【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及用于生产锂电池的阳极的方法。更具体地，本专利技术涉及一种用于生产阳极的方法，其中在亲锂材料和熔融形式的锂材料之间反应之后或者在亲锂表面上沉积锂材料之后形成阳极活性材料。阳极的集电器和/或至少一个其他层可以包括连续的3d结构。
技术介绍
1、例如与理论比能量为372mah/g的诸如石墨等的材料相比，理论比能量为3860mah/g的锂金属构成了储能系统(ess)或电池的良好阳极材料。
2、需要薄的li金属箔来增加电池的能量密度并降低阳极的生产成本。然而，li具有低的机械强度和电子导电性(分别比铜和铝低5倍和3倍)。因此，薄的独立式li难以生产和处理。在本领域中已知使用沉积在由导电材料制成的基材上的薄层li。通常，选择具有良好机械性能和良好电子导电性的基材，也称为集电器。即使是基材上厚度低至4微米至5微米的li层也构成了比使用独立式li更好的解决方案。
3、在金属基材上沉积薄层li的方法在本领域中是已知的。此类方法包括例如物理气相沉积(pvd)技术。然而，若干个缺点与pvd相关，如沉积速率相当低，并且整个技术相当昂贵。
4、此外，已经观察到，当一层li沉积在集电器上时，li和导电材料之间会发生相互作用，这导致在集电器中形成裂纹。这将在下文中更详细地描述。当使用更理想的较薄集电器时，以及当进行涉及在高温下使用锂的其他沉积技术时，在集电器中形成裂纹变得特别普遍。
5、专利技术人知道以下文件：us 2020/099039、wo 2020/240553、wo 2020/210
6、仍然需要用于生产锂电池的阳极的有效且具有成本效益的方法。特别地，需要此类方法，这些方法允许除pvd之外的其他li沉积技术，并且不导致集电器损坏。
技术实现思路
1、本专利技术人已经设计并实施了一种用于生产锂电池的阳极的方法。所述方法包括：提供集电器，在其上形成保护材料层，在所述保护材料层上沉积亲锂材料，以及在所述亲锂材料层上沉积熔融的锂材料。所述亲锂材料和所述熔融的锂材料随后反应以形成阳极活性材料。所述阳极的所述集电器和/或至少一个其他层可以在其表面上包括连续的3d结构。所述方法还可以包括等离子体处理，所述等离子体处理可以导致亲锂表面的形成。沉积在所述集电器上的所述保护材料构成所述集电器和所述阳极活性材料中的锂之间的屏障，因此避免了在所述集电器中形成裂纹。
2、在本专利技术的实施方案中，在沉积所述熔融的锂材料之前，将所述亲锂材料沉积在所述保护层上之后进行等离子体处理，产生等离子体处理的亲锂材料。
3、在本专利技术的实施方案中，对所述保护层进行等离子体处理，导致形成亲锂表面，所述熔融的锂材料沉积在所述亲锂表面上。
4、所述等离子体处理可以是热大气压等离子体或任何其他合适的等离子体处理。
5、在本专利技术的实施方案中，所述集电器设有在其表面上形成的连续的3d结构。此外，包括所述保护层、所述亲锂表面、所述阳极活性材料层和表面处理剂层的阳极的至少一个其他层可以包括连续的3d结构。所述连续的3d结构可以通过在表面上电化学沉积或化学沉积导电材料来形成。可替代地，例如，关于集电器，可以通过使用可以包括机械处理和/或激光处理、电化学氧化、化学蚀刻或任何其他合适的技术在其表面提供一些粗糙度来形成连续的3d结构。
6、在本专利技术的实施方案中，所述熔融形式的锂材料包括锂或其合金。
7、在本专利技术的实施方案中，提供了一种阳极，其包括集电器、沉积在所述集电器上的保护材料层和阳极活性材料层，所述阳极活性材料层在亲锂材料和熔融形式的锂材料之间的反应之后形成或者在亲锂表面上沉积所述锂材料后形成。在本专利技术的实施方案中，所述阳极是单面的，或者所述阳极是双面的。在本专利技术的实施方案中，所述集电器具有在约4μm至约5μm之间的厚度。
8、在本专利技术的实施方案中，提供了一种适于进行本文所述的方法以生产本文所述的阳极的设备。
9、在本专利技术的实施方案中，所述锂电池是锂离子电池或全固态电池。
10、因此，根据本专利技术的各方面，本专利技术提供了以下内容：
11、(1).一种用于生产锂电池的阳极的方法，其包括：a)提供集电器；b)在所述集电器的表面上沉积保护材料层，以获得受保护的集电器；c)在所述受保护的集电器的表面上沉积亲锂材料层；以及d)在所述亲锂材料层上沉积熔融形式的锂材料层，由此所述亲锂材料与熔融的锂材料反应以形成阳极活性材料层。
12、(2).一种用于生产锂电池的阳极的方法，其包括：a)提供集电器；b)在所述集电器的表面上沉积保护材料层，以获得受保护的集电器；c)在所述保护材料层上沉积亲锂材料层，然后c1)对所述亲锂材料层进行等离子体处理，以获得等离子体处理的亲锂材料层；以及d)在所述等离子体处理的亲锂材料层上沉积熔融形式的锂材料层，由此所述亲锂材料与熔融的锂材料反应以形成阳极活性材料层。
13、(3).一种用于生产锂电池的阳极的方法，其包括：a)提供集电器；b)在所述集电器的表面上沉积保护材料层，以获得受保护的集电器；c1)对所述受保护的集电器进行等离子体处理，以获得具有亲锂表面的等离子体处理的受保护的集电器；以及d)在所述亲锂表面上沉积熔融形式的锂材料层，从而形成阳极活性材料层。
