JP2021170545A - アノード活物質、カソード活物質及び固体電解質のためのナノ加工コーティング並びにナノ加工コーティングを含む電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このPCT出願は、2015年6月1日に出願された米国特許出願第14/727,834号の優先権の利益を主張するとともに一部継続出願である2015年5月27日に出願された米国特許出願第15/167,453号の優先権の利益を主張するとともに一部継続出願である2016年6月1日に出願された米国特許出願第15/170,374号の優先権の利益を主張する。本願は、2016年3月23日に出願された米国仮特許出願第62/312,227号の優先権の利益も主張する。上記の各出願の全内容は、参照により本明細書に援用する。
本開示の実施形態は、一般的に、電気化学セルに関する。特に、本開示の実施形態は、それらの構成材料のある種の上にナノ加工コーティング(nano-engineered coating)を有する電池に関する。より詳細には、本開示の実施形態は、アノード活物質、カソード活物質、及び固体電解質のためのナノ加工コーティング、並びにこれらのコーティングを含む電池の製造方法に関する。
本発明の一実施形態を、NMC811上にアルミナコーティングを使用して作製した。活物質NMC811粉末を、原子層堆積によって処理して、NMC811の活物質粒子上にAl2O3のコーティングを堆積させた。原子層堆積は、典型的には、室温から300℃超にわたる温度で、及び、良好な処理量を提供しながら満足できるコーティングを確実に得るのに十分な堆積速度で実施される。NMC811粉末は、NMC活物質粒子上にAl2O3の10nmコーティングを堆積させるのに十分な条件下でALDプロセスによってコーティングした。次いで、コーティングされた粒子を使用して活物質ペーストのスラリーを形成し、これを集電体に適用して電極を形成した。次いで、電極を用いて電池を作製し、コーティングされていない活物質に対して試験した。
本発明の実施形態を、NCA上にアルミナコーティングを使用して作製した。活物質NCA粉末を、原子層堆積により処理して、NCAの活物質粒子上にAl2O3のコーティングを堆積させた。原子層堆積は、典型的には、室温から300℃超にわたる温度で、及び、良好な処理量を提供しながら満足できるコーティングを確実に得るのに十分な堆積速度で実施される。NCA粉末は、NCA活物質粒子上にAl2O3の10nmのコーティングを堆積させるのに十分な条件下でALDプロセスによってコーティングした。次いで、コーティングされた粒子を使用して活物質ペーストのスラリーを形成し、これを集電体に適用して電極を形成した。次いで、電極を用いて電池を作製し、コーティングされていない活物質に対して試験した。
本発明の実施形態を、NCA上にチタニアコーティングを使用して調製した。活物質NCA粉末を、原子層堆積により処理して、NCAの活物質粒子上にTiO2のコーティングを堆積させた。原子層堆積は、典型的には、室温から300℃超にわたる温度で、及び、良好な処理量を提供しながら満足できるコーティングを確実に得るのに十分な堆積速度で実施される。NCA粉末は、NCA活物質粒子上にTiO2の10nmコーティングを堆積させるのに十分な条件下でALDプロセスによってコーティングした。次いで、コーティングされた粒子を使用して活物質ペーストのスラリーを形成し、これを集電体に適用して電極を形成した。次いで、電極を用いて電池を作製し、コーティングされていない活物質に対して試験した。
本発明の実施形態を、NMC811上にLiPONコーティングを使用して作製した。活物質NMC811粉末を、原子層堆積により処理して、NMC811の活物質粒子上にLiPONのコーティングを堆積させた。原子層堆積は、典型的には、室温から300℃超にわたる温度で、及び、良好な処理量を提供しながら満足できるコーティングを確実に得るのに十分な堆積速度で実施される。NMC811粉末は、NMC811活物質粒子上にLiPONの10nmコーティングを堆積させるのに十分な条件下でALDプロセスによってコーティングした。次いで、コーティングされた粒子を使用して活物質ペーストのスラリーを形成し、これを集電体に適用して電極を形成した。次いで、電極を用いて電池を作製し、コーティングされていない活物質に対して試験した。
本発明の実施形態を、LMR−NMC上にLiPONコーティングを使用して作製した。活物質LMR−NMC粉末を、原子層堆積により処理して、LMR−NMCの活物質粒子上にLiPONのコーティングを堆積させた。原子層堆積は、典型的には、室温から300℃超にわたる温度で、及び、良好な処理量を提供しながら満足できるコーティングを確実に得るのに十分な堆積速度で行われる。LMR−NMC粉末は、LMR−NMC活物質粒子上にLiPONの10nmコーティングを堆積させるのに十分な条件下でALDプロセスによってコーティングした。次いで、コーティングされた粒子を使用して活物質ペーストのスラリーを形成し、これを集電体に適用して電極を形成した。次いで、電極を用いて電池を作製し、コーティングされていない活物質に対して試験した。
