CN110828769A - 形成能量存储器的方法 - Google Patents

形成能量存储器的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110828769A
CN110828769A CN201910725517.XA CN201910725517A CN110828769A CN 110828769 A CN110828769 A CN 110828769A CN 201910725517 A CN201910725517 A CN 201910725517A CN 110828769 A CN110828769 A CN 110828769A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
foil
energy storage
active
coated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910725517.XA
Other languages
English (en)
Inventor
迈克·菲卢夫
马库斯·皮维科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Von Ardenne GmbH
Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Original Assignee
Von Ardenne GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Von Ardenne GmbH filed Critical Von Ardenne GmbH
Publication of CN110828769A publication Critical patent/CN110828769A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
    • H01M12/08—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of a fuel-cell type and a half-cell of the secondary-cell type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0421—Methods of deposition of the material involving vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1397—Processes of manufacture of electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/665—Composites
    • H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/668—Composites of electroconductive material and synthetic resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

在各种实施方案中，可提供一种形成能量存储器(200、300、400、500、600)的方法，所述能量存储器(200、300、400、500、600)具有：阳极(1012)和阴极(1022)，所述阳极(1012)具有：具有第一化学势的活性阳极材料(1012a)；所述阴极(1022)具有：包括铝的箔(302)；包括锂的活性阴极材料，其中所述活性阴极材料具有不同于第一化学势的第二电化学势；保护材料(304)，其由气相形成并以流体密封的方式将活性阴极材料与箔(302)隔离，所述方法包含：用包括活性阴极材料和质子性溶剂的混合物涂覆箔(302)；从已涂覆箔(302)的混合物提取溶剂以形成包括活性阴极材料的固体层。

Description

形成能量存储器的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年11月16日提交的德国申请10 2018 128 902.2和10 2018 128901.4以及2018年8月8日提交的德国申请10 2018 006 255.5的优先权，其中每一个的整体都通过引入全部并入本文。
技术领域
本公开内容涉及一种方法。
背景技术
在能量存储器(例如蓄电池)中使用的以及例如用于接触连接或者用于传导电流的材料或者部件可能由于从悬浮液中施涂活性材料而遭受化学侵蚀的风险。悬浮液的反应性越高，这种风险越高。在特别侵蚀性的悬浮液例如碱的情况下，可能不再是所有材料都直接适用的情况。
常规的锂离子电池(LIB)例如由两个不同的活性电极材料层组成，每个活性电极材料层具有不同的活性材料(来自活性阳极材料和活性阴极材料)。活性电极材料层已各自被施涂到集流体上并通过隔离物彼此隔离，并且已用填充电池中的孔隙的(固体或液体)电解质彼此面对地组装。
LIB活性电极材料层通常由所谓的粉浆(slip)(也称为浆料)制备，即由液相制备。为了形成浆料，将活性电极材料层的固体成分(活性材料、粘合剂、导电添加剂等)与溶剂混合在一起，然后将其施涂到用作电池中的集流体的基底上。然后，不得不通过所谓的干燥区将溶剂再次从施涂到集流体上的粉浆中排出(蒸发出)，以使其固化。
然而，由于与LIB电极的形成相关的大量需求，可用于形成浆料的溶剂非常有限。因此，溶剂通常应该对电极和基底的成分是惰性的(即，没有化学变化)，并且所用的粘合剂应该在其中具有良好的溶解性，应该理想地具有高蒸气压和低沸点(用于快速蒸发)，并且应该防止浆料中的固体电极成分的团聚和沉降，并且能够在疏水性金属基底上良好地润湿。
由于这些需求，特别是对于由含锂活性材料制备LIB阴极，通常使用非质子性的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)作为溶剂。相反，避免不阻止例如锂离子浸出的其它溶剂，例如质子性溶剂。
发明内容
在各种实施方案中，已经认识到，NMP具有高毒性和生殖毒性，并怀疑有致癌性，释放易燃气体，并在采购和使用中导致高成本，例如这是由于能够处理NMP的复杂制造环境，例如低水制造环境、在干燥区中的抽气和/或回收蒸发的NMP等。
在各种实施方案中，以说明性方式提供了NMP的替代物，例如水或醇。这同样提供了LIB电极的完全干燥生产的替代方案，其成本高且结果较差。在各种实施方案中，如果NMP或水作为溶剂被处理，省去低水制造环境是可能的。
在这方面，已经认识到，例如，由于活性材料的浸出(特别是对于阴极，锂的洗出)和基底(例如铝箔)的腐蚀，使用水或醇作为用于制备LIB电极的浆料的溶剂是困难的。另外，与NMP相反，水和醇是质子性溶剂，因此可能存在活性材料颗粒在混合后趋于团聚的风险，并且在疏水性金属集流体箔上的粉浆的润湿会变差。
铝确实形成天然氧化物层。然而，使用水和/或醇的效果是，活性材料的成分(例如锂)可转移到水中，然后其变成碱性。由此形成的碱性液相在超过或大于大于约>8.5的pH时侵蚀天然氧化物层，并且在其失效后，碱性水与金属铝反应，从而腐蚀铝。腐蚀可根据以下表达式进行：
Al2O3+2OH-+3H2O->2[Al(OH)4]-
2Al+2OH-+6H2O->2[Al(OH)4]-+3H2
[Al(OH)4]-反应产物可溶于水，这意味着天然氧化物层或铝进一步与水逐渐反应，并且形成的反应产物溶解于其中，这被认为进一步促进腐蚀。
说明性地，在各种实施方案中已经认识到，与铝的天然氧化物(例如氧化铝)相比，具有对碱性环境更高的耐化学性的保护层有利于水和/或醇的使用。说明性地，具有保护层的铝箔与碱性液相相比反应性较低，因此其可以用作能量电池(例如高能电池)中的集流体而不会过快腐蚀。
在各种实施方案中，可提供一种形成能量存储器的方法，所述能量存储器具有：阳极和阴极，所述阳极具有：具有第一化学势的活性阳极材料(例如电化学活性阳极材料)、任选的包括铜(例如，和/或涂覆有活性阳极材料)的箔；所述阴极具有：包括铝的箔；包括锂的活性阴极材料(例如电化学活性阴极材料)(也称为含锂活性阴极材料)，其中所述活性阴极材料具有不同于第一化学势的第二电化学势；保护材料，其由气相形成并以流体密封的方式将活性阴极材料与箔隔离，所述方法包括：用包括活性阴极材料和质子性溶剂的混合物涂覆箔；从已涂覆箔的混合物提取溶剂以形成包括活性阴极材料的固体层。
在各种实施方案中，为了更简单地理解，下文参考活性阴极材料(也称为阴极活性材料)和活性阳极材料(也称为阳极活性材料)。所述活性阴极材料可任选地已提供或提供为层或涂层(或其一部分)(也称为活性阴极材料层)。可选地或额外地，活性阳极材料可已提供或提供为层或涂层(或其一部分)(也称为活性阳极材料层)。相应的活性阳极/阴极材料层可包括合适的活性阳极/阴极材料和任选的粘合剂和/或任选的一种或多于一种导电添加剂。
下文给出的关于活性阳极材料的描述可类似适用于活性阳极材料层，且关于活性阴极材料的描述可类似适用于活性阴极材料层。
例如，可提供形成能量存储器的方法，所述能量存储器具有：阳极和阴极，所述阳极具有：具有第一化学势的活性阳极材料层、任选的包括铜(例如，和/或涂覆有活性阳极材料)的箔；所述阴极具有：包括铝的箔；包括含锂活性阴极材料的活性阴极材料层，其中所述活性阴极材料层具有不同于第一化学势的第二电化学势；保护材料，其由气相形成并以流体密封的方式将活性阴极材料层与箔隔离，所述方法包括：用包括活性阴极材料和质子性溶剂以及任选的粘合剂和/或任选的一种或多于一种导电添加剂的混合物涂覆箔；从已涂覆箔的混合物提取溶剂以形成包括活性阴极材料的固体层。
附图说明
在附图中，在所有不同的视图中，类似的附图标记通常指的是相同的部件。附图不一定按比例，而是通常将重点放在说明所公开的实施方案的原理上。在以下描述中，参考以下附图描述了各种实施方案，其中
图1A和图1B分别以示意性流程图示出了根据各种实施方案的方法；和
图2、图3和图4分别以示意性侧视图和示意性剖视图示出了各种实施方案中的能量存储器；和
