[发明专利]电极组合物和方法

说明书

技术领域

本申请一般涉及用于电化学电池的电极领域。本申请更具体地，但不限于，涉及用于包含保护层的电化学电池的电极，和形成上述电极和电化学电池的方法。

背景技术

在电化学电池，例如蓄电池的发展中，一直对含有金属的阳极的改进给予特殊的关注。作为一个例子，锂(Li)金属由于和其他类型的阳极材料(例如碳，金属)相比，具有相对轻的重量和高能量密度，作为电化学电池的阳极可能特别有用。从汽车到便携式电子装置(例如，便携式电脑，手机)都可以包括包含锂阳极的电池。以往，在电化学电池中锂阳极随着能量循环经历性能下降，该性能下降源自自放电。因此，锂阳极还没有被商业化的可充电蓄电池所采纳。

已公布的文献显示了锂金属的表面可被各种锂盐所覆盖，其包括(但是不限于)碳酸盐、氧化物、氢氧化物。在镀覆和/或剥离时，锂金属的表面层在厚度和组成上可能是不均匀的，这可能导致跨越锂表面的电流分布不均。由于这种不均匀的电流分布，在连续的循环充电/放电时，在锂盐下面的表面层可能变得非均匀或粗糙。在极端的情况下，锂表面的非均匀性可能导致海绵状的锂(即，锂没有连接到集流体)或者树枝状晶体。这两种情况都可以导致电池性能降低，不过后者也是电池自放电、甚至热失控的一个潜在原因。

已提出多种方案用于防止在锂表面上形成海绵状和/或树枝状的沉淀，包括添加聚合物和其他保护层，以及通过化学处理(原位或者非原位)在锂表面形成致密层。尽管多种途径用于改进金属阳极，仍然需要改进金属阳极表面的均匀性的方法和组合物，以提高电化学电池的性能。

发明内容

以下给出本申请一些方面的一般概述以便提供对本申请的基本理解。此概述不是本申请的广泛综述，并非想要确认本申请的关键或重要要素或描述权利要求的范围。以下概要仅仅以一般形式给出本申请的一些概念以作为随后的更详细说明的前序。

本申请的一个方面提供一种用于电化学电池的组合物。该组合物包括基本上没有杂质的清洁金属，以及与该清洁金属接触的保护材料层。

本申请的另一个方面提供一种电化学电池，其包括包含基本上没有杂质的清洁金属的金属膜。该电化学电池还可以包括电介质和设置于该电介质和金属膜之间的保护材料层。

本申请的又一个方面提供一种制造电极的方法，包括准备包含基本上没有杂质的清洁金属的金属膜，及在该金属膜上沉积保护材料层。

附图简要说明

为了详细理解本申请，结合附图对以下不同方面的详细说明给出参考，其中，相同的元件赋予相同的标记，并且其中：

图1显示了一个用于通过气相沉积形成金属膜的装置；

图2显示了一个用于通过溅射沉积形成金属膜的装置；

图3提供了一个等离子体清洁金属表面的示意图；

图4提供了用原硅酸四乙酯(TEOS)处理过的锂金属前体的阻抗数据；和

图5提供了用TEOS处理过的清洁锂的阻抗数据。

具体实施方式

在描述本申请的组合物和方法之前，需要理解的是本申请不限于描述的特定组合物和方法，其本身可以变化。本领域的普通技术人员应该理解，这里使用的术语的目的是为了描述可能的情况、实施例和/或实施方式，而不是为了限制仅由所附的权利要求书限定的本申请的范围。例如，对本领域的普通技术人员来说是显而易见的，处理金属表面的方法可以使用不同组合物、部件或任何合适的各种成分以多种方式实施，并且这些实施方式的一些前述讨论不一定表示所有可能的实施方式的完整描述。

同时必须注意，这里和所附的权利要求书中使用的单数形式“一”，“一个”以及“这个”可以包括复数指代物，除非在上下文中有明确交待。因此，例如，提到“层”时，指代一个或多个层，提到“制备方法”时，包括对本领域技术人员来说已知的等效步骤和方法，以此类推。

为了说明的简化和清楚，附图和/或图表示出了一般性的构造方式，并且可能省略了公知特征和技术的说明和细节，从而避免对本申请造成不必要的混淆。

可以应用下述的方法或者任何本领域中公知的合适的金属清洁技术来制备“清洁金属”表面，该“清洁金属”表面通常是指获得的金属表面是基本上没有碳酸盐、氧化物和氢氧化物成分或其他通常从制造商处获得的电池级金属中发现的杂质的状态。从制造商处获得的电池级金属中发现的杂质可以包含约20％至80％的碳和/或约10％至35％的氧。由充电/放电循环过程中在金属表面上沉积形成而造成的电化学电池的困难或性能下降可以通过采用清洁金属表面接着附加保护层来解决。