0.87×0.99×0.95÷1.09=82%
ここで、0.95は、パウチセルでしばしば達成される充填効率からのものであり、0.99は、1質量%のCAであり、1.09は、電池のカソード、電解質及びアノード層の合計厚さ110μmに対する9μmのLSPS電解質からのものである。その結果、固体Li電池のエネルギー密度は、
690Wh kg-1×82%=565Wh kg-1
から565Wh kg-1になると予測される。
565Wh kg-1×2C h-1=1130W kg-1。
SE材料のALDコーティング: 10gの未処理(pristine)のSE(LPS、NEI Corp.)サンプルをAr雰囲気下で標準的なステンレス鋼流動床反応器に装填し、PneumatiCoat PCR反応器に接続してALDを行った。実証実験のために、高スループットシステムの代わりに流動床システムを使用して少量のSE粉末をALDコーティングした。100sccmのN2をALDプロセスの全体にわたって流した最小限の流動化条件下にサンプルを置いた。ALDプロセス中にSEが追加の熱処理及び反応を起こさないように、ALDを150℃で実施した。Al2O3の前駆体であるTMA/H2O及びTiO2の前駆体であるTiCl4/H2O2とのSEの潜在的な反応性のため、Al2O3及びTiO2のそれぞれの4、8及び20層を適用するために時間スケジュールを使用した。Al2O3コーティングの場合には、TMAを15分間適用し、H2Oを7.5分間適用し、間に10分間の真空パージ工程を行った。TiO2コーティングの場合、TiCl4を10分間適用し、H2O2を20分間適用し、間に15分間の真空パージステップを行った。
SE材料の伝導率: ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)ダイ(φ=0.5インチ)と、ペレット化のためと、作用電極及び対電極の両方のための集電体としての両方のためにチタン金属棒とを使用し、200mgのSE粉末を8トンまでコールドプレスすることによって電解質ペレットを形成した。次いで、Li箔(MTI、厚さ0.25mm)を電解質の両面に取り付けて電池構成を得た。電気化学インピーダンス分析(EIS)を、1MHz〜2Hzの周波数範囲及び10mVのAC振幅でSolartron 1280インピーダンスアナライザを使用して実施した。全てのプレス及び試験操作は、Ar充填グローブボックス内で行った。
SEをより空気/水分耐性の高いものにするとともに電気化学的効果を観察するために、ALDをSEに対して行った。SEに適用されるコーティングの化学物質としてAl2O3及びTiO2を使用することによって、4サイクル(2nm)、8サイクル(4nm)、及び20サイクル(10nm)の3つの異なるレベルのコーティングを目標とした。1サイクルの各ALDコーティングが固体電解質の粒子の周りの厚さ約0.1〜1.0nmのシェルにほぼ相当する。これらの初期試験では、基材粉末にALDを適用するための最も一般的に受け入れられている前駆体であるため、TMA及びH2Oを前駆体として使用した。粉末へのH2Oの暴露を避けるためにTMA及びイソプロピルアルコール(IPA)前駆物質を使用することに初期的検討を行ったが、商業的規模でこれらのコーティングを製造するために、最も実行可能な高スループットの候補が調査されるべきである。TiO2コーティングの場合、TiCl4及びH2O2を使用した。電解質の一般的な感受性のためにH2O2がSEと不利(negatively)に反応する傾向が高いため、H2O2の使用を避けることに初期的検討を行った。Al2O3を適用するための第2前駆体としてのH2Oの正当化と同様に、最もよく理解され、実証実験のための最も複雑でない方法を使用することが決定された。
実施形態1:電池に使用するためのカソード活物質、アノード活物質、又は固体電解質のためのイオン伝導性コーティング、
を含む電気化学セルに関する。
コーティングは、電池のカソード活物質、アノード活物質、又は固体電解質の表面上に配置されたコーティング材料の層を含む。コーティング材料の層は、
金属、多金属(polymetallic)又は非金属:(i)酸化物、炭酸塩、炭化物もしくは酸炭化物、窒化物もしくは酸窒化物、又は酸炭窒化物;(ii)ハライド、オキシハライド、カルボハライド又はニトロハライド;(iv)リン酸塩、ニトロリン酸塩又はカルボリン酸塩、あるいは(v)硫酸塩、ニトロ硫酸塩、カルボ硫酸塩又は硫化物、のうちの1種以上を含む。
本発明に関連する発明の実施態様の一部を以下に示す。
[態様1]
電池において使用するためのカソード活物質、アノード活物質又は固体電解質のためのイオン伝導性コーティングであって、
前記カソード活物質、前記アノード活物質又は前記固体電解質の表面上に配置されたコーティング材料層を含み、
前記コーティング材料層が、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;
(vi)非金属酸化物;
(vii)オリビン系材料;
(viii)NaSICON構造体;