图5和图6分别以示意性侧视图和示意性剖视图示出了各种实施方案中的能量存储器。
具体实施方式
在以下详细描述中，参考了附图，所述附图形成本描述的一部分并且其中为了说明的目的示出了其中可以执行本公开内容的具体实施方案。在这方面，方向性术语(例如“在顶部”、“在底部”、“在前部”、“在后部”、“前部”、“后部”等)是参照所描述附图的取向来使用的。由于实施方案的部件可以以多个不同的取向定位，因此方向性术语用于说明的目的而绝不是限制。显然，在不背离本公开内容的保护范围的情况下，可以使用其他实施方案并且可以进行结构或逻辑改变。显然，除非另外特别说明，否则本文通过实施例的方式描述的各种实施方案的特征可以彼此组合。因此，以下详细描述不应以限制性方式解释，且本公开内容的保护范围由所附权利要求书限定。
在本描述的过程中，术语“连接”和“耦合”用于描述直接连接和间接连接(例如欧姆和/或导电连接，例如导电连接)二者以及直接耦合和间接耦合二者。在附图中，在任何适当的地方，相同或相似的元件设有相同的标记。
在各种实施方案中，术语“耦合(coupled)”或“耦合(coupling)”可以在(例如机械的、流体静力的、热的和/或电的)连接和/或相互作用的意义上理解，例如直接的或间接的连接和/或相互作用。多个元件可以例如沿着相互作用的链彼此耦合，相互作用(例如信号)可以沿着所述相互作用的链传输。例如，两个相互耦合的元件可以彼此交换相互作用，例如机械的、流体静力的、热的和/或电的相互作用。在各种实施方案中，“耦合”可以在机械(例如物理)耦合的意义上理解，例如通过直接物理接触的方式。耦合可被配置为传输机械相互作用(例如力、扭矩等)。
能量存储电池(也称为电池)可以理解为能量存储器中的最小电势生成单元，例如，其确切地具有一对阴极和阳极。能量存储电池提供能量存储器的基电势，根据相互联系，其提供等于基电势的电压或者可以是基电势的数倍的电压。所述或每个能量存储电池可以具有活性阳极材料(例如确切地一种)(例如作为活性阳极材料层的组成部分)和活性阴极材料(例如确切地一种)(例如作为活性阴极材料层的组成部分)，它们以流体传导和/或离子传导的方式(例如通过其中可以已容纳或可以容纳电解质的空腔)彼此连接。
第一材料相对于一种或多于一种第二材料(例如两种或更多种第二材料的混合物)的电化学稳定性可取决于相应材料组合的性质，并且通常可以基于确切地一种材料组合。第一材料相对于第二材料的化学稳定性可以理解为表示其彼此的反应速率的倒数，其中第二材料可用作参比材料。当第一材料暴露于两种或更多种第二材料的混合物时，类似地同样适用。
所述反应速率表示通过材料组合(例如包括第一材料和一种或多于一种第二材料)的以每单位时间和体积的摩尔量(例如mol/(s·m3)计的相同反应的量。高的化学稳定性导致高的反应惰性(意味着材料组合勉强发生相互反应，如果发生的话)。所述化学稳定性可以取决于例如材料组合(例如参比材料)的pH或第一材料所暴露的环境的pH。第一材料化学稳定的pH范围也可以称为化学稳定窗口或pH稳定窗口。
在pH稳定窗口内，例如，反应速率可以小于在pH稳定窗口之外的反应速率的0.1％。换句话说，化学稳定性通常基于材料组合(例如铝/氧化铝和水)，而pH稳定窗口更具体地基于这种材料组合在(框出pH范围的)两个pH值之间的化学稳定性。
氧化铝的pH稳定窗口例如在约4.5至约8.5的pH范围内。在此范围之外，铝的天然氧化物层有腐蚀，之后金属铝仍未受保护。然后，未受保护的铝可能同样腐蚀，即，例如与水发生化学反应。
所述反应可根据以下表达式进行：
Al2O3+2OH-+3H2O->2[Al(OH)4]-
2Al+2OH-+6H2O->2[Al(OH)4]-+3H2
[Al(OH)4]-反应产物可溶于水，这意味着天然氧化物层或铝进一步与水逐渐反应，并且形成的反应产物溶解于其中，这被认为进一步促进腐蚀。
在高pH值(例如大于8.5)下，例如，形成各种水溶性铝化合物，其可与活性阴极材料层的组分反应和/或导致这些组分在粉浆中和/或在集流体箔上团聚/沉降，可改变粉浆的流变特性，并且可损害活性阴极材料层在集流体箔上的结合强度。这些效应以及腐蚀的铝本身可降低电极的导电性、其寿命或其循环稳定性。
材料(例如液相)的pH可被认为是材料的氢离子活度(例如氧鎓活度)的负十进对数。氢离子的活度为氢离子的重量摩尔浓度(以mol/kg计的mH+)与氢离子的活度系数(γH)的乘积除以重量摩尔浓度的单位(以mol/kg计的m0)。作为其第一近似，稀溶液或悬浮液的氧鎓活度可以等同于氧鎓离子浓度的量度(以mol/dm3或mol/l计)。
在各种实施方案中，箔(铝箔或镀铝箔)的厚度(即横向于箔的横向范围)可小于40μm，例如小于约35μm，例如小于约30μm，例如小于约25μm，例如小于约20μm，例如小于约15μm，例如小于约10μm，例如小于约5μm，例如在约3μm至约20μm的范围内，例如约5μm或例如约15μm。
所述箔的宽度(即在其横向范围方向(例如与传输方向成直角)上的范围)例如可以在约0.01m至约7m的范围内，例如在约0.1m至约5m的范围内，例如在约1m至约4m的范围内，且其长度(即在横向于宽度(例如与传输方向平行)的其横向范围方向上的范围)大于0.01m，例如大于0.1m，例如大于1m，例如大于10m(在这种情况下，箔302可以例如从卷至卷传输)，例如大于50m，例如大于100m，例如大于500m，例如大于1000m或数千米。
在各种实施方案中，所述箔可包括由至少一种塑料和铝构成的层压体。例如，所述箔可包括(例如在一侧或两侧上)涂覆有铝的聚合物膜或已由其形成。或者，所述箔可以已由铝形成。例如，所述箔可以在一定程度上由大于50at％的铝组成，例如在一定程度上由大于70at％的铝组成，或者例如在一定程度上由大于90at％的铝组成。
在本说明书的上下文中，金属(也称为金属材料)可以更一般地包括(或已由其形成)至少一种金属元素(即，一种或多种金属元素)，例如来自以下元素组的至少一种元素：铜(Cu)、铁(Fe)、钛(Ti)、镍(Ni)、银(Ag)、铬(Cr)、铂(Pt)、金(Au)、镁(Mg)、铝(Al)、锆(Zr)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、钡(Ba)、铟(In)、钙(Ca)、铪(Hf)、钐(Sm)或锂(Li)。此外，金属可以包括金属化合物(例如金属间化合物或合金)或已由其形成，例如至少两种金属元素(例如来自所述元素组)的化合物，例如青铜或黄铜，或例如至少一种金属元素(例如来自所述元素组)和至少一种非金属元素的化合物，例如钢。
通常，溶剂可以分为质子性溶剂和非质子性溶剂。只要分子和/或由其制成的材料具有分子中的氢原子可作为质子从其中脱离的官能团(例如OH基团)(解离)，就称为质子性溶剂。这些与非质子性溶剂形成对比。所述质子性溶剂可包括例如一种或多于一种的下列溶剂或已由其形成：水、甲醇、乙醇、醇类有机化合物(也称为醇)。最重要的质子性溶剂是水，其(以简化形式)解离为质子和氢氧根离子。
电解质可理解为是指被配置以传导锂离子(即被配置成锂离子导电的)的材料或材料混合物。例如，所述电解质可包括以下电解质类型中的一种或已由其形成：液体和/或盐基电解质(例如包括导电盐、溶剂和任选的一种或多于一种添加剂或由其形成)、聚合物电解质、基于离子液体的电解质、固态电解质。
在各种实施方案中，电解质可包括以下中的至少一种：盐(如LiPF6(六氟磷酸锂)、LiBF4(四氟硼酸锂)或LiBOB(二草酸硼酸锂))、无水非质子性溶剂(例如碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯等)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、Li3PO4N氮化磷酸锂。
在各种实施方案中，固态电解质可包括以下中的至少一种：来自NASICON(含钠超离子导体)的组中的超离子材料、来自LISICON(含锂超离子导体)的组中的超离子材料、硫化物玻璃和/或LiPON(锂磷氧氮)。
在各种实施方案中，通过本文所述方法处理的箔可用于能量存储器，例如电池，例如蓄电池(例如锂离子蓄电池)中。在各种实施方案中，所述箔可用于能量存储器的一个或每个电极(例如阳极和/或阴极)中。
能量存储器可包括例如具体的锂离子蓄电池类型或已由其形成，所述具体的锂离子蓄电池类型例如锂硫蓄电池、锂镍锰钴氧化物蓄电池、锂镍钴铝氧化物蓄电池、锂镍锰氧化物蓄电池、锂聚合物蓄电池、锂钴二氧化物蓄电池(LiCoO2)、钛酸锂蓄电池、锂空气蓄电池、锂锰二氧化物蓄电池、锂锰氧化物蓄电池、磷酸铁锂蓄电池(LiFePO4)、锂锰蓄电池和/或磷酸铁锂蓄电池。此标记的第一部分可对应于主反应材料(例如锂)，而此标记的第二部分可对应于活性阴极材料。更一般地，能量存储器可包括锂离子蓄电池或已由其形成，例如Li-LFP蓄电池、Li-NMC蓄电池、Li-S蓄电池、Li-O蓄电池等。
在各种实施方案中，所述保护层的厚度(层厚度，即，横向于箔的横向范围)可在约5nm(纳米)到约1μm(微米)的范围内，例如在约10nm到约200nm的范围内或在约5nm到约500nm的范围内，例如在约100nm到约200nm的范围内。可选地或额外地，所述保护层可以包括不同于第一金属的第二金属或已由其形成。例如，所述保护层可以在一定程度上由大于50at％的第二金属组成，例如在一定程度上由大于70at％的第二金属组成，或者例如在一定程度上由大于90at％的第二金属组成。
在各种实施方案中，活性材料可以已经被提供或被提供为活性材料层的一部分。通常，所述活性材料也可以以一些其它方式已被提供或被提供，因此在下文中更一般地称为活性材料。关于活性材料所描述的内容也可类似地适用于活性材料层。
活性材料(例如活性阳极材料和/或活性阴极材料)，例如活性材料层，通常可具有高比表面积，例如大于箔和/或保护层的比表面积。为此目的，活性材料(例如活性材料层)可以是多孔的，例如，即具有孔或其它空隙，例如相互连接的孔和/或通道的网络。例如，活性材料可具有在约10％至约80％的范围内(例如在约20％至约40％或至约80％的范围内)的孔隙率。可选地，所述活性阳极材料可具有致密锂层(例如锂金属阳极)。例如，使用无孔锂金属层作为活性阳极材料是可能的。