14、(4).根据上述(1)至(3)中任一项所述的方法，其进一步包括a1)在进行步骤b)之前，在所述集电器的表面上形成连续的3d结构，以获得纹理化的集电器。
15、(5).根据上述(1)至(4)中任一项所述的方法，其进一步包括b1)在进行步骤c)或步骤c1)之前，在所述受保护的集电器的表面上形成连续的3d结构，以获得纹理化的受保护的集电器。
16、(6).根据上述(1)至(5)中任一项所述的方法，其进一步包括e)在形成的所述阳极活性材料层上沉积表面处理剂层。
17、(7).根据上述(1)至(6)中任一项所述的方法，其进一步包括d1)在进行步骤e)之前，在所述阳极活性材料层的表面上形成连续的3d结构。
18、(8).根据上述(1)至(7)中任一项所述的方法，其进一步包括e1)在所述表面处理剂层的表面上形成连续的3d结构。
19、(9).根据上述(1)至(8)中任一项所述的方法，其中步骤a1)、b)、b1)、c)、c1)、d)、d1)、e)和e1)在所述集电器的两侧上进行，并且产生双面阳极，任选地，步骤a1)、b)、b1)、c)、c1)、d)、d1)、e)和e1)全部在所述集电器的一侧上进行，然后在所述收集器的另一侧进行；任选地，步骤a1)、b)、b1)、c)、c1)、d)、d1)、e)和e1)中的每一个在所述集电器的一侧上同时进行，然后在所述集电器的另一侧上进行。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于生产锂电池的阳极的方法，其包括：
2.一种用于生产锂电池的阳极的方法，其包括：
3.一种用于生产锂电池的阳极的方法，其包括：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其进一步包括步骤a1)在进行步骤b)之前，在所述集电器的表面上形成连续的3D结构，以获得纹理化的集电器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其进一步包括步骤b1)在进行步骤c)或c1)之前，在所述受保护的集电器的表面上形成连续的3D结构，以获得纹理化的受保护的集电器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其进一步包括e)在形成的活性阳极材料层上沉积表面处理剂层。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其进一步包括步骤d1)在进行步骤e)之前，在所述阳极材料层的表面上形成连续的3D结构。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其进一步包括步骤e1)在所述表面处理剂层的表面上形成连续的3D结构。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中步骤a1)、b)、b1)、c)、c1)、d)、d1
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中步骤a1)和b1)各自独立地包括在所述集电器的所述表面上或在所述受保护的集电器的所述表面上电化学沉积导电材料，
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中步骤a1)和b1)各自独立地包括在所述集电器的所述表面上提供一定的粗糙度，
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中步骤b)包括电化学沉积、化学镀或任何合适的技术。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中步骤c)包括电化学氧化或电化学还原，或任何合适的技术。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中步骤c1)中的所述等离子体处理是大气压热等离子体。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中步骤d)包括渗透方法、波峰焊接、使用加热喷嘴、使用网纹辊或任何合适的技术。
16.根据权利要求1至1 5中任一项所述的方法，其中至少一个干燥步骤在步骤a1)、b)、b1)、c)、d)、d1)和e)中的任一步骤之后进行。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中所述熔融形式的锂材料处于约180℃和约400℃之间的温度，
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中所述集电器包括为Cu、Al、Ni、Ti、C、不锈钢、导电聚合物或它们的组合的材料，
19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中所述保护材料包括Ni、Co、Cr、Fe、Ti或它们的组合，