(ix)ペロブスカイト構造体;
(x)スピネル構造体;
(xi)多金属イオン性構造体;
(xii)金属有機構造体又は錯体;
(xiii)多金属有機構造体又は錯体;
(xiv)周期的性質を有する構造;
(xv)ランダムに分布する官能基;
(xvi)周期的に分布する官能基;
(xvii)市松模様の微細構造である官能基;
(xviii)2次元周期配列;及び
(xix)3次元周期配列;
のうちの1又は2つ以上を含み、
前記コーティング材料層は機械的に安定である、イオン伝導性コーティング。
[態様2]
前記コーティング材料層が、アルカリ金属;遷移金属;ランタン;ホウ素;ケイ素;炭素;錫;ゲルマニウム;ガリウム;アルミニウム;チタン;及びインジウムから成る群から選択された1又は2種以上の材料をさらに含む、態様1に記載のコーティング。
[態様3]
前記コーティング材料層が、約2,500nm以下の厚さ、もしくは約2nm〜約2,000nmの厚さ、もしくは約10nmの厚さ、又は約5nm〜15nmの厚さを有する、態様1に記載のコーティング。
[態様4]
電池であって、
アノード;
カソード;
前記アノードと前記カソードとの間でのイオン移動をもたらすように構成された電解質;及び
前記アノード活物質及び/又はカソード活物質の表面に堆積された材料層;
とを含み、
前記材料層は、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;
(vi)非金属酸化物;
(vii)オリビン系材料;
(viii)NaSICON構造体;
(ix)ペロブスカイト構造体;
(x)スピネル構造体;
(xi)多金属イオン性構造体;
(xii)金属有機構造体又は錯体;
(xiii)多金属有機構造体又は錯体;
(xiv)周期的性質を有する構造;
(xv)ランダムに分布する官能基;
(xvi)周期的に分布する官能基;
(xvii)市松模様の微細構造である官能基;
(xviii)2次元周期配列;及び
(xix)3次元周期配列;
のうちの1又は2つ以上を含む、電池。
[態様5]
前記材料層が、アルカリ金属;遷移金属;ランタン;ホウ素;ケイ素;炭素;錫;ゲルマニウム;ガリウム;アルミニウム;チタン;及びインジウムから成る群から選択された1又は2種以上の材料をさらに含む、態様4に記載のコーティング。
[態様6]
前記材料層が、約2,500nm以下、もしくは約2nm〜約2,000nm、又は約0.1nm〜15nmの測定された公称厚さを有するか、あるいは、約10nmである、態様4に記載のコーティング。
[態様7]
前記カソード活物質上に堆積された前記材料層は、測定された公称厚さで0.1nm〜15nmであり、前記アノード活物質上に堆積された前記材料層は、測定された公称厚さで2nm〜2000nmである、態様4に記載の電池。
[態様8]
測定された公称厚さの変動が、測定された厚さの少なくとも95%で基準測定公称厚さから40%を超えない、態様6に記載の電池。
[態様9]
前記材料層が、ヒドロキシル、アミン及び/又はチオール基から選択された少なくとも2つの官能基を含む有機分子と錯化したリチウム、アルミニウム、ホウ素、チタン、リン又は錫のうちの1又は2種以上のカチオンをさらに含む、態様4に記載の電池。
[態様10]
前記材料層は、酸化アルミニウム、二酸化チタン又はリチウムリン酸窒化物のうちの1又は2種以上をさらに含み、リチウム−ニッケル−コバルト−アルミニウム酸化物、リチウム−ニッケル−マンガン−コバルト酸化物、リチウム−マンガン酸化物、リチウム−コバルト酸化物、グラファイト、ケイ素又はリチウム−チタン酸化物表面のうちの1又は2以上の上にコーティングされている、態様4に記載の電池。
[態様11]
前記アノード活物質又は前記カソード活物質の表面上に堆積された前記材料層が、放電レート容量を増加させ、前記電池に、
前記材料層が堆積されなかった電池よりも0.1低いPeukert係数か、
1.1以下であるPeukert係数か、あるいは、
前記材料層が堆積されなかった電池よりも0.1低く、かつ、1.1以下のPeukert係数、
を付与する、
態様4に記載の電池
[態様12]
前記アノード活物質又は前記カソード活物質の表面上に堆積された前記材料層は、前記電池が4.05V以上の電圧での釘刺し試験に合格することを可能にする、態様4に記載の電池。
[態様13]
前記材料層が、カソード活物質又はアノード活物質のうちの少なくとも1つの上に、2Ah以上のバッテリー用の電極キャスティングのための活物質スラリーを形成するためにカソード又はアノード活物質のうちのコーティングされる前記少なくとも1つを混合する前に堆積され、
前記材料層が、電池製造プロセス中のゲル化の現象及び発生を軽減し、
前記活物質スラリーの粘度が、2s−1〜10s−1のせん断速度の範囲にわたって常に10Pa・s未満である、
態様4に記載のバッテリー。
[態様14]
前記材料層が多層多機能コーティングを含み、前記多層コーティング内の複数の層が、所定の組み合わせ及び所定の順序で配置されていて、互いに比べて類似又は異なる特性又は機能を提供し、コーティング全体が等しい厚さの任意の単一の層により形成されたコーティングよりも高い又はより優れた特性を有する、態様4に記載の電池。