在各种实施方案中，活性材料层或活性材料的厚度(层厚度，即，横向于箔的横向范围)可在约5μm至约500μm的范围内，例如在约5μm至约100μm的范围内。
例如，所述活性材料可以作为混合物的一部分(例如作为活性材料层的一部分，例如活性阳极材料层和/或活性阴极材料层)已被提供或被提供，其中所述混合物可包括以下或已由其形成：活性物质：一种或多于一种导电添加剂(例如导电炭黑、碳纳米管和/或碳纤维)，和/或一种或多于一种粘合剂材料(例如聚四氟乙烯、聚环氧乙烷、丁苯橡胶、羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯等)。所述粘合剂材料可包括例如聚合物或已由其形成。所述活性材料可以是活性阳极材料或活性阴极材料。
在本说明书的上下文中，所述活性阳极材料可包括以下材料中的一种或多于一种或已由其形成：碳(例如石墨、硬碳、炭黑)、硅、硅化物、锂、钛酸锂(Li4Ti5O12)、锡、锌、铝、锗、镁、铅、锑或过渡金属氧化物、硫化物、氮化物、磷化物、氟化物(AxBy，其中A＝Fe、Co、Cu、Mn、Ni、Ti、V、Cr、Mo、W、Ru并且B＝O、S、P、N、F；例如Cr2O3)。更一般而言，所述活性阳极材料可以是锂化(即与锂电化学反应)(例如锂化合物)和/或嵌入锂的材料。
在本说明书的上下文中，所述活性阴极材料可包括以下材料中的一种或已由其形成：磷酸铁锂(LFP)、锂镍锰钴氧化物(NMC)、锂锰氧化物(LMO)、锂镍钴铝氧化物(NCA)、锂镍锰氧化物(LNMO)、锂钴氧化物(LCO)、锂钒氧化物(LVO)、磷酸锰锂(LMP)、磷酸镍锂(LNP)、磷酸钴锂(LCP)、磷酸钒锂(LVP)、硫化锂或氧化锂。
如果碳层从液相(例如从悬浮液或分散体)沉积在集流体上，则说明性地可能需要5μm或更大的厚度，以实现电极的良好电化学性能(类似于用NMP粉浆制备的电极)；和/或，以防止铝箔在含水浆料中的腐蚀和对电极的加工性和/或电化学特性的相关不利影响。然而，此液体沉积碳层难以转化成大规模生产。首先，所述液体沉积碳层由于其层厚度而具有剥离的趋势，因此如果意图是避免碳层中的泄漏，则使得难以卷起集流体。说明性地，所述碳层中的泄漏可能导致该位置处的腐蚀，这逐渐覆盖集流体的显著区域。然而，如果不由卷来加工集流体，则由于复杂的加工方式而产生大的成本。所述碳层可以可选地是在后续能量存储电池中的非活性组分，其根据其重量比例降低能量存储电池的比能和/或能量密度。此外，厚碳层可能导致能量存储电池的内阻升高。例如，碳层的低厚度与能量存储电池的功能性的低损耗相关联。
粒状液体沉积碳层的低表观密度可以是可以仅难以补偿的参数。随着碳层厚度的减小，集流体可能越来越不受保护或不充分地受到保护。在集流体的卷起中的任何凸曲率(例如在圆形电池的情况下)可导致碳层的表观密度的降低，这进一步增加了碳层的所需厚度。
另一方面，较薄的液体沉积碳层存在具有残余孔隙率的趋势，使得尤其在较大面积情况下，碳层中存在增加的泄漏风险。
然而，使用水的替代常规方法可能不能实现NMP的性能。例如，以常规方式，通过电晕处理，改善了基于水作为溶剂的粉浆在直铝箔上的润湿。然而，此方法不能抑制铝箔的腐蚀或活性材料的浸出。可选地，将酸加入到所述粉浆中以将其中和。因此，抑制铝箔的腐蚀是可能的，但是浸出的活性材料可能不能实现其全部性能。向粉浆中加入酸同样会导致与活性材料反应并因此导致活性材料的恶化。同样可能需要在干燥过程中监测浆料的pH。
可选地，以常规方式，用有机材料(例如用含氟聚合物)或无机材料(例如用Al2O3或ZrO2)涂覆活性材料。这确实抑制活性材料的浸出，但不能可靠地抑制铝箔的腐蚀和团聚，并且成本高。
如果使用NMP作为溶剂，则所述处理必须在干燥的室内以高成本并且不方便地进行以使其不吸收任何水。在各种实施方案中提供的能量储存器/方法使得NMP吸水并因此使液相呈碱性而不腐蚀在电极生产期间使用的集流体箔成为可能。
在各种实施方案中，提供了能量存储器和方法，其能够简化由基于水作为溶剂的粉浆(理想地甚至完全没有其它溶剂)的电极(特别是阴极)生产。在各种实施方案中，所提供的能量储存器和所提供的方法能够实现的是，与基于水作为溶剂的电极生产的常规方法相比，此电极在其电化学性能(例如在其容量、循环稳定性、倍率容量等)方面具有更低的损失。
说明性地，例如，可以已提供或提供以下之一：
·活性材料的涂层，用于防止浸出和/或抑制团聚；
·金属集流体基底(特别是铝)的涂层，用于防止腐蚀并用于粉浆在集流体基底上的均匀润湿。
图1A以示意性流程图示出了各种实施方案中的方法100a，其提供例如涂覆箔512(参见图5)。
方法100a可包括，在110中：在例如设置在真空室中和/或具有真空的涂覆区域内输送箔，其中箔包括铝或已由其形成。例如，可以在真空室的涂覆区域内输送所述箔，其中所述箔具有由铝或铝表面上的天然氧化物层组成的金属表面。
方法100a可包括，在120中：使用气态涂层材料用保护层304涂覆所述箔。所述涂覆可包括：在涂覆区域或真空中产生材料蒸气(也称为气态涂层材料)。所述涂覆还可包括：在所述箔的金属或天然氧化物表面上形成导电保护层(也称为接触层)，其中所述导电保护层由至少材料蒸气形成。
在各种实施方案中，所述用保护层涂覆箔可通过物理气相沉积(PVD)来实现，例如通过蒸发保护材料来实现。可选地，所述用保护层涂覆箔可通过化学气相沉积(CVD)来实现，例如通过原子层沉积(ALD)来实现。说明性地，这种基于真空的涂覆或由气相涂覆可以实现非常薄的保护层，所述保护层可以是流体密封和/或离子密封的。
在各种实施方案中，提供了一种用于(例如任选地单面或双面)沉积保护层的基于真空的方法。所述方法可应用于例如薄铝箔(Al箔)或具有铝表面的其它箔(例如铝加工的聚合物箔)。在各种实施方案中，通过所述方法，提供了一种或多于一种具有低表面接触电阻的导电集流体，其对碱(即碱性浆料或溶液)具有化学抗性。
为此目的，在各种实施方案中，所述方法还可包括：任选地(例如在涂覆之前)除去箔的表面层(例如至少天然钝化层)，以使箔中的金属铝至少部分暴露，从而形成(例如暴露的)铝表面。可以使用等离子体(即通过所谓的等离子体蚀刻)去除所述表面层。
在各种实施方案中，气态涂层材料(也称为材料蒸气)可包括金属(例如Ni、Ti或Cu)或已由其形成。例如，所述气态涂层材料可包括钛或已由其形成。使用包括至少钛或由其形成的气态涂层材料，钛层例如可以已形成或被形成为保护层。
在各种实施方案中，所述保护层可具有大于约80％，例如大于约90％，例如约100％的几何空间填充，即表观密度与真密度的比率。换句话说，所述保护层的微结构可以具有小于约20％，例如小于约10％，例如小于约5％，例如小于约1％的孔或空隙在(例如涂层的)总体积中的比例。说明性地，所述保护层则基本上没有孔或空隙。
所述保护层可以提高箔对碱性环境(例如碱)的化学稳定性，例如用于制造能量存储电池(例如锂离子电池)的电极。
更一般地讲，除了箔之外，也可以已涂覆或涂覆另一基底，例如二维基底和/或带状形式的一个基底。以这种方式，提供了钝化的基底512(参见图5)，在其上可以由基于质子性溶剂(例如水)的浆料均匀地施涂活性材料层(例如包括活性阴极材料)而润湿良好并且不腐蚀基底。
例如，提供了在金属集流体基底上的保护层。以这种方式，有可能通过涂覆的集流体基底来满足对以基于水作为溶剂的粉浆的电极生产的(例如对耐腐蚀性和/或均匀润湿的)需求。此集流体基底可以例如通过保护层(例如阻挡层和/或亲水性保护层)已涂覆或涂覆，使得其满足需求。除了集流体之外，也可能已涂覆或涂覆包括铝的另一基底，例如二维基底。
所述保护层可以例如(例如，不论所选的基底类型或基底材料)包括碳层(也称为C层)或已由其形成。所述碳层可以通过例如PVD已形成或形成。所述碳层的厚度可以例如在约2nm(纳米)至约2μm(微米)的范围内，例如2μm或更小，例如在约10nm至约1μm的范围内，例如在约10nm至约200nm的范围内。
所述碳层可包括例如碳(C)或已由其形成。例如，所述碳层可以在一定程度上由大于50at％的碳组成，例如在一定程度上由大于70at％的碳组成，或者例如在一定程度上由大于90at％的碳组成。所述碳可以以碳构型存在，例如无定形碳(例如来自类金刚石碳-DLC的组)、石墨、纳米晶体石墨、四面体碳和/或四面体无定形碳(ta-C)。
所述保护层(例如所述碳层)可以任选地被配置成或变成亲水性的。
“亲水性的”可以理解为意味着所述表面相对于水的接触角接近于0°，例如小于10°。亲水性程度越大，则接触角可越小。
所述保护层的(例如碳层的)亲水性(其限定水滴的接触角)可以例如通过保护层的后处理形成和/或改善。所述后处理可以包括例如通过光，例如通过脉冲光，例如通过闪光灯(也称为闪光灯退火)照射所述保护层(例如碳层)。
以类似的方式，也可能已将(例如另一材料的)另一保护层304配置为或变成亲水性的。如果所述保护层可以被配置成仅难以亲水的或者是疏水性的，例如当此材料具有金属表面时，其可以可选地已涂覆或涂覆有亲水碳层(也称为增加亲水性程度)。例如，石墨烯层可以是亲水性的，并且形成保护层的最上层。可选地，为了提高亲水性程度，可以进行不同的表面处理和/或涂覆操作。亲水性程度可以通过例如电晕处理来提高。亲水性程度的提高可以允许改善的润湿，即改善的电极合成。
任选地，中间层(也称为缓冲层)可以已设置或设置在基底和碳层之间。所述中间层可以是保护层的一部分，并且可以已被配置为缓解(例如非晶)碳层相对于衬底的本征横向张力。中间层可以包括例如具有碳亲和性的材料(例如金属，例如Cu、Ti、Ni、Al、TiN等)或已由其形成。所述中间层中的金属的电导率可以大于104S/m，例如大于105S/m。
说明性地，所述中间层可以优选地被配置为具有高电导率以抑制基底302和碳层304之间的相互作用，尤其是相互扩散和/或金属碳化物的形成。
与基于溶剂的方法相比，通过PVD制备的保护层(例如碳层)可以明显更薄，使得首先可以减少集流体重量的增加和/或另外可以降低接触电阻。由分散体通过沉积制备基于溶剂的保护层，其不能得到致密的、不可渗透的层(尤其是在低厚度下)。还需要溶剂，其可能是有毒的和/或昂贵的。
图1B以示意性流程图示出了各种实施方案中的方法100b，其提供例如涂覆的固体颗粒516(参见图6)。
