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Claims (18)
- バッテリー電極の表面に薄膜をコーティングする方法において、
(a) 搬送装置にバッテリー電極を準備するステップと、
(b) 前記搬送装置によって、第1試薬を含む少なくとも第1溶液を有する第1反応チャンバに前記バッテリー電極を移送するステップと、
(c) 前記搬送装置によって、前記バッテリー電極を前記第1溶液に曝露させて、前記バッテリー電極の前記表面上に吸着第1試薬を含む層を有する部分的にコーティングされたバッテリー電極を生成するステップと、
(d) 前記搬送装置によって、前記部分的にコーティングされたバッテリー電極を、少なくとも第2試薬を含む第2溶液を有する第2反応チャンバに移送するステップと、並びに
(e) 前記搬送装置によって、前記部分的にコーティングされたバッテリー電極を前記第2溶液に曝露させるステップであって、前記少なくとも第2試薬は、前記部分的にコーティングされたバッテリー電極における前記吸着第1試薬と反応して、完全にコーティングされた前記バッテリー電極の前記表面上にコーティングされた単層の薄膜を有する完全にコーティングされたバッテリー電極を生成し、前記単層の薄膜は、前記第2試薬及び前記吸着第1試薬の反応から形成された化合物を有するものであるステップと、
を備える、方法。 - 請求項1記載の方法において、前記単層の薄膜は約0.5nm〜100μmの厚さを有する、方法。
- 請求項1又は2記載の方法において、(a)における前記バッテリー電極は、100nm〜1,000μmの厚さを有する、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記バッテリー電極は、1つ以上の活性材料を含む、多孔質の、予形成したリチウムイオン電池電極である、方法。
- 請求項4記載の方法において、前記第1試薬は1つ以上の活性材料に化学的に結合し、
前記薄膜の単層は、少なくとも前記第2試薬が少なくとも1つ以上の活性材料に化学的に結合される前記第1試薬と反応するときに生成される、人工的なSEIを含む、方法。 - 請求項5記載の方法において、前記人工的なSEIは内部粒子抵抗に寄与しない、方法。
- 請求項4記載の方法において、前記1つ以上の活性材料は、グラファイト、Si、Sn、ケイ素-グラファイト複合物、Sn-グラファイト複合物、リチウム金属、LiNixMnyCozO 2 、LiNixCoyAlzO 2 、LiMnxNiyOz、LiMnO 2 、LiFePO 4 、LiMnPO 4 、LiNiPO 4 、LiCoPO 4 、LiV 2 O 5 、硫黄又はLiCoO 2 から成り、ここでx、y、zは化学量論係数である、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記生成された化合物は、
(a) Aがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドであり、またx及びyが化学量論係数であるとして、AxOy型の二元酸化物、
(b) A及びBがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドの任意な組合せであり、またx、y及びzが化学量論係数であるとして、AxByOz型の三元酸化物、
(c) A、B及びCがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドの任意な組合せであり、またw、x、y及びzが化学量論係数であるとして、AwBxCyOz型の四元酸化物、
(d) Aがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドであり、Bがハロゲンであり、またx及びyが化学量論係数であるとして、AxBy型の二元ハロゲン化物、
(e) A及びBがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドの任意な組合せであり、Cがハロゲンであり、またx、y及びzが化学量論係数であるとして、AxByCz型の三元ハロゲン化物、
(f) A、B及びCがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドの任意な組合せであり、Dがハロゲンであり、またw、x、y及びzが化学量論係数であるとして、AwBxCyDz型の四元ハロゲン化物、
(g) Aがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドであり、またx及びyが化学量論係数であるとして、AxNy型の二元窒化物、
(h) A及びBがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドの任意な組合せであり、またx、y及びzが化学量論係数であるとして、AxByNz型の三元窒化物、
(i) A、B及びCがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドの任意な組合せであり、またw、x、y及びzが化学量論係数であるとして、AwBxCyNz型の四元窒化物、
(j) Aがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドであり、Bがカルコゲンであり、またx及びyが化学量論係数であるとして、AxBy型の二元カルコゲン化物、
(k) A及びBがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドの任意な組合せであり、Cがカルコゲンであり、またx、y及びzが化学量論係数であるとして、AxByCz型の三元カルコゲン化物、
(l) A、B及びCがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドの任意な組合せであり、Dがカルコゲンであり、またw、x、y及びzが化学量論係数であるとして、AwBxCyDz型の四元カルコゲン化物、
(m) Aがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドであり、またx及びyが化学量論係数であるとして、AxCy型の二元炭化物、
(n) Aがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドであり、Bがハロゲンであり、またx、y及びzが化学量論係数であるとして、AxByOz型の二元オキシハロゲン化物、