[態様15]
熱暴走開始温度が前記材料層を有しない電池よりも少なくとも25℃高い、態様4に記載の電池。
[態様16]
前記材料層は、制御された表面の酸性度、塩基性度及びpHの少なくとも1つのために、前記アノード又はカソード活物質の少なくとも1つの上に堆積されており、
前記材料層でコーティングされた活物質の表面pHが、コーティングされていない活物質に対して少なくとも0.1異なる、
態様4に記載の電池。
[態様17]
前記材料層は、水性、UV、マイクロ波又は電子ビームスラリー調製並びに電極のキャスティング、硬化及び/又は乾燥のために、前記アノード又はカソード活物質のうちの少なくとも1つの上に堆積されている、態様4に記載の電池。
[態様18]
前記材料層は、形成ステップが単純化又は除かれた電池製造のための前記アノード又はカソード活物質のうちの少なくとも1つの上に堆積され、
前記形成時間もしくはエネルギー消費量又はその両方が、前記材料層なしでの電池の製造と比較して少なくとも10%低減される、
態様4に記載の電池。
[態様19]
電池であって、
アノード;
カソード;
前記アノードと前記カソードとの間でのイオン移動をもたらすように構成された電解質;
前記アノード、カソード及び電解質のうちの少なくとも1つの中に位置する固体電解質材料;及び
前記アノード活物質、前記カソード活物質及び/又は前記固体電解質材料の表面上に堆積された1又は複数の材料層;
とを含み、
前記材料層は、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;
(vi)非金属酸化物;
(vii)オリビン系材料;
(viii)NaSICON構造体;
(ix)ペロブスカイト構造体;
(x)スピネル構造体;
(xi)多金属イオン性構造体;
(xii)金属有機構造体又は錯体;
(xiii)多金属有機構造体又は錯体;
(xiv)周期的性質を有する構造;
(xv)ランダムに分布する官能基;
(xvi)周期的に分布する官能基;
(xvii)市松模様の微細構造である官能基;
(xviii)2次元周期配列;及び
(xix)3次元周期配列;
のうちの1又は2つ以上を含む、電池。
[態様20]
前記固体電解質材料は、リチウム伝導性の硫化物に基づく、リン化物に基づくもしくはリン酸塩に基づく化合物、イオン伝導性ポリマー、リチウムもしくはナトリウム超イオン伝導体、イオン伝導性の酸化物もしくはオキシフッ化物、リチウムリン酸窒化物、リチウムアルミニウムチタンホスフェート、リチウムランタンチタネート、リチウムランタンジルコネート、LiもしくはNaベータアルミナ、ガーネット構造体、LiSICONもしくはNaSICON構造体、あるいは、ペロブスカイト構造体のうちの少なくとも1種を含む、態様19に記載の電池。
[態様21]
前記材料層が、アルカリ金属;遷移金属;ランタン;ホウ素;ケイ素;炭素;錫;ゲルマニウム;ガリウム;アルミニウム;チタン;及びインジウムから成る群から選択された1又は2種以上の材料をさらに含む、態様19に記載の電池。
[態様22]
前記材料層は、約2,500nm以下、もしくは約2nm〜約2,000nm、又は約0.1nm〜15nmの測定された公称厚さを有するか、あるいは、約10nmである、態様19に記載の電池。
[態様23]
前記固体電解質上に堆積された材料層が0.2nm〜100nmであり、前記電池が、前記アノード活物質上に堆積された材料層であって、測定された公称厚さで2nm〜2000nmである材料層と、測定された公称厚さで0.1nm〜15nmであるカソード活物質上に堆積された材料層とを含む、態様19に記載の電池。
[態様24]
前記アノードが、100nm以下の厚さを有する材料層でコーティングされたリチウム金属粒子を含む、態様19に記載の電池。
[態様25]
表面上に1つ又は複数の材料層が堆積されていない対応する電池よりも少なくとも100%高い第1サイクル放電容量を有し、前記電池及び前記対応する電池は両方ともその他の点では同じ条件下で製造されたものである、態様19に記載の電池。
[態様26]
前記固体電解質材料上の前記材料層が、周囲空気中での前記固体電解質材料の表面における自然酸化物の成長を厚さ約5nm以下まで制御し、及び/又は、固体電解質粒子の酸素含有量を周囲空気に24時間の暴露後に約5%以下に維持する、態様19に記載の電池。
[態様27]
前記固体電解質材料上の前記材料層は、周囲空気に1時間暴露後に少なくとも10−6Scm−1のイオン伝導率を維持するように適合されたものである、態様19に記載の電池。
[態様28]
電池のカソード活物質、アノード活物質又は固体電解質材料をコーティングする方法であって、
前記電池の前記カソード活物質、アノード活物質又は前記固体電解質材料の表面上に、原子層堆積;化学蒸着;真空蒸着;電子ビーム堆積;レーザー堆積;プラズマ堆積;高周波スパッタリング;ゾル−ゲル;マイクロエマルジョン;連続イオン層堆積;水性堆積;メカノフュージョン;固体状態拡散;又はドーピングのうちの1又は2以上によって、材料層を堆積させる工程を含み、
