領(lǐng)域本文所描述的實現(xiàn)方式總體涉及金屬電極，更具體地涉及含鋰陽極、包括前述含鋰電極的諸如二次電池的高性能電化學(xué)裝置，及其制造方法。相關(guān)技術(shù)描述可再充電電化學(xué)存儲系統(tǒng)在日常生活的許多領(lǐng)域中越來越重要。在越來越多應(yīng)用中都使用到高容量儲能裝置(諸如鋰離子(li-離子)電池和電容器)，包括便攜式電子器件、醫(yī)療、運輸、并網(wǎng)大型儲能、可再生儲能和不間斷電源(ups)。在這些應(yīng)用中的每一種中，儲能裝置的充電/放電時間和容量是關(guān)鍵的參數(shù)。此外，這種儲能裝置的大小、重量和/或成本也是關(guān)鍵的參數(shù)。此外，低內(nèi)電阻是高性能所必須的。電阻越低，儲能裝置在遞送電能時所遇到的限制越少。例如，在電池的情況下，內(nèi)電阻通過減少由電池存儲的有用能量的總量以及電池的遞送高電流的能力來影響性能。鋰離子電池被認為是最有可能實現(xiàn)所尋求的容量和循環(huán)。然而，如當(dāng)前的那樣構(gòu)成的鋰離子電池對于這些越來越多應(yīng)用來說通常缺乏能量容量和充電/放電循環(huán)次數(shù)。因此，本領(lǐng)域中需要的是具有改進的循環(huán)并能夠更成本有效地制造的更快充電、更高容量儲能裝置。還需要的是用于儲能裝置的減小存儲裝置的內(nèi)電阻的部件。

背景技術(shù)：

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本文所描述的實現(xiàn)方式總體涉及金屬電極，更具體地涉及含鋰陽極、包括前述含鋰電極的諸如二次電池的高性能電化學(xué)裝置，及其制造方法。在一個實現(xiàn)方式中，提供了一種陽極電極結(jié)構(gòu)。所述陽極電極結(jié)構(gòu)包括包含銅的集流體。在一個實現(xiàn)方式中，所述陽極結(jié)構(gòu)包括銅膜。所述陽極電極結(jié)構(gòu)進一步包括形成在所述集流體上的鋰金屬膜。所述陽極電極結(jié)構(gòu)進一步包括形成在所述鋰金屬膜上的固體電解質(zhì)界面(sei)膜堆疊。所述sei膜堆疊包括形成在所述鋰金屬膜上的硫族化物膜。在一個實現(xiàn)方式中，所述sei膜堆疊進一步包括形成在所述硫族化物膜上的氧化鋰膜。在一個實現(xiàn)方式中，所述sei膜堆疊進一步包括形成在所述氧化鋰膜上的碳酸鋰膜。在另一個實現(xiàn)方式中，所述sei膜堆疊進一步包括形成在硫族化物膜上的氟化鋰。

2、在另一個實現(xiàn)方式中，提供了一種陽極電極結(jié)構(gòu)。所述陽極電極結(jié)構(gòu)包括包含銅的集流體。所述陽極電極結(jié)構(gòu)進一步包括形成在所述集流體上的鋰金屬膜。所述陽極電極結(jié)構(gòu)進一步包括形成在所述鋰金屬膜上的固體電解質(zhì)界面(sei)膜堆疊。所述sei膜堆疊包括氧化鋰膜、形成在所述氧化鋰膜上的碳酸鋰膜和形成在所述碳酸鋰膜上的硫族化物膜。在一個實現(xiàn)方式中，所述sei膜堆疊進一步包括形成在所述鋰金屬膜與所述氧化鋰膜之間的氮化鋰膜。

3、在另一個實現(xiàn)方式中，提供了一種方法。所述方法包括在集流體上形成鋰金屬膜，其中所述集流體包含銅。所述方法進一步包括在所述鋰金屬膜上形成sei膜堆疊。形成所述sei膜堆疊包括在所述鋰金屬膜上形成硫族化物膜，其中所述硫族化物膜選自由以下項組成的組：鉍硫族化物、銅硫族化物和上述的組合。在一個實現(xiàn)方式中，所述sei膜堆疊進一步包括氟化鋰(lif)膜、碳酸鋰(li2co3)膜、氧化鋰膜、氮化鋰(li3n)膜和上述的組合中的至少一種。