除了对于所述箔，可选地或额外地，涂覆活性阴极材料之外，该方法可以与方法100a相同的方式配置。
所述活性阴极材料可以是颗粒形式(即，作为颗粒物)。换句话说，所述活性阴极材料可包括大量涂覆的固体颗粒(颗粒物)。
固体颗粒的涂覆可包括将固体颗粒发射到真空中，并将气态涂层材料提供到真空中，由此形成固体颗粒上的保护层。
这种基于真空的涂覆或由气相进行的活性阴极材料(例如固体颗粒)的涂覆可以实现非常薄的保护层，所述保护层可以是流体密封和/或离子密封的。与其它涂覆类型相比，这因此可以呈现阴极中的较低重量比例，提供较高的电流传导率和/或可以以较低的成本生产，这因此使得阴极在经济上更可行。
所述保护层可包括例如保护材料或已由其形成。所述保护材料可包括例如碳或已由其形成(例如在碳改性中)。
图2以示意性侧视图或示意性剖视图示出了在各种实施方案中的具有一个或多于一个能量存储电池200(也称为能量存储电池的元件)的能量存储器。
所述能量存储器可包括一个或多于一个能量存储电池200，其中所述或每个能量存储电池200可以例如周期性地(例如以堆叠形式或以盘绕形式)在能量存储器中已被布置或被布置。例如，所述能量存储器可以是圆形能量存储器、袋状能量存储器或棱柱形能量存储器。
任选地，所述或每个能量存储电池200可包括隔离物1040，如在下文中更详细地描述的。例如，所述或每个能量存储电池200可包括液体电解质1050和用于电极的电隔离的隔离物。可选地，所述或每个能量存储电池200可以包括被配置用于电极的电隔离的固体电解质1050，在这种情况下，可以省略隔离物，或者在一些类型的固体电解质1050的情况下，隔离物可能是必需的。
在各种实施方案中，能量存储器(例如所述或每个能量存储电池200)可具有具有第一化学势(也称为阳极电势)(例如第一电化学势)的阳极1012。
能量存储器(例如所述或每个能量存储电池200)还可具有具有第二化学势(也称为阴极电势)(例如第二电化学势)的阴极1022。阴极1022可包括包括铝或由其组成的箔302(例如导电箔302)。
本文所述的化学势可以是电化学势。
此外，阴极1022可包括保护材料304，箔302已经用该保护材料304(也称为保护层304)涂覆，其中所述保护材料包括除铝之外的金属和/或碳。保护层304可以与例如箔302中的铝物理接触。
所述保护材料304的涂层304(即保护层304)例如可以被配置为流体密封的。所述保护材料304的涂层304(即保护层304)可以被配置为例如对具有例如大约8.5或更大、例如大约9或更大、例如大约9.5或更大、例如大约10或更大的pH的碱性环境是惰性的。“惰性”可以理解为意味着保护材料304对碱性环境是化学稳定的。
此外，阴极1022可以具有沿保护层304(例如在其顶上)布置的活性阴极材料层，例如与其物理接触。所述活性阳极材料层可包括活性阴极材料1022a。
保护层304可以是导电层，例如以设置在箔302和活性阴极材料层1012a之间的电接触层的形式。
例如当能量存储器(例如所述或每个能量存储电池200)已被充电或被充电时，在阳极1012和阴极1022(在下文中更一般地也称为电极)之间可以产生电势，所述电势大致对应于第一化学势和第二化学势之间的差。这种能量存储器可以具有一个或多于一个这种能量存储电池200(例如，彼此并联或彼此串联连接)。
当电极经由离子传导介质1040(例如固体或液体形式的电解质1050)连接时，在阳极和阴极之间(不仅在充电和放电操作中，而且在断电状态中)可产生电势。
说明性地，箔302可以用作集流体或电流导体，用于提供或导出在电化学还原或氧化反应中在阳极1012或阴极1022处存储或释放的电荷，例如当能量存储器(例如所述或每个能量存储电池200)被充电或放电时。在(液体或固体)电解质1050中在阳极1012和阴极1022之间移动的锂离子(离子交换)可引起所存储的化学能(例如当能量存储器(例如所述或每个能量存储电池200)已被充电时)到电能的转换，其中所述电能提供在电极1012、1022之间和/或在与其耦合的接触连接头1012k、1022k之间的电势(参见图3)。
所述电能可以是电流、电势和时间的乘积(即，E＝U*I*t)。电势U由阳极/阴极的电化学势得到，并且随着电池的充电状态而变化。电流I可以被提供(放电)或消耗(充电)，并且与锂离子的空间流动(Li++e-←→Li)耦合。时间t对应于提供或消耗电流的持续时间，即放电或充电进行多长时间，例如附接消耗电流的负载。
在各种实施方案中，能量存储器，例如所述或每个能量存储电池200，可提供大于约3.5伏特(V)、例如大于约3.7V、例如大于约4V的平均电压。所述平均电压可对应于能量存储电池200的放电状态中的电势与充电状态中的电势之间的平均值，即为充电周期平均电势。
所述或每个能量存储电池200的电势可根据充电状态而变化。如果能量存储电池200已被放电，那么电势可以是低的，例如在LIB能量存储电池200的情况下为约3.0V，或在约2.5V到约3.5V的范围内。如果所述电池已被充电，说明性地，电势可以是高的，例如在LIB能量存储电池200的情况下为约4.3V，例如在约3.7V到约5.0V的范围内。
通常，所述或每个能量存储电池200(例如Li/S能量存储电池200)可在放电状态下提供约1.8V或更大的电池电势并在充电状态下提供约2.6V的电池电势。锂空气能量存储电池200可在放电状态下提供约2.0V的电势并在充电状态下提供最高至约4.8V的电势。
任选地，箔302可以在任一侧上已涂覆或涂覆有保护层304。
活性阴极材料1022a例如可包括磷酸铁锂(LFPO)或已由其形成(例如在磷酸铁锂能量存储器中)，可包括锂锰氧化物(LMO)或已由其形成(例如在锂锰氧化物能量存储器中)，或包括锂镍钴铝氧化物(NCA)、锂镍锰氧化物(LNMO)、锂钴氧化物(LCO)、锂钒氧化物(LVO)、磷酸锰锂(LMP)、磷酸镍锂(LNP)、磷酸钴锂(LCP)、磷酸钒锂(LVP)、硫化锂或氧化锂或已由其形成。
在各种实施方案中，活性阴极材料1022a与活性阴极材料层的任选的其它组分(例如粘合剂和/或导电添加剂)一起(例如通过液相，即设置在溶剂中)通过带状涂布系统(例如通过液相沉积，例如通过喷涂操作、幕涂操作、逗号棒涂布操作和/或狭缝式模头涂布操作)已施涂或施涂至具有保护层304的箔302。
任选地，在随后的干燥过程(其中例如加热具有保护层304的箔302)中，可从活性阴极材料层中提取剩余的溶剂。这可导致液相(如活性阴极材料层1022a)的固化。
所述能量存储器(例如所述或每个能量存储电池200)的形成可包括：将活性阴极材料1022a(例如通过活性阴极材料层)施涂到涂覆有保护层304的箔302，以形成具有阴极电势的阴极1022；将阳极1012接合到阴极1022(任选地通过固体电解质1050和/或隔离物1040隔离)，其中阳极1022具有阳极电势；和封装1030阳极1012和阴极1022。换句话说，能量存储器，例如其或每个能量存储电池200，可具有包围阳极1012和阴极1022的封装1030。任选地，液体电解质1050可在能量存储电池封装之前引入到能量存储电池中。
任选地，所述能量存储器(例如所述或每个能量存储电池200)的形成还可包括：形成用于接触阴极1022的箔302的接触连接头。例如，所述能量存储器(例如所述或每个能量存储电池200)的形成还可包括：形成用于接触阳极1012的附加接触连接头。
能量存储器(例如能量存储器的所述或每个能量存储电池200)例如可以是高能存储器。所述高能存储器可提供每个电池大于4伏的电压。电池电压可以是可变的并且取决于电池系统。例如，Li/S能量存储电池200可提供与低平均电池电势耦合的高比能。活性材料吸收更多的锂，这导致更高的容量。所述能量可对应于电势和容量的乘积。
说明性地，高能电池可提供高比能，例如约100Wh/kg或更高，例如150Wh/kg或更高，例如200Wh/kg。可选地或额外地，高能电池可提供高能量密度，例如300Wh/l或更高、400Wh/l或更高、500Wh/l或更高。
例如，箔302可以是厚度在约9微米(μm)至约20μm范围内的铝箔。
图3以示意性侧视图或示意性剖视图示出了在各种实施方案中的具有例如一个或多于一个能量存储电池300的能量存储器。
在各种实施方案中，阳极1012可具有第一箔402(也称为阳极箔402)，且阴极1022可具有第二箔302(也称为阴极箔302)。
此外，阳极1012可具有活性阳极材料层1012s，其设置在或已设置在阳极箔402的顶上。活性阳极材料层1012s可提供第一化学势。
活性阳极材料层1012s可与活性阴极材料1022s不同，例如在电化学势或化学组成方面。
活性阳极材料层1012s(例如其活性阳极材料1012a)例如可包括石墨(或另一种碳构造的碳)或已由其形成，包括纳米晶和/或无定形硅或已由其形成，或包括锂金属或已由其形成。
任选地，阳极箔402可包括铝或铜，或已由其形成。
任选地，阳极箔402可具有(例如与阴极箔302的保护材料304相同的材料的)涂层404(也称为阳极箔涂层)。
此外，能量存储器，例如所述或每个能量存储电池300，可具有第一接触连接头1012k，其与阳极1012电接触和/或物理接触和/或耦合到阳极1012，并且例如其以导电方式连接到阳极箔402。第一接触连接头1012k可具有暴露表面。
此外，能量存储器，例如所述或每个能量存储电池300，可具有第二接触连接头1022k，其与阴极1012电接触和/或物理接触和/或耦合到阴极1012，并且例如其以导电方式连接到阴极箔302。第二接触连接头1022k可具有暴露表面。
例如当能量存储器(例如所述或每个能量存储电池300)已被充电时，电势(也称为电池电势)可以在第一接触连接头1012k和第二接触连接1022k之间产生，其大致对应于第一化学势和第二化学势之间的差。在将电解质引入到能量存储器(例如所述或每个能量存储电池300)中之后，可以产生电池电势。