前記材料層が、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;
(vi)非金属酸化物;
(vii)オリビン系材料;
(viii)NaSICON構造体;
(ix)ペロブスカイト構造体;
(x)スピネル構造体;
(xi)多金属イオン性構造体;
(xii)金属有機構造体又は錯体;
(xiii)多金属有機構造体又は錯体;
(xiv)周期的性質を有する構造;
(xv)ランダムに分布する官能基;
(xvi)周期的に分布する官能基;
(xvii)市松模様の微細構造である官能基;
(xviii)2次元周期配列;及び
(xix)3次元周期配列;
のうちの1又は2つ以上を含む、方法。
[態様29]
前記固体電解質材料が、さらに、原子層堆積;化学蒸着;真空蒸着;電子ビーム堆積;レーザー堆積;プラズマ堆積;高周波スパッタリング;ゾル−ゲル;マイクロエマルジョン;連続イオン層堆積又は水性堆積のうちの1又は2以上によって、多孔質の柔軟な足場上に60μm以下の厚さを有する第1の固体電解質コーティングを堆積させる工程を含む方法を使用して製造され、
前記固体電解質材料は、リチウム伝導性の硫化物に基づく、リン化物に基づくもしくはリン酸塩に基づく化合物、イオン伝導性ポリマー、リチウムもしくはナトリウム超イオン伝導体、イオン伝導性の酸化物もしくはオキシフッ化物、リチウムリン酸窒化物、リチウムアルミニウムチタンホスフェート、リチウムランタンチタネート、リチウムランタンジルコネート、LiもしくはNaベータアルミナ、ガーネット構造体、LiSICONもしくはNaSICON構造体、あるいは、ペロブスカイト構造体のうちの少なくとも1種を含む、態様28に記載の方法。
[態様30]
電池であって、
アノード;
カソード;
前記アノードと前記カソードとの間でのイオン移動をもたらすように構成された柔軟な固体電解質;及び
前記アノード活物質、前記カソード活物質及び/又は前記固体電解質材料の表面上に堆積された1又は複数層の材料層;
とを含み、
各材料層は、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;
(vi)非金属酸化物;
(vii)オリビン系材料;
(viii)NaSICON構造体;
(ix)ペロブスカイト構造体;
(x)スピネル構造体;
(xi)多金属イオン性構造体;
(xii)金属有機構造体又は錯体;
(xiii)多金属有機構造体又は錯体;
(xiv)周期的性質を有する構造;
(xv)ランダムに分布する官能基;
(xvi)周期的に分布する官能基;
(xvii)市松模様の微細構造である官能基;
(xviii)2次元周期配列;及び
(xix)3次元周期配列;
のうちの1又は2つ以上を含み、
前記固体電解質材料は、多孔質の柔軟な足場の上に堆積されており、リチウム伝導性の硫化物に基づく、リン化物に基づくもしくはリン酸塩に基づく化合物、イオン伝導性ポリマー、リチウムもしくはナトリウム超イオン伝導体、イオン伝導性の酸化物もしくはオキシフッ化物、リチウムリン酸窒化物、リチウムアルミニウムチタンホスフェート、リチウムランタンチタネート、リチウムランタンジルコネート、LiもしくはNaベータアルミナ、ガーネット構造体、LiSICONもしくはNaSICON構造体、あるいは、ペロブスカイト構造体のうちの少なくとも1種を含む、電池。
Claims (32)
- 電池の製造方法であって、
電池において使用するためのカソード活物質粒子、アノード活物質粒子又は固体電解質材料粒子のためのイオン伝導性コーティングを提供する工程であって、
前記イオン伝導性コーティングは、前記カソード活物質粒子、前記アノード活物質粒子又は前記固体電解質材料粒子の表面上に配置されたコーティング材料層を含み、
前記カソード活物質粒子がニッケルに富む化合物を含み、
前記アノード活物質粒子がグラファイトを含み、
前記コーティング材料層が、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;及び
(vi)非金属酸化物;
のうちの1又は2つ以上を含み、
前記コーティング材料層は機械的に安定であり、
前記コーティングは、電池の充電及び放電中の電荷移動抵抗、電子抵抗、イオン移動抵抗及び濃度分極抵抗のうちの1又は2つ以上を減少させる界面を提供し、
前記コーティング材料層が、混合前に、前記カソード活物質粒子及びアノード活物質粒子のうちの少なくとも1つの上に堆積される、前記イオン伝導性コーティングを提供する工程;
2Ah以上のバッテリー用の電極キャスティングのための活物質スラリーを形成するために前記カソード活物質粒子及びアノード活物質粒子のうちのコーティングされる前記少なくとも1つを含むスラリーを混合する工程;
を含み、
前記コーティング材料層が、電池製造プロセス中のゲル化の現象及び発生を軽減し、
前記活物質スラリーの粘度が、2s−1〜10s−1のせん断速度のせん断速度範囲にわたって常に10Pa・s未満である、電池の製造方法。 - 電池の製造方法であって、
電池において使用するためのカソード活物質粒子、アノード活物質粒子又は固体電解質材料粒子のためのイオン伝導性コーティングを提供する工程であって、
