产生涂覆的锂离子电池电极的溶液相电沉积方法，该方法包含：(a) 由卷到卷输送设备，转移完全成形、未涂覆的锂离子电池电极至包含液体溶液的电沉积室，所述液体溶液包含至少第一试剂和电解质；(b) 暴露完全成形、未涂覆的锂离子电池电极于电沉积室中的液体溶液；以及(c) 相对于暴露于液体溶液的反电极，施加电压或电流于完全成形、未涂覆的锂离子电池电极持续预定时间量，由此生成包含人工sei层的涂覆的电池电极。38.用于生成人工sei至电池电极表面上的溶液相电沉积系统，该系统包含：用于输送电池电极至包含液体溶液的电沉积室的输送设备，其中液体溶液包含至少第一试剂和电解质；包含在电沉积室内的暴露于液体溶液的反电极；以及用于产生生成人工sei所需的电压或电流的电源，其中电源与电池电极和反电极相接触。39.权利要求38的系统，其中在被输送进入电沉积室中前，电池电极为完全成形的电池电极。40.权利要求38-39中任一项的系统，其中输送设备是卷到卷设备。
41.权利要求38-40中任一项的系统，进一步包含包含在电沉积室中的暴露于液体溶液的参比电极。42.权利要求38-41中任一项的权利要求的系统，进一步包含热室。43.权利要求42的系统，其中热室为烘箱。

技术总结
涂覆至电池电极上的人工固体电解质界面(SEI)层的溶液相电沉积的方法、系统和相关方面。在某些方面，此种方法包括：(a)提供电池电极至输送设备上；(b)由输送设备转移电池电极至包含液体溶液的电沉积室，所述液体溶液包含第一溶剂和电解质；暴露电池电极于液体溶液；以及相对于暴露于液体溶液的反电极，施加电压或电流于电池电极持续预定时间量，由此产生包含人工SEI的涂覆的电池电极。含人工SEI的涂覆的电池电极。含人工SEI的涂覆的电池电极。


技术研发人员：S
受保护的技术使用者：核壳科技公司
技术研发日：2020.03.11
技术公布日：2022/2/18