任选地，能量存储器(例如所述或每个能量存储电池300)可具有隔离物1040。隔离物1040可将阳极1012和阴极1022(换句话说，负极和正极)在空间上和电上彼此隔离。然而，隔离物1040可被通过固体或液体电解质1050在阳极1012和阴极1022之间移动的锂离子渗透。在阳极1012和阴极1022之间移动的锂离子可引起所存储的化学能(例如当能量存储器(例如所述或每个能量存储电池300)已被充电时)到电能的转换，其中所述电能可以是电流、电势和时间的乘积(即E＝U*I*t)，如上所述的。所述电势可以已提供或提供在接触连接头1012k、1022k处。隔离物1040可包括微孔塑料(例如聚丙烯或聚乙烯或其组合)或已由其形成，和/或所述隔离物可包括无纺物(例如玻璃纤维)或已由其形成。任选地，所述隔离物可以包括嵌入的陶瓷颗粒或陶瓷涂层。任选地，隔离物1040可包括不同化学组成的多个层，例如三个层(也称为三层隔离物)，例如以下顺序：聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯。
图4以示意性侧视图或示意性剖视图示出了在各种实施方案中的具有例如一个或多于一个能量存储电池400的能量存储器。
所述能量存储器(例如所述或每个能量存储电池400)可具有：含铝阴极箔302(例如铝箔302)、(例如与阴极箔302物理接触的)(例如流体密封和/或离子密封的)保护层304、(例如与保护层304物理接触的)多孔活性阴极材料层1022s。
所述能量存储器(例如所述或每个能量存储电池400)可包括：离子导电隔离物1040、任选的(例如液体或固体)电解质1050、多孔活性阳极材料层1012a和阳极箔402。
活性阴极材料层1022可包括以下材料或已由其形成：粒状活性阴极材料1012a、任选的一种或多于一种粘合剂材料1024和/或任选的一种或多于一种导电添加剂材料1025。活性阳极材料层1012s可包括以下材料或已由其形成：粒状活性阳极材料1013、任选的一种或多于一种粘合剂材料1014和/或任选的一种或多于一种导电添加剂材料1015。
说明性地，具有高电导率并且对碱性环境化学不稳定的材料(例如铝)可用作阴极集流体，并且这可以被保护层(例如Cu、Ti、Ni、TiN、C等)已保护或保护。所述保护层的材料(也称为保护材料)可以对碱性环境(例如形成活性阴极材料层1022s的液相)是化学稳定的。保护层304可以是不可渗透的致密层，任选地具有高电导率。
图5以详细的示意性侧视图或示意性剖视图示出了在各种实施方案中的具有例如一个或多于一个能量存储电池500的能量存储器(例如在根据各种实施方案的方法中)。所示的配置可详细显示例如阴极，所述阴极例如直接处于在将浆料514施涂到集流体302(例如阴极箔)上之后的阴极的状态。
通过所述方法，可能简化由基于水作为溶剂的浆料514的LIB电极(例如LIB阴极1022)的生产。
在各种实施方案中，阴极1022的形成可包括：提供涂覆有由气相形成的保护材料304的箔302(也称为涂覆箔512或钝化箔512)；用包括溶剂506和有用层材料1022a、1024、1025(也称为使用层材料)的碱性浆料514涂覆涂覆有保护材料的箔512。
钝化箔512例如可以通过方法100a提供。为了更简单的理解，在下文中参考钝化箔512，然而，其也可以是另一钝化基底512，例如二维基底或带状形式和/或片状形式的基底。由气相形成的保护材料304例如比由液相沉积的保护材料304更不透水且更致密并形成更薄的保护层304。
更一般地，所述涂覆可以在碱性环境中进行，例如通过碱性混合物，例如碱性液体/固体颗粒混合物(例如浆料、悬浮液或胶体)。为了更简单的理解，在下文中参考浆料，然而，浆料也可以是不同的(例如更细或更粗的)粘性混合物514(也称为液相514)。
浆料514例如可包括分散体(例如悬浮液)或已由其形成，即以固体形式(也称为固体颗粒)漂浮在溶剂506中的有用层材料1022a、1024、1025的精细分布。所述浆料可以被认为是至少由粉状固体(也称为固体颗粒)和液体(溶剂)组成的粘性流体混合物。所述浆料可以是(例如在重力下)自由流动的。
有用层材料1022a、1024、1025通常可包括待由浆料514施涂到钝化箔512上的含锂材料或已由其形成。换句话说，有用层材料1022a、1024、1025可包括锂，例如锂化合物。有用层材料1022a、1024、1025例如可以包括一种或多于一种的电极成分，例如粘合剂1024(例如有机粘合剂)、导电添加剂1025(例如金属颗粒)和/或活性阴极材料1022a。更一般地讲，浆料514可包括一种或多于一种的可包括锂的电极成分。
浆料514的形成起点可以是(例如具体地)溶剂506，例如水或另一种极性和/或质子性溶剂。换句话说，溶剂506可以是极性的和/或质子性的。例如，浆料514可仅包括水作为溶剂506。可选地或额外地，溶剂506可包括醇(例如乙醇和/或异丙醇)或已由其形成。
通过各种混合方法，一种或多于一种电极成分(例如活性材料、粘合剂和/或一种或多于一种导电添加剂等)或另一种有用层材料可以已分散或可以分散到溶剂中(也称为制浆)。
任选地，可已将有用层材料1022a、1024、1025的一种或多于一种成分(例如，来自活性阴极材料的锂)转移到溶剂506中。因此，浆料514可包括例如其中存在锂的溶剂。一旦锂从活性阴极材料中析出，它就可例如与水反应并形成OH-和H2，例如根据以下表达式：
2Li+2H2O→2Li++2OH-+H2。
因此，浆料514可以是碱性的，例如具有大于8.5(或9)的pH。该过程可以是时间依赖性的，并且有用层材料1022a、1024、1025在溶剂506中越久，导致越高的pH。
浆料514可以(例如通过狭缝式模头，通过逗号棒或通过图案化辊)已施涂或者施涂到钝化箔512(例如钝化的集流体512)，使得在钝化箔512上形成浆料层514。随后，所述溶剂可通过干燥过程(例如通过包括例如一个或多于一个干燥区的干燥过程)排出(也称为固化)。
所述涂覆可包括例如使碱性浆料514与保护材料304物理接触，例如用浆料514将其润湿，例如将其覆盖到大于80％的程度。通过所述涂覆，可能在箔302上形成包括碱性浆料514或已由其形成的粘性层514。由此粘性层514可已与或者与保护材料304物理接触。
在涂覆钝化箔512之后，可以固化粘性层514(例如碱性浆料514)。所述固化可包括从粘性层514提取溶剂506。所述提取可包括降低粘性层514中溶剂506的浓度。因此，可能增加粘性层514的强度(例如机械硬度)和/或粘度并且例如形成固体层514。
所述溶剂506的提取可具有例如固体颗粒之间的溶剂506被提取的结果，留下空隙(也称为孔)。换句话说，所述层514的固化可包括增加层514的孔隙率。因此，通过层514的固化，可以已形成或可以形成多孔层514(也称为活性材料层)。
通过任选的粘合剂1024，在此可能结合(例如活性阴极材料1022a的)固体颗粒。任选的导电添加剂1025可在固体颗粒之间(例如在形成的孔中)积聚。
干燥过程可以例如在干燥空气中和/或通过(例如通过热辐射)供应热能来实现。
箔302(例如基底302)可包括(例如包括铝或由其形成的)金属箔或已由其形成。箔302可以用作例如阴极的集流体，或者可选地用作阳极的集流体。所述阳极的集流体可包括例如铜或已由其形成。作为金属箔的替代物，所述箔可以包括带状形式的载体，其可以已是或者可以是铝涂覆的。例如，箔302可在非金属带上具有铝涂层，例如铝涂覆的聚合物膜和/或碳膜。
任选地，层514的固化(例如，水的驱出)可包括监控层514的pH。
浆料514可任选地包括N-甲基-2-吡咯烷酮和水。这使得在基于N-甲基-2-吡咯烷酮的常规制造的情况下至少省去低水制造环境中涉及的高成本和不便是可能的。说明性地，可以接受的是，基于N-甲基-2-吡咯烷酮提供的浆料514会吸收水，因为由于保护材料这仍然是无害的。可选地，浆液514可以不含N-甲基-2-吡咯烷酮。这也使得能够提供具有比从浆料514散发的毒性和/或生殖毒性小的制造环境。
图6以示意性侧视图或示意性剖视图示出了在各种实施方案中的具有例如一个或多于一个能量存储电池600的能量存储器(例如类似于图5)，例如在其生产中。
所述方法可如针对能量存储电池500所述的那样配置，不同之处在于，可选地或额外地，对于箔302上的保护层304，在固体颗粒上提供保护层304。保护材料304可以在固体颗粒(也称为钝化固体颗粒516)上提供例如护层(sheath)。
在各种实施方案中，阴极1022的形成可包括：提供箔302；用包括溶剂506和包括有用层材料1022a、1024、1025的大量固体颗粒的碱性浆料514涂覆箔。所述固体颗粒可以用由气相形成的保护材料304(也称为钝化固体颗粒516)已涂覆或涂覆。
例如，用保护材料304涂覆活性材料(例如活性阴极材料)可抑制例如锂从含锂活性材料中浸出。因此，可以已减少或减少了造成铝箔腐蚀的浆料514的pH值的增加。然而，在较小程度上，这可能由浆料514的其它组分(例如导电添加剂1025和/或粘合剂1024)引起。
钝化固体颗粒516的保护层304可以被配置成例如抑制锂从活性阴极材料1022a浸出。
任选地，可能箔302和固体颗粒都已涂覆有或被覆有保护材料304。换句话说，这些可以通过保护材料304已被钝化或被钝化。可选地，钝化箔512的保护材料304(也称为第一保护材料304)可以不同于钝化固体颗粒516的保护材料304(也称为第二保护性材料304)。例如，第二保护材料304可以具有比第一保护材料304更高的亲水性程度。
下面描述与上面描述且在附图中示出的内容相关的各种实施例。
实施例1是一种能量存储器，其具有：阳极和阴极，所述阳极具有：具有第一化学(例如电化学)势的活性阳极材料和/或活性阳极材料层；所述阴极具有：包括铝的箔；包括锂(例如Li/Li+)的活性阴极材料和/或活性阴极材料层，其中所述活性阴极材料或所述活性阴极材料层具有不同于所述第一化学势的第二化学(例如电化学)势；保护材料，其由气相形成并以流体密封的方式将活性阴极材料层和/或活性阴极材料与箔隔离，其中，例如，所述保护材料对碱性环境的化学稳定性大于氧化铝；其中，例如，所述活性阳极材料层包括所述活性阳极材料；其中，例如，所述活性阴极材料层包括所述活性阴极材料。
实施例2是根据实施例1的能量存储器，其中，其中化学稳定性变为化学分解的碱性环境的pH对于所述保护材料而言大于对于氧化铝或对于铝。
实施例3是根据实施例1或2的能量存储器，其中所述保护材料具有比氧化铝或铝更低的吸收氢阳离子的倾向。
实施例4是根据实施例1至3之一的能量存储器，其中所述碱性环境的pH大于约8，例如大于约8.5，例如大于约9，例如大于约9.5，例如大于约10。