前記イオン伝導性コーティングは、前記カソード活物質粒子、前記アノード活物質粒子又は前記固体電解質材料粒子の表面上に配置されたコーティング材料層を含み、
前記カソード活物質粒子がニッケルに富む化合物を含み、
前記アノード活物質粒子がグラファイトを含み、
前記コーティング材料層が、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;及び
(vi)非金属酸化物;
のうちの1又は2つ以上を含み、
前記コーティング材料層は機械的に安定であり、
前記コーティングは、電池の充電及び放電中の電荷移動抵抗、電子抵抗、イオン移動抵抗及び濃度分極抵抗のうちの1又は2つ以上を減少させる界面を提供し、
前記コーティング材料層は、制御された表面のpHのために、前記アノード又はカソード活物質の少なくとも1つの上に堆積されており、
前記コーティング材料層の表面pHが、コーティングされていない活物質に対して少なくとも0.1異なり、
前記コーティング材料層は、水性スラリー調製及び電極キャスティング、UV硬化又は乾燥、マイクロ波硬化又は乾燥、及び電子ビーム硬化又は乾燥のために、前記アノード又はカソード活物質のうちの少なくとも1つの上に堆積されている、イオン伝導性コーティングを提供する工程を含む、電池の製造方法。 - 前記コーティング材料層は、電池の組み立て前に、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有する界面を隣接するコーティングされた又はコーティングされていない粒子間に生じる、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記コーティング材料層が、アルカリ金属;遷移金属;ランタン;ホウ素;ケイ素;錫;ゲルマニウム;ガリウム;アルミニウム;チタン;ニオブ;窒素;及びインジウムから成る群から選択された1又は2種以上の材料をさらに含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記コーティング材料層が、電池の組み立て前に、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記コーティングが、制御又は低減された水の吸収又は吸着、活物質構造安定性のための層、他の層をドーピングするための原子を提供する層、活物質をドーピングするための原子を提供する層、制御又は低減された電解質の酸化又は分解のための層、及び制御又は低減された固体電解質界面(SEI)形成、のうちの1又は2つ以上をもたらす、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 電池であって、
アノード活物質粒子を含むアノード層;
カソード活物質粒子を含むカソード層;
前記アノード層と前記カソード層との間でのイオン移動をもたらすように構成された電解質;及び
前記アノード活物質粒子及び/又はカソード活物質粒子の表面に堆積されたコーティング材料層;
とを含み、
前記コーティング材料層は、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;及び
(vi)非金属酸化物;
のうちの1又は2つ以上を含み、
前記コーティング材料層は、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有する界面を隣接するコーティングされた又はコーティングされていない粒子間に生じ、
前記電池は2Ah以上の容量を有し、
前記コーティング材料層が、電池製造プロセス中のゲル化の現象及び発生を軽減する、電池。 - 電池であって、
アノード活物質粒子を含むアノード層;
カソード活物質粒子を含むカソード層;
前記アノード層と前記カソード層との間でのイオン移動をもたらすように構成された電解質;及び
前記アノード活物質粒子及び/又はカソード活物質粒子の表面に堆積されたコーティング材料層;
とを含み、
前記コーティング材料層は、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;及び
(vi)非金属酸化物;
のうちの1又は2つ以上を含み、
前記コーティング材料層は、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有する界面を隣接するコーティングされた又はコーティングされていない粒子間に生じ、
前記コーティング材料層は、制御された表面のpHのために、前記アノード又はカソード活物質の少なくとも1つの上に堆積されており、
前記コーティング材料層でコーティングされた活物質の表面pHが、コーティングされていない活物質に対して少なくとも0.1異なる、電池。 - 電池であって、
アノード活物質粒子を含むアノード層;
カソード活物質粒子を含むカソード層;
前記アノード層と前記カソード層との間でのイオン移動をもたらすように構成された電解質;及び
前記アノード活物質粒子及び/又はカソード活物質粒子の表面に堆積されたコーティング材料層;
とを含み、