(o) Aがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドであり、またx及びyが化学量論係数であるとして、AxAsy型の二元ヒ化物、
(p) A及びBがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドの任意な組合せであり、またx、y及びzが化学量論係数であるとして、AxByAsz型の三元ヒ化物、
(q) A、B及びCがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドの任意な組合せであり、またw、x、y及びzが化学量論係数であるとして、AwBxCyAsz型の四元ヒ化物、
(r) Aがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドであり、またx及びyが化学量論係数であるとして、Ax(PO 4 )y型の二元リン酸塩、
(s) A及びBがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドの任意な組合せであり、またx、y及びzが化学量論係数であるとして、AxBy(PO 4 )z型の三元リン酸塩、並びに
(t) A、B及びCがアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、半金属又はメタロイドの任意な組合せであり、またw、x、y及びzが化学量論係数であるとして、AwBxCy(PO 4 )z型の四元リン酸塩、
よりなるグループのうち1つから選択される、方法。 - 請求項1記載の方法において、前記生成された化合物は、ポリマーである、酸化ポリエチレン(PEO)、ポリビニル・アルコール(PVA)、ポリメチル・メタクリレート(PMMA)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、ポリビニル・ピロリドン(PVP)の任意な組合せからなる、方法。
- 請求項4記載の方法において、前記1つ以上の活性材料は基板に堆積され、
前記基板は、フォイル、シート、又はフィルムの形態であり、
前記基板はポリイミド、ポリエチレン、ポリエーテル・エーテル・ケトン(PEEK)、ポリエステル及びポリエチレン・ナフタレート(PEN)よりなるグループから選択される有機材料で構成される、方法。 - 請求項4記載の方法において、多孔質の、予形成したリチウムイオン電池電極である、前記1つ以上の活性材料は、スプレー、スロットダイコーティング、バスコーティング又はグラビアローラコーティングによって前記第1溶液及び前記第2溶液に曝露される、方法。
- バッテリー電極の表面に薄膜をコーティングする液相堆積方法において、
(a) バッテリー電極を反応チャンバ内に準備するステップと、
(b) 前記バッテリー電極を、第1試薬を含む第1溶液に曝露させて、前記バッテリー電極の前記表面上に吸着第1試薬を含む層を有する部分的にコーティングされたバッテリー電極を生成するステップと、及び
(c) 前記部分的にコーティングされたバッテリー電極を、第2試薬を含む第2溶液に曝露させるステップであり、前記少なくとも第2試薬が前記部分的にコーティングされたバッテリー電極における前記吸着第1試薬と反応し、完全にコーティングされたバッテリー電極の表面上にコーティングされた単層の薄膜を有する完全にコーティングされたバッテリー電極を生成し、前記単層の薄膜は、前記第2試薬及び前記吸着第1試薬の反応から形成された化合物を有するものであるステップと、
を備える、方法。 - 請求項12記載の方法において、さらに、
第1溶剤を含む第1リンス溶液により前記部分的にコーティングしたバッテリー電極をリンスして、前記部分的にコーティングされたバッテリー電極上の飽和第1層と、前記第1溶剤及び未反応第1試薬を含む第1残留溶液とを生成するステップと、並びに
第2溶剤を含む第2リンス溶液により前記完全にコーティングしたバッテリー電極をリンスして、前記完全にコーティングされたバッテリー電極上の薄膜における飽和した単層と、前記第2溶剤及び未反応第2試薬を含む第2残留溶液とを生成するステップと、
を備える、方法。 - 請求項13記載の方法において、さらに、
前記第1残留溶液を第1濾過ステップに送り、前記第1溶剤から未反応第1試薬を分離するステップと、及び
前記第2残留溶液を第2濾過ステップに送り、前記第2溶剤から未反応第2試薬を分離するステップと、
を備える、方法。 - 請求項14記載の方法において、さらに、
回収した未反応第1試薬又は未反応第2試薬を、それぞれ前記第1溶液又は前記第2溶液に再循環戻しするステップと、及び
回収した第1溶剤又は第2溶剤を、それぞれ前記第1リンス溶液又は前記第2リンス溶液に再循環戻しするステップと、
を備える、方法。 - バッテリー電極上に薄膜をコーティングするシステムにおいて、
前記バッテリー電極を以下のものに搬送する搬送装置であって、すなわち、
(a) 前記バッテリー電極を、少なくとも第1試薬を含む第1溶液に曝露させて、前記バッテリー電極上に吸着第1試薬を含む層を生成する、第1反応チャンバと、及び
(b) 吸着第1試薬を含む層を有する前記バッテリー電極を、少なくとも第2試薬を含む第2溶液に曝露させる第2反応チャンバであって、前記少なくとも第2試薬が前記吸着第1試薬と反応し、前記電極の表面上に薄膜を生成する、第2反応チャンバと、
に搬送する、搬送装置を備える、システム。 - 請求項16記載のシステムにおいて、前記搬送装置は、前記電極を前記第1反応チャンバ及び第2反応チャンバに案内する一連のローラを有する、システム。
- バッテリー電極上に薄膜をコーティングするシステムにおいて、
前記バッテリー電極を反応チャンバに搬送する搬送装置であって、前記反応チャンバでは、
(1) 前記バッテリー電極が、少なくとも第1試薬を含む第1溶液に曝露されて、前記バッテリー電極上に吸着第1試薬を含む層を生成し、また
(2) 前記吸着第1試薬を含む層を有する前記バッテリー電極が、少なくとも第2試薬を含む第2溶液に曝露され、前記少なくとも第2試薬が部分的にコーティングされた前記バッテリー電極における前記第1吸着試薬と反応し、完全にコーティングされたバッテリー電極の表面上にコーティングされた単層の薄膜を有する前記完全にコーティングされたバッテリー電極を生成し、前記単層の薄膜は、前記第2試薬及び前記吸着第1試薬の反応から生じた化合物を含んでいる、
搬送装置を備える、システム。
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