实施例5是根据实施例1至4之一的能量存储器，其中，其中与碱性环境发生化学反应所处的碱性环境的pH对于所述保护材料而言大于对于氧化铝或铝。
实施例6是根据实施例1至5之一的能量存储器，其中所述保护材料具有比氧化铝或铝更大的pH稳定窗口。
实施例7是根据实施例1至6之一的能量存储器，其中所述保护材料与所述活性阴极材料或所述活性阴极材料层物理接触；和/或其中所述保护材料与所述铝物理接触。
实施例8是根据实施例1至7之一的能量存储器，其还包括：包括锂(例如Li/Li+)的电解质。
实施例9是根据实施例1至8之一的能量存储器，其中所述能量存储器是可再充电型能量存储器；和/或其中所述能量存储器是蓄电池。
实施例10是根据实施例1至9之一的能量存储器，其中涂覆箔的保护材料的范围(例如层厚度)例如小于所述活性阴极材料的或所述活性阴极材料层的相应范围。
实施例11是根据实施例1至10之一的能量存储器，其中所述碱性环境包括极性和/或质子性溶剂(例如水或醇)和/或锂。
实施例12是根据实施例1至11之一的能量存储器，其中所述活性阴极材料层或所述活性阴极材料包括磷酸铁锂或已由其形成。
实施例13是根据实施例1至12之一的能量存储器，其中所述活性阴极材料层或所述活性阴极材料包括锂镍锰钴氧化物或已由其形成。
实施例14是根据实施例1至13之一的能量存储器，其中所述碱性环境是液体碱性环境和/或通过粘性(例如非均相)混合物提供，其中所述混合物包括例如活性阴极材料、任选的一种或多于一种粘合剂材料、任选的一种或多于一种导电添加剂和/或极性和/或质子性溶剂。
实施例15是根据实施例14的能量存储器，其中所述溶剂包括水、醇类有机化合物和/或两种或更多种质子性溶剂的溶液或已由其形成；其中例如，所述混合物在一定程度上由大于约50体积％(体积百分比)，例如大于60体积％(例如大于75体积％)的质子性溶剂组成。
实施例16是根据实施例1至15之一的能量存储器，其中所述箔已涂覆有所述保护材料。
实施例17是根据实施例1至16之一的能量存储器，其进一步包括：包括活性阴极材料并已涂覆有保护材料(例如以流体密封方式包封)的大量固体颗粒。
实施例18是根据实施例1至17之一的能量存储器，其中所述保护材料是金属材料。
实施例19是根据实施例1至18之一的能量存储器，其中所述活性阳极材料层是多孔的和/或所述活性阳极材料是粒状的；和/或其中所述活性阴极材料层是多孔的和/或所述活性阴极材料是粒状的；和/或其中所述活性阳极材料和/或所述活性阴极材料是可锂化的(lithiatable)。
实施例20是根据实施例1至19之一的能量存储器，其中所述活性阳极材料层和/或所述活性阴极材料层具有比所述保护材料(例如由其形成的层)和/或箔更大的孔隙率；和/或其中所述活性阴极材料和/或所述活性阳极材料具有比保护材料更大的粒度(物质的表面积与体积的比率)。
实施例21是根据实施例1至20之一的能量存储器，其中所述保护材料提供以流体密封和/或离子密封方式将活性阳极材料层或所述活性阳极材料与所述箔彼此隔离的层(也称为保护层)。
实施例22是根据实施例1至21之一的能量存储器，其进一步包括：封装，所述封装包围所述阳极和所述阴极和/或具有其中设置所述阳极和所述阴极的空腔。
实施例23是根据实施例1至22之一的能量存储器，其进一步包括：接触阳极的第一暴露接触连接头和/或接触阴极的第二暴露接触连接头。
实施例24是根据实施例1至23之一的能量存储器，其中所述箔在两侧均已涂覆有保护材料，例如在两侧均具有所述保护材料的涂层。
实施例25是根据实施例1至24之一的能量存储器，其中相对于锂(例如Li/Li+，即以锂为参比)的第一电化学势具有小于约1.2V(例如小于约1V，例如小于约0.8V，例如小于约0.5V，例如小于约0.3V，例如大于约0.1V)的电压。
实施例26是根据实施例1至25之一的能量存储器，其中相对于锂(例如Li/Li+，即以锂为参比)的第二电化学势具有大于约3.0V(例如大于约3.5V，例如大于约4V)和/或小于或等于4.3V的电压。
实施例27是根据实施例1至26之一的能量存储器，其中所述阴极和所述阳极之间的电化学势差大于约3.0V(例如大于约4V，大于约4.2V)和/或小于4.3V。
实施例28是根据实施例1至27之一的能量存储器，其进一步包括：隔离物，其设置在所述阳极(例如其活性阳极材料层或其活性阳极材料)和所述阴极(例如其活性阴极材料层或其活性阴极材料)之间，例如使这些材料彼此绝缘(例如电隔离)，其中所述隔离物例如是离子导电的和/或被(例如锂离子导电的)电解质渗透，其中，例如，所述隔离物具有比所述保护材料(或比保护层)更大的离子电导率。
实施例29是根据实施例1至28之一的能量存储器，其中所述箔包括层压或复合材料。
实施例30是根据实施例1至29之一的能量存储器，其中所述箔是金属箔。
实施例31是根据实施例1至30之一的能量存储器，其中所述箔具有由聚合物制成的载体(例如以带的形式)。
实施例32是根据实施例1至31之一的能量存储器，其中所述箔比40μm(例如比20μm)薄。
实施例33是根据实施例1至32之一的能量存储器，其中所述保护材料包括铜(例如铜层)，其中所述保护材料具有例如在其化学组成方面不同的多个层，并且其中一个层是铜层。
实施例34是根据实施例1至33之一的能量存储器，其中所述保护材料包括钛(例如钛层)，其中所述保护材料具有例如在其化学组成方面不同的多个层，并且其中一个层是钛层。
实施例35是根据实施例1至34之一的能量存储器，其中所述保护材料包括镍(例如镍层)，其中所述保护材料具有例如在其化学组成方面不同的多个层，并且其中一个层是镍层。
实施例36是根据实施例1至35之一的能量存储器，其中所述保护材料(例如在所述铜层上)包括碳(例如碳层)，其中所述保护材料具有例如在其化学组成方面不同的多个层，并且其中一个层是碳层。
实施例37是根据实施例1至36之一的能量存储器，其中所述碳是碳改性物。
实施例38是根据实施例1至37之一的能量存储器，其中所述碳改性物包括石墨烯或已由其形成；和/或其中所述碳改性物包括无定形碳或已由其形成。
实施例39是根据实施例1至38之一的能量存储器，其中所述保护材料不含铝。
实施例40是根据实施例1至39之一的能量存储器，其中所述保护材料具有亲水性表面(例如在与箔相反的一侧上)，例如所述能量存储器进一步包括：已涂覆保护材料的亲水性材料。
实施例41是根据实施例40的能量存储器，其中所述亲水性材料具有比所述保护材料更大的亲水性程度。
实施例42是根据实施例41的能量存储器，其中所述保护材料是疏水性的。
实施例43是根据实施例1至42之一的能量存储器，其中所述保护材料的范围小于所述活性阴极材料的或所述活性阴极材料层的相应范围。
实施例44是根据实施例1至43之一的能量存储器，其中所述保护材料提供具有小于1μm(微米)，例如小于0.5μm，例如小于0.2μm，例如小于0.1μm的层厚度的层。
实施例45a是根据实施例1至44之一的能量存储器，其中所述保护材料是疏水性的和/或具有疏水性表面。
实施例45b是根据实施例1至45a之一的能量存储器，其中所述(例如疏水性)保护材料的亲水性程度通过处理所述保护材料(例如通过后处理(例如通过一个或多于一个闪光灯))来提高，使得其在此后具有更大的亲水性程度。
实施例45c是根据实施例1至45b之一的能量存储器，其中所述保护材料以第一构型和第二构型提供，其中所述第二构型通过第一构型与所述活性阴极材料层或所述活性阴极材料(例如以流体密封式和/或空间上)隔离，并且其中所述第一构型具有比所述第二构型更大的亲水性，其中例如所述第一构型具有疏水性表面。
实施例45d是根据实施例1至45c之一的能量存储器，其中所述(例如以第一构型的)保护材料具有比箔、铝和/或氧化铝更大的亲水性程度。
实施例46是一种形成根据实施例1至45之一的能量存储器的方法，所述方法包括：任选地提供(例如粘性的和/或碱性的)混合物，其包括例如活性阴极材料和/或极性和/或质子性溶剂；任选地提供包括铝的箔；用所述包括活性阴极材料的粘性和/或碱性混合物(例如浆料)涂覆所述箔；从已涂覆箔的混合物提取溶剂以形成包括活性阴极材料的固体层。
实施例47是根据实施例46的方法，其中所述提供箔包括：通过气相沉积(也称为蒸气沉积)(例如物理气相沉积)用保护材料涂覆箔。
实施例48是根据实施例46或47的方法，其中所述碱性混合物(例如浆料)包括大量固体颗粒(例如胶体)。
实施例49是根据实施例48的方法，其中所述固体颗粒包括所述活性阴极材料或由其形成。
实施例50是根据实施例49的方法，其中所述固体颗粒已通过所述保护材料涂覆，例如包封和/或流体密封(以流体密封方式包封)。
实施例51是根据实施例48至50之一的方法，其进一步包括：通过气相沉积(例如物理气相沉积)用保护材料涂覆包括活性阴极材料的大量固体颗粒。
实施例52是根据实施例48至51之一的方法，其中所述碱性混合物(例如浆料)包括溶剂和/或锂。
实施例53是一种包括铝的基底(例如箔)的涂覆方法，所述方法包括：提供已涂覆有来自气相的保护材料的基底(例如箔)和/或粒状有用层材料；用包括溶剂和有用层材料(例如涂覆有保护材料的层材料)的(例如粘性和/或碱性)混合物(例如浆料)涂覆(例如已涂覆有保护材料的)基底；从已涂覆基材的混合物(例如浆料)中提取溶剂，以形成包括有用层材料的固体(例如多孔)层，其中所述有用层材料包括例如锂；所述提供例如包括：通过气相沉积(例如物理和/或化学气相沉积)用保护材料涂覆基体(例如箔)和/或粒状有用层材料。
实施例54是根据实施例52或53的方法，其中所述溶剂是极性和/或质子性溶剂(例如水或醇)；和/或其中所述有用层材料包括锂。
实施例55是根据实施例52至54之一的方法，其中所述溶剂包括水或已由其形成，或者其中所述溶剂包括醇(例如乙醇或异丙醇)或已由其形成。
实施例56是根据实施例46至55之一的方法，其中所述有用层材料包括有机粘合剂(例如胶黏剂)。
实施例57是根据实施例53至56之一的方法，其中所述有用层材料包括活性阴极材料或已由其形成，其中所述有用层材料任选地包括导电添加剂材料或已由其形成。
实施例58是根据实施例53至57之一的方法，其中所述有用层材料为粒状，并且例如其中所述粒状有用层材料包括(例如包括活性阴极材料或已由其形成的)大量固体颗粒，所述固体颗粒已通过所述保护材料涂覆，例如包封和/或流体密封(以流体密封方式包封)。