前記コーティング材料層は、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;及び
(vi)非金属酸化物;
のうちの1又は2つ以上を含み、
前記コーティング材料層は、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有する界面を隣接するコーティングされた又はコーティングされていない粒子間に生じ、
測定された公称厚さのばらつきが、測定された厚さの少なくとも95%で基準測定公称厚さから40%を超えない、電池。 - 前記コーティング材料層が、アルカリ金属;遷移金属;ランタン;ホウ素;ケイ素;錫;ゲルマニウム;ガリウム;アルミニウム;チタン;ニオブ;窒素;及びインジウムから選択された1又は2種以上の材料をさらに含む、請求項7〜9のいずれか一項に記載の電池。
- 前記カソード活物質粒子上に堆積された前記コーティング材料層は、測定された公称厚さで0.1nm〜15nmであり、前記アノード活物質粒子上に堆積された前記コーティング材料層は、測定された公称厚さで2nm〜2000nmである、請求項7〜10のいずれか一項に記載の電池。
- 測定された公称厚さのばらつきが、測定された厚さの少なくとも95%で基準測定公称厚さから40%を超えない、請求項7〜8のいずれか一項に記載の電池。
- 前記コーティング材料層が、ヒドロキシル、アミン及び/又はチオール基から選択された少なくとも2つの官能基を含む有機分子と錯化したリチウム、アルミニウム、ホウ素、チタン、リン又は錫のうちの1又は2種以上のカチオンをさらに含む、請求項7〜12のいずれか一項に記載の電池。
- 前記コーティング材料層は、酸化アルミニウム、二酸化チタン又はリチウムリン酸窒化物のうちの1又は2種以上をさらに含み、リチウム−ニッケル−コバルト−アルミニウム酸化物、リチウム−ニッケル−マンガン−コバルト酸化物、リチウム−マンガン酸化物、リチウム−コバルト酸化物、グラファイト、ケイ素又はリチウム−チタン酸化物表面のうちの1又は2以上の上にコーティングされている、請求項7〜12のいずれか一項に記載の電池。
- 前記アノード活物質粒子又は前記カソード活物質粒子の表面上に堆積された前記コーティング材料層が、放電レート容量を増加させ、前記電池に、
前記コーティング材料層が堆積されなかった電池よりも0.1低いPeukert係数か、
1.1以下であるPeukert係数か、あるいは、
前記コーティング材料層が堆積されなかった電池よりも0.1低く、かつ、1.1以下のPeukert係数、
を付与する、
請求項7〜14のいずれか一項に記載の電池。 - 前記アノード活物質粒子又は前記カソード活物質粒子の表面上に堆積された前記コーティング材料層は、前記電池が4.05V以上の電圧での釘刺し試験に合格することを可能にする、請求項7〜15のいずれか一項に記載の電池。
- 前記コーティング材料層が多層多機能コーティングを含み、前記多層多機能コーティング内の複数の層が、所定の組み合わせ及び所定の順序で配置されていて、互いに比べて類似又は異なる特性又は機能を提供し、コーティング全体が等しい厚さの任意の単一の層により形成されたコーティングよりも高い又はより優れた特性を有する、請求項7〜16のいずれか一項に記載の電池。
- 熱暴走開始温度が前記コーティング材料層を有しない電池よりも少なくとも25℃高い、請求項7〜17のいずれか一項に記載の電池。
- 1つ又は複数のコーティング材料層が固体電解質材料粒子の表面上に堆積されている、請求項7に記載の電池。
- 電池であって、
アノード活物質粒子及び固体電解質材料粒子を含むアノード層;
カソード活物質粒子及び固体電解質材料粒子を含むカソード層;
前記アノード層と前記カソード層との間でのイオン移動をもたらすように構成された固体電解質材料粒子を含む電解質層;及び
前記アノード層、前記カソード層及び/又は前記電解質層の表面上に堆積された1又は複数のコーティング材料層;
とを含み、
前記コーティング材料層は、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;及び
(vi)非金属酸化物;
のうちの1又は2つ以上を含み、
前記コーティング材料層は、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有する界面を隣接するコーティングされた又はコーティングされていない粒子間に生じ、
前記固体電解質材料は、リチウム伝導性の硫化物に基づく、リン化物に基づくもしくはリン酸塩に基づく化合物、イオン伝導性ポリマー、リチウムもしくはナトリウム超イオン伝導体、イオン伝導性の酸化物もしくはオキシフッ化物、リチウムリン酸窒化物、リチウムアルミニウムチタンホスフェート、リチウムランタンチタネート、リチウムランタンジルコネート、LiもしくはNaベータアルミナ、ガーネット構造体、LiSICONもしくはNaSICON構造体、あるいは、ペロブスカイト構造体のうちの少なくとも1種を含む、電池。 - 電池であって、
アノード活物質粒子及び固体電解質材料粒子を含むアノード層;
カソード活物質粒子及び固体電解質材料粒子を含むカソード層;
