本发明专利技术提供一种用于使氧化物涂层沉积到无机基底上的方法，包括提供含有四烷基铵多氧阴离子和氢氧化锂的水性组合物；使水性组合物与无机基底接触足够的时间以使锂多氧阴离子沉积到无机基底表面上，从而形成初始涂覆的无机基底；以及使所述初始涂覆的无机基底加热足够的时间以将锂多氧阴离子转化为氧化物，从而在无机基底上形成源自多氧阴离子的氧化物涂层。无机基底可以是陶瓷材料或半导体材料、玻璃或其它介电材料，并且陶瓷材料可以是锂离子电池阴极材料。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术设及用于在无机基底上形成金属氧化物涂层的方法和组合物。更特别地， 本专利技术设及通过使用季锭金属化物（metalates)例如侣酸盐和氨氧化裡在无机基底如陶 瓷粉末上形成金属氧化物例如氧化侣涂层。最特别地，本专利技术设及在裡离子电池阴极材料 上形成金属氧化物如氧化侣涂层。
技术介绍
裡离子电池阴极陶瓷材料多年来一直是一个吸引人的研究领域。在各种阴极材料 中，裡过渡金属氧化物代表最成功的阴极材料类别。裡过渡金属氧化物的晶体结构可W是 具有化学式LiM〇2(其中M是例如Mn、Co和/或Ni)的分层结构或具有典型化学式LiM2〇4(M 是例如Mn)的S维尖晶石结构。分层结构和尖晶石结构二者均包括过渡金属和氧的框架， 其中插入裡离子。 裡离子电池阴极的陶瓷材料，例如裡钻氧化物、裡儀氧化物或裡钻儀氧化物具有 优异的用于能量存储的基本性能。然而，运些材料也有缺点，如在热稳定性和过充电性能方 面的安全性不够。为了解决运些问题，已经引入各种安全方法，其包括隔板关机功能、向电 解质添加添加剂、安全保护电路和PTC(正溫度系数）器件。不幸的是，所有运些方法被设 计为在其中阴极活性材料的充电能力不太高的条件下使用。因此，当使阴极活性材料的充 电能力提高W满足对于在运样的电池中的高容量的日益增长的需求时，其可能引起运些系 统的安全性恶化。 另一方面，电化学电池的操作总是在活性阴极材料和电解质之间生成界面层，称 为固体电解质界面（SEI)。高压操作可W很容易地破坏运种界面层，导致差的循环性能和容 量损失。因此，控制和稳定SEI的形成和结构仍然是非常重要的并且具备现实意义。 此外，一些活性的含儘阴极材料（如裡儘氧化物），当直接与电解质接触时，在电 池操作期间具有儘溶出到电池的电解质溶液中的问题。运可能导致容量衰减，即容量通过 重复的充放电循环而损失。 为了克服上述缺点，已提出核/壳结构W改善裡电池的循环寿命和安全性。活性 阴极陶瓷颗粒表面（忍）上的纯化壳的形成可W提供高度脱裡（放电）状态中的结构和热 稳定性，因此循环寿命和安全性可W得到改善。存在各种已被描述用于阴极陶瓷颗粒表面 的壳，其包括由例如铁酸领度aTi〇3)，憐酸铁裡氧化物，和梯度LiCo〇2形成的壳。大多数运 些壳的形成原理是使用昂贵的原材料或者采用复杂的过程，或两者兼而有之。除了上述的 活性材料壳外，对于惰性金属氧化物壳已经研究很长时间。惰性金属氧化物壳的形成是一 个相对便宜的过程。已经通过所谓的异相成核湿化学在陶瓷颗粒表面制备各种惰性金属氧 化物壳，如Ti〇2、Al2〇3、MgO和化0。然而，目前的异相成核W形成惰性氧化物壳是不可控的， 特别是在于：已知的工艺不提供W可接受的精度控制壳的厚度的任何方法。从定义上本身 而言，惰性金属氧化物壳是没有电化学活性的-运意味着其不促进离子或电子传递。同时， 运样的壳应不干扰操作。如果形成过厚和/或过于密集的惰性壳，所述壳的电阻能够限制 电极的充电和放电速率能力，电池性能会恶化。目前通过使用硝酸侣（或其它侣盐）的异 相成核而沉积氧化侣（和其它惰性氧化物）的工艺设及活性陶瓷材料中的Li阳离子和工 艺溶液中的Al离子之间的离子交换。其可能引起从活性陶瓷材料损失Li离子，产生废物 和当沉积壳时可能产生阴极结构缺陷。 因此，如何在无机基底上提供氧化物涂层，例如裡离子电池阴极中的活性陶瓷材 料的问题一直存在并且迄今为止未得到令人满意的解决。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供在陶瓷或其他无机基底上形成氧化物壳，包括金 属氧化物或某些非金属氧化物的方法，其中，该氧化物壳具有精确可控的厚度。厚度是通过 控制反应组合物中的季锭阳离子和多氧阴离子的含量和沉积速度而精确地控制。