技術(shù)特征：

1.一種方法，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述陽極膜包括石墨。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述鋰金屬膜包括蒸發(fā)工藝、濺射工藝、凹版印刷工藝、狹縫涂布工藝或三維鋰印刷工藝。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述sei膜堆疊進一步包括氟化鋰(lif)膜、碳酸鋰(li2co3)膜、氧化鋰膜、氮化鋰(li3n)膜或上述的組合中的至少一個。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述集流體具有約2微米和約8微米之間的厚度。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述集流體包括：

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述集流體包括：

8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將包括所述銅膜的所述集流體暴露于等離子體處理或電暈放電工藝，以從所述集流體的暴露表面去除有機材料。

9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述sei膜堆疊進一步包括氟化鋰，所述氟化鋰形成在所述硫族化物膜上。

10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硫族化物膜選自cus、cu2se、cu2s、cu2te、cute、bi2te3、bi2se3或上述的組合的組。

11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述sei膜堆疊進一步包括氧化鋰膜，所述氧化鋰膜形成在所述硫族化物膜上。

12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述sei膜堆疊進一步包括碳酸鋰膜，所述碳酸鋰膜形成在所述氧化鋰膜上。

13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用物理氣相沉積(pvd)工藝來沉積所述硫族化物膜，所述物理氣相沉積(pvd)工藝具有耦接到靶的rf功率源或dc功率源，所述靶由所述硫族化物膜的材料組成。

14.如權(quán)利要求13所述的方法，所述方法進一步包括：

15.一種陽極電極結(jié)構(gòu)，包括：

16.如權(quán)利要求15所述的陽極電極結(jié)構(gòu)，其中所述sei膜堆疊進一步包括氮化鋰膜，所述氮化鋰膜形成在所述鋰金屬膜和所述氧化鋰膜之間。

17.如權(quán)利要求15所述的陽極電極結(jié)構(gòu)，其中所述硫族化物膜選自cus、cu2se、cu2s、cu2te、cute、bi2te3、bi2se3或上述的組合的組。

18.如權(quán)利要求15所述的陽極電極結(jié)構(gòu)，其中所述硫族化物膜是bi2te3。

19.如權(quán)利要求17所述的陽極電極結(jié)構(gòu)，其中所述硫族化物膜具有約1納米和約400納米之間的厚度。

20.如權(quán)利要求19所述的陽極電極結(jié)構(gòu)，其中所述鋰金屬膜具有約1微米和約20微米之間的厚度。

技術(shù)總結(jié)
本文所描述的實現(xiàn)方式總體涉及金屬電極，更具體地涉及含鋰陽極、包括前述含鋰電極的諸如二次電池的高性能電化學(xué)裝置，及其制造方法。在一個實現(xiàn)方式中，提供了一種陽極電極結(jié)構(gòu)。所述陽極電極結(jié)構(gòu)包括包含銅的集流體。所述陽極電極結(jié)構(gòu)進一步包括形成在所述集流體上的鋰金屬膜。所述陽極電極結(jié)構(gòu)進一步包括形成在所述鋰金屬膜上的固體電解質(zhì)界面(SEI)膜堆疊。所述SEI膜堆疊包括形成在所述鋰金屬膜上的硫族化物膜。在一個實現(xiàn)方式中，所述SEI膜堆疊進一步包括形成在所述硫族化物膜上的氧化鋰膜。在一個實現(xiàn)方式中，所述SEI膜堆疊進一步包括形成在所述氧化鋰膜上的碳酸鋰膜。

技術(shù)研發(fā)人員：G·K·戈帕拉克里希南·奈爾,蘇布拉曼亞·P·赫爾勒,卡爾·J·阿姆斯特朗
受保護的技術(shù)使用者：應(yīng)用材料公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26