20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中所述亲锂材料包括CuO、Cu2O、ZnO、MnO2、SnO2、Cu、Au、Mg、Al、In、B、Zn、Sn、Si、SiO2、SiOx、金属氟化物、金属硼化物或它们的组合，
21.根据权利要求1至20中任一项所述的方法，其中所述亲锂表面具有连续的3D结构，
22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其中所述熔融形式的锂材料包括锂或其合金，
23.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中所述表面处理剂包括Ag、Zn、SiOx、Sn、Si、Li2CO3、LiF、炭黑、碳纳米纤维、石墨烯或任何其他合适的表面处理剂。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的方法，其中所述锂电池是锂离子电池或全固态电池。
25.一种通过根据权利要求1至24中任一项所述的方法生产的阳极。
26.一种用于锂电池的阳极，其包括：
27.根据权利要求25或26所述的阳极，其中：在所述集电器和所述活性阳极材料之间基本上没有物理相互作用或化学相互作用。
28.根据权利要求25至27中任一项所述的阳极，所述阳极是单面或双面的。
29.根据权利要求25至28中任一项所述的阳极，其中所述集电器具有在约4μm与约5μm之间的厚度。
30.一种适于生产根据权利要求25至29中任一项所述的阳极的设备。
31.一种根据权利要求25至29中任一项所述的阳极的用途，其用于制造锂电池。
32.一种制造锂电池的方法，其包括使用根据权利要求25至29中任一项所述的阳极。
33.一种锂电池，其包括根据权利要求25至29中任一项所述的阳极，
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于生产锂电池的阳极的方法，其包括：
2.一种用于生产锂电池的阳极的方法，其包括：
3.一种用于生产锂电池的阳极的方法，其包括：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其进一步包括步骤a1)在进行步骤b)之前，在所述集电器的表面上形成连续的3d结构，以获得纹理化的集电器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其进一步包括步骤b1)在进行步骤c)或c1)之前，在所述受保护的集电器的表面上形成连续的3d结构，以获得纹理化的受保护的集电器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其进一步包括e)在形成的活性阳极材料层上沉积表面处理剂层。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其进一步包括步骤d1)在进行步骤e)之前，在所述阳极材料层的表面上形成连续的3d结构。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其进一步包括步骤e1)在所述表面处理剂层的表面上形成连续的3d结构。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中步骤a1)、b)、b1)、c)、c1)、d)、d1)、e)和e1)在所述集电器的两侧上进行，并且产生双面阳极，
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中步骤a1)和b1)各自独立地包括在所述集电器的所述表面上或在所述受保护的集电器的所述表面上电化学沉积导电材料，
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中步骤a1)和b1)各自独立地包括在所述集电器的所述表面上提供一定的粗糙度，
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中步骤b)包括电化学沉积、化学镀或任何合适的技术。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中步骤c)包括电化学氧化或电化学还原，或任何合适的技术。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中步骤c1)中的所述等离子体处理是大气压热等离子体。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中步骤d)包括渗透方法、波峰焊接、使用加热喷嘴、使用网纹辊或任何合适的技术。
16.根据权利要求1至1 5中任一项所述的方法，其中至少一个干燥步骤在步骤a1)、b)、b1)、c...
【专利技术属性】
技术研发人员：K·阿穆泽加，D·勒布朗，A·保莱拉，A·盖尔斐，S·卡波利，P·布沙尔，F·拉鲁什，N·德拉波特，
申请(专利权)人：魁北克电力公司，
类型：发明
国别省市：
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