实施例59是根据实施例53至58之一的方法，其中所述保护材料以流体密封方式将所述有用层材料与所述混合物隔离；和/或其中所述保护材料以流体密封方式将所述基底与所述混合物隔离。
实施例60是根据实施例53至59之一的方法，其中所述基底包括箔或已由其形成。
实施例61是根据实施例53至60之一的方法，其中所述气相沉积是物理气相沉积(例如包括热蒸发)或化学气相沉积。
实施例62是根据实施例46至61之一的方法，其中所述用粘性和/或碱性混合物涂覆是通过逗号棒(例如刮刀)进行的。
实施例63是根据实施例46至62之一的方法，其中所述混合物包括N-甲基-2-吡咯烷酮，或其中所述混合物不含N-甲基-2-吡咯烷酮。
实施例64是根据实施例46至63之一的方法，其中所述用混合物涂覆在大气环境中(例如在地球大气中)进行；和/或其中所述涂覆在相对空气湿度大于约30％(例如50％或75％)的气氛中进行。
实施例64是根据实施例46至63之一的方法，其中所述保护材料对所述混合物的化学稳定性大于氧化铝。

Claims (16)

1.一种形成能量存储器(200、300、400、500、600)的方法，所述能量存储器(200、300、400、500、600)具有：
阳极(1012)和阴极(1022)，
所述阳极(1012)具有：
具有第一化学势的活性阳极材料(1012a)；
所述阴极(1022)具有：
包括铝的箔(302)；
包括锂的活性阴极材料，
其中所述活性阴极材料具有不同于第一化学势的第二电化学势；
保护材料(304)，其由气相形成并以流体密封的方式将活性阴极材料与箔(302)隔离，
所述方法包含：
用包括活性阴极材料和质子性溶剂的混合物涂覆箔(302)；
从已涂覆箔(302)的混合物提取溶剂以形成包括活性阴极材料的固体层。
2.如权利要求1所述的方法，
其中所述保护材料(304)对碱性环境的化学稳定性大于氧化铝。
3.如权利要求1或2所述的方法，
其中与混合物发生化学反应所处的混合物的pH对于所述保护材料(304)而言大于对于氧化铝。
4.如权利要求1或2所述的方法，
其中所述混合物的pH大于约8。
5.如权利要求1或2所述的方法，
其中所述溶剂是水。
6.如权利要求1或2所述的方法，
其中所述溶剂包含醇类有机化合物。
7.如权利要求1或2所述的方法，
其中所述箔(302)已涂覆有所述保护材料(304)。
8.如权利要求1或2所述的方法，其还包括：
包括活性阴极材料并且已涂覆有保护材料(304)的大量固体颗粒。
9.如权利要求1或2所述的方法，
其中所述保护材料(304)包含铜。
10.如权利要求1或2所述的方法，
其中所述保护材料(304)包含钛。
11.如权利要求1或2所述的方法，
其中所述保护材料(304)包含镍。
12.如权利要求1或2所述的方法，
其中所述保护材料(304)包含碳。
13.如权利要求1或2所述的方法，
其中所述保护材料(304)具有亲水性表面。
14.一种包括铝的基底(302)的涂覆方法，所述方法包含：
提供已涂覆有来自气相的保护材料(304)的基底(302)；
用包括溶剂和有用层材料的碱性混合物(514)涂覆已涂覆有保护材料(304)的基底(302、512)；
从已涂覆基底(302)的碱性混合物(514)提取溶剂以形成包括有用层材料的固体层。
15.一种包括铝的基底(302)的涂覆方法，所述方法包含：
提供包含锂并已用保护材料(304)由气相涂覆的粒状有用层材料；
用混合物(514)涂覆基底(302、512)，所述混合物(514)包括质子性溶剂和已涂覆有保护材料(304)的有用层材料；
从已涂覆基底(302)的混合物(514)取提溶剂以形成包括有用层材料的固体层。
16.如权利要求14或15所述的方法，其中所述提供包含：通过气相沉积用保护材料(304)涂覆。
CN201910725517.XA 2018-08-08 2019-08-07 形成能量存储器的方法 Pending CN110828769A (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018006255.5 2018-08-08
DE102018006255 2018-08-08
DE102018128902.2A DE102018128902A1 (de) 2018-08-08 2018-11-16 Verfahren
DE102018128901.4A DE102018128901A1 (de) 2018-08-08 2018-11-16 Beschichtungsverfahren
DE102018128901.4 2018-11-16
DE102018128902.2 2018-11-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110828769A true CN110828769A (zh) 2020-02-21

Family

ID=69185912

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910725635.0A Pending CN110828884A (zh) 2018-08-08 2019-08-07 能量存储器、双极电极装置和方法
CN201910725517.XA Pending CN110828769A (zh) 2018-08-08 2019-08-07 形成能量存储器的方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910725635.0A Pending CN110828884A (zh) 2018-08-08 2019-08-07 能量存储器、双极电极装置和方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US20200052339A1 (zh)
JP (2) JP2020024920A (zh)
KR (2) KR20200017356A (zh)
CN (2) CN110828884A (zh)
DE (3) DE102018128901A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114946054A (zh) * 2020-03-09 2022-08-26 诺维尔里斯公司 用于锂离子电池组的铝阳极集流器
EP4131509A4 (en) * 2020-03-30 2023-12-20 Ningde Amperex Technology Limited NEGATIVE POLE PIECE AND ELECTROCHEMICAL DEVICE THEREFROM
US20230030959A1 (en) * 2021-07-30 2023-02-02 Uchicago Argonne, Llc Electrode and electrolyte additives for high energy lithium-ion batteries
DE102021210474A1 (de) 2021-09-21 2023-03-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektrode für eine Lithium-Ionen-Batteriezelle
DE102021211598A1 (de) 2021-10-14 2023-04-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Stromsammler für eine Batteriezelle
WO2023129500A2 (en) * 2021-12-30 2023-07-06 Hyzon Motors Inc. Method of making all solid state lithium ion batteries
WO2024053312A1 (ja) * 2022-09-07 2024-03-14 株式会社豊田自動織機 蓄電装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10106585A (ja) * 1996-09-30 1998-04-24 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2003157836A (ja) * 2001-11-26 2003-05-30 Denso Corp リチウム電池用正極の製造方法およびリチウム電池用正極
JP2009123346A (ja) * 2007-11-09 2009-06-04 Toyota Motor Corp 二次電池用電極の製造方法および電極集電体製造装置
CN101938010A (zh) * 2009-07-01 2011-01-05 江苏双登集团有限公司 聚合物锂离子动力电池制作方法
CN102569816A (zh) * 2012-02-14 2012-07-11 中南大学 一种锂硫电池正极及其制备方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5518839A (en) * 1995-04-12 1996-05-21 Olsen; Ib I. Current collector for solid electrochemical cell
JPH1021889A (ja) * 1996-06-27 1998-01-23 Toyota Central Res & Dev Lab Inc リチウムイオン二次電池の容器および電極集電体
US7433655B2 (en) * 2000-03-24 2008-10-07 Cymbet Corporation Battery-operated wireless-communication apparatus and method
DE10128970A1 (de) * 2001-06-15 2002-12-19 Fortu Bat Batterien Gmbh Bei Normaltemperatur betreibbare, wiederaufladbare Batteriezelle