基底可W 包括活性阴极陶瓷颗粒表面，如裡离子电池阴极中使用的陶瓷材料。该方法使用由季锭阳 离子和多氧阴离子组成的有机盐作为壳形成的材料源。通过添加氨氧化裡，有机盐能够慢 慢在运样的陶瓷表面上形成导电壳层，半导电壳层或绝缘壳层。因此，沉积速度会受到反应 组合物中氨氧化裡含量的影响。 因此，在一个实施方式中，本专利技术设及一种用于使氧化物涂层沉积到无机基底上 的方法，包括： 提供含有四烷基锭多氧阴离子和氨氧化裡的水性组合物； 使水性组合物与无机基底接触足够的时间W使裡多氧阴离子沉积到无机基底表 面上，从而形成初始涂覆的无机基底；W及 使该初始涂覆的无机基底加热足够的时间W将裡多氧阴离子转化为氧化物，从而 在无机基底上形成源自该多氧阴离子的氧化物涂层。 在一个实施方式中，四烷基锭多氧阴离子包括四甲基氨氧化锭。 在一个实施方式中，四烷基锭多氧阴离子包括具有通式AyOyZ的多氧阴离子，其中 A表示能够形成多氧阴离子的一种或多种过渡金属或其它金属或准金属。在一个实施方式 中，通式中的原子A是选自A1、Si、B、Ga、Ge、As、In、Sn、Sb、T1、化和Bi,或者其任意两种 或更多种的组合，0是氧原子，X、y和Z值取决于A在该多氧阴离子中的价态并且y〉x。 在一个实施方式中，过渡金属包括1'1、￥、211、化、(：〇、111、化和化的一种或多种。 在一个实施方式中，无机基底包括陶瓷氧化物。在一个实施方式中，陶瓷氧化物包 含Li+离子并且适于在裡离子电池的陶瓷阴极材料中使用。 在一个实施方式中，无机基底包括半导体材料。在一个实施方式中，半导体材料包 括半导体晶片，其中任选地该半导体晶片包括电子电路。 在一个实施方式中，四烷基锭多氧阴离子是四甲基侣酸锭且无机基底为陶瓷材 料。在一个实施方式中，陶瓷材料是裡离子电池阴极材料。 在另一个更具体的实施方式中，本专利技术设及一种用于使氧化侣涂层沉积到无机基 底上的方法，包括： 提供含有四烷基侣酸锭和氨氧化裡的水性组合物； 使水性组合物与无机基底接触足够的时间W使侣酸裡沉积到无机基底表面上，从 而形成初始涂覆的无机基底；W及 使初始涂覆的无机基底加热足够的时间W将侣酸裡转化为氧化侣。 在一个实施方式中，该无机基底是陶瓷材料。在一个实施方式中，该陶瓷材料是裡 离子电池阴极材料。 在一个实施方式中，该四烷基侣酸锭为四甲基侣酸锭。在一个实施方式中，加热是在约450°C至约1000°C的范围内的溫度下或在约 500°C的溫度下进行。 存在于水性组合物中的来自氨氧化裡的Li+离子导致氧化物壳中包含Li+离子。 此处描述的本专利技术不仅适用于形成陶瓷颗粒的核/壳结构，而且还适用于在平面 板形式或几乎任何其它不规则状形式的无机材料表面上形成纯化壳。因此，例如，本专利技术可 W应用于在半导体例如娃或娃/错的晶片表面上或其它无机表面例如玻璃表面上W及在 已经存在电子组件的半导体器件上形成氧化物层。 本专利技术的优点包括W下一种或多种（1)本专利技术的方法是室溫下的方法；（2)本发 明的方法是简单的一步法；（3)本专利技术的方法提供可预测和可控制的壳厚度；(4)本专利技术的 方法是均相壳；（5)本专利技术的方法适用于在基底上形成薄膜壳；(6)本专利技术的方法不是可能 从基底贫化离子的离子交换方法；（7)本专利技术的方法使在基底的每一个单个晶体颗粒上形 成壳；(8)本专利技术的方法除了Li离子电池阴极的陶瓷材料之外还可W广泛应用于多种基底 上。 附图简要说明 图1-5是根据本专利技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于使氧化物涂层沉积到无机基底上的方法，包括：提供含有四烷基铵多氧阴离子和氢氧化锂的水性组合物；使所述水性组合物与无机基底接触足够的时间以使锂多氧阴离子沉积到所述无机基底表面上，从而形成初始涂覆的无机基底；以及使所述初始涂覆的无机基底加热足够的时间以将所述锂多氧阴离子转化为氧化物，从而在所述无机基底上形成源自所述多氧阴离子的氧化物涂层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：郝建军，C·S·艾伦，
申请(专利权)人：塞克姆公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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