JP4155054B2 (ja) * 2003-02-18 2008-09-24 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
JP5151011B2 (ja) * 2005-04-19 2013-02-27 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
JP5300502B2 (ja) * 2008-03-13 2013-09-25 株式会社東芝 電池用活物質、非水電解質電池および電池パック
JP2009259634A (ja) * 2008-04-17 2009-11-05 Toyota Motor Corp 電池用電極箔、正電極板、電池、車両、電池搭載機器、電池用電極箔の製造方法、及び、正電極板の製造方法
JP4730405B2 (ja) * 2008-07-11 2011-07-20 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔、リチウムイオン電池用の正電極板、リチウムイオン電池、車両、電池搭載機器、リチウムイオン電池の正電極板に用いる電池用電極箔の製造方法、及び、リチウムイオン電池用の正電極板の製造方法
JP5381292B2 (ja) * 2009-04-28 2014-01-08 日産自動車株式会社 双極型電極およびこれを用いた双極型二次電池
WO2011083585A1 (ja) * 2010-01-08 2011-07-14 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン二次電池用正極板、リチウムイオン二次電池、車両、電池搭載機器、及び、リチウムイオン二次電池用正極板の製造方法
EP2528144A1 (en) * 2010-01-22 2012-11-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cathode and method for manufacturing the same
US9385397B2 (en) * 2011-08-19 2016-07-05 Nanotek Instruments, Inc. Prelithiated current collector and secondary lithium cells containing same
DE102015106811B4 (de) * 2015-04-30 2022-02-03 VON ARDENNE Asset GmbH & Co. KG Verwendung einer Folienstruktur in einem Energiespeicher und Energiespeicher
WO2017038628A1 (ja) * 2015-08-28 2017-03-09 日立マクセル株式会社 非水二次電池およびその製造方法
DE102015116351A1 (de) * 2015-09-28 2017-03-30 Von Ardenne Gmbh Verfahren zur Substratbeschichtung mit Partikeln und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens
US10361423B2 (en) * 2016-01-18 2019-07-23 Grst International Limited Method of preparing battery electrodes
KR101976174B1 (ko) * 2016-02-24 2019-05-09 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 전극 조립체, 이를 포함하는 리튬 이차전지 및 전지모듈

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10106585A (ja) * 1996-09-30 1998-04-24 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2003157836A (ja) * 2001-11-26 2003-05-30 Denso Corp リチウム電池用正極の製造方法およびリチウム電池用正極
JP2009123346A (ja) * 2007-11-09 2009-06-04 Toyota Motor Corp 二次電池用電極の製造方法および電極集電体製造装置
CN101938010A (zh) * 2009-07-01 2011-01-05 江苏双登集团有限公司 聚合物锂离子动力电池制作方法
CN102569816A (zh) * 2012-02-14 2012-07-11 中南大学 一种锂硫电池正极及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018128901A1 (de) 2020-02-13
US20200052304A1 (en) 2020-02-13
DE102018128898A1 (de) 2020-02-13
CN110828884A (zh) 2020-02-21
KR20200017356A (ko) 2020-02-18
JP2020024919A (ja) 2020-02-13
US20200052339A1 (en) 2020-02-13
JP2020024920A (ja) 2020-02-13
DE102018128902A1 (de) 2020-02-13
KR20200018294A (ko) 2020-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2022201282B2 (en) Nano-engineered coatings for anode active materials, cathode active materials, and solid-state electrolytes and methods of making batteries containing nano-engineered coatings
CN110828769A (zh) 形成能量存储器的方法
CN109326770B (zh) 通过气相沉积保形涂覆可充电锂离子电池的锂阳极
CN107851840B (zh) 用于固态电解质的纳米工程涂层
EP3580171B1 (en) Passivation of lithium metal by two-dimensional materials for rechargeable batteries
CN112088450A (zh) 电化学装置用多孔电极
CN115064654A (zh) 具有保护层工具的整合的锂沉积
US11404698B2 (en) Liquid metal interfacial layers for solid electrolytes and methods thereof
US20030088971A1 (en) Encapsulated alloy electrodes
US20110223487A1 (en) Electrochemical cell with sintered cathode and both solid and liquid electrolyte
EP2780971A1 (en) Aqueous electrolyte lithium sulfur batteries
CN116207335A (zh) 无烯烃隔板的锂离子电池
CN110021788B (zh) 水系电解液和水系锂离子二次电池
JP7335024B2 (ja) リチウム２次電池
EP3671930A1 (en) Hybrid solid state electrolyte
US20190074504A1 (en) Method for producing anode for aqueous lithium ion secondary battery, and method for producing aqueous lithium ion secondary battery
US20220320504A1 (en) Anodes Comprising an Electrically Conductive Layer Between an Anode-Active Material and a Current Collector, and Electrochemical Devices Incorporating Such Anodes
US11271212B1 (en) Anode fabrication by pattern lamination, anodes made thereby, and electrochemical devices incorporating such anodes
CN114097124B (zh) 阳极保护层
CN114207868B (zh) 电化学电池组件
US20220302437A1 (en) Active material-free composite anode for all-solid-state battery and method of manufacturing same
WO2008065984A1 (fr) Batterie secondaire à électrolyte non aqueux
KR20220111853A (ko) 리튬 수지상 성장을 억제하는 전고체 전지
KR20220170627A (ko) 저온 작동이 가능한 무음극 전고체 전지 및 이의 제조방법
JPWO2021005376A5 (zh)

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200221