前記アノード層と前記カソード層との間でのイオン移動をもたらすように構成された固体電解質材料粒子を含む電解質層;及び
前記アノード層、前記カソード層及び/又は前記電解質層の表面上に堆積された1又は複数のコーティング材料層;
とを含み、
前記コーティング材料層は、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;及び
(vi)非金属酸化物;
のうちの1又は2つ以上を含み、
前記コーティング材料層は、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有する界面を隣接するコーティングされた又はコーティングされていない粒子間に生じ、
前記コーティング材料層が、アルカリ金属;遷移金属;ランタン;ホウ素;ケイ素;錫;ゲルマニウム;ガリウム;アルミニウム;チタン;ニオブ;窒素;及びインジウムから成る群から選択された1又は2種以上の材料をさらに含む、電池。 - 電池であって、
アノード活物質粒子及び固体電解質材料粒子を含むアノード層;
カソード活物質粒子及び固体電解質材料粒子を含むカソード層;
前記アノード層と前記カソード層との間でのイオン移動をもたらすように構成された固体電解質材料粒子を含む電解質層;及び
前記アノード層、前記カソード層及び/又は前記電解質層の表面上に堆積された1又は複数のコーティング材料層;
とを含み、
前記コーティング材料層は、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;及び
(vi)非金属酸化物;
のうちの1又は2つ以上を含み、
前記コーティング材料層は、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有する界面を隣接するコーティングされた又はコーティングされていない粒子間に生じ、
前記アノード層、前記カソード層及び/又は前記電解質層中の前記固体電解質材料粒子上に堆積されたコーティング材料層が0.2nm〜100nmの厚さを有し、前記電池が、電池の組み立て前に、
前記アノード活物質粒子上に堆積されたコーティング材料層であって、測定された公称厚さで2nm〜2000nmであるコーティング材料層と、
前記カソード活物質上に堆積されたコーティング材料層であって、測定された公称厚さで0.1nm〜15nmであるカソード活物質粒子上に堆積されたコーティング材料層、
のうちの少なくとも1つを含む、電池。 - 電池であって、
アノード活物質粒子及び固体電解質材料粒子を含むアノード層;
カソード活物質粒子及び固体電解質材料粒子を含むカソード層;
前記アノード層と前記カソード層との間でのイオン移動をもたらすように構成された固体電解質材料粒子を含む電解質層;及び
前記アノード層、前記カソード層及び/又は前記電解質層の表面上に堆積された1又は複数のコーティング材料層;
とを含み、
前記コーティング材料層は、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;及び
(vi)非金属酸化物;
のうちの1又は2つ以上を含み、
前記コーティング材料層は、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有する界面を隣接するコーティングされた又はコーティングされていない粒子間に生じ、
前記アノード層、前記カソード層及び/又は前記電解質層中の前記固体電解質材料粒子上に堆積された1又は複数の前記コーティング材料層が、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有する機械的に安定なナノ加工コーティング層である、電池。 - 電池であって、
アノード活物質粒子及び固体電解質材料粒子を含むアノード層;
カソード活物質粒子及び固体電解質材料粒子を含むカソード層;
前記アノード層と前記カソード層との間でのイオン移動をもたらすように構成された固体電解質材料粒子を含む電解質層;及び
前記アノード層、前記カソード層及び/又は前記電解質層の表面上に堆積された1又は複数のコーティング材料層;
とを含み、
前記コーティング材料層は、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;及び
(vi)非金属酸化物;
のうちの1又は2つ以上を含み、
前記コーティング材料層は、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有する界面を隣接するコーティングされた又はコーティングされていない粒子間に生じ、
前記アノードが、100nm以下の厚さを有するコーティング材料層でコーティングされたリチウム金属粒子を含む、電池。 - 電池であって、
アノード活物質粒子及び固体電解質材料粒子を含むアノード層;
カソード活物質粒子及び固体電解質材料粒子を含むカソード層;
前記アノード層と前記カソード層との間でのイオン移動をもたらすように構成された固体電解質材料粒子を含む電解質層;及び
前記アノード層、前記カソード層及び/又は前記電解質層の表面上に堆積された1又は複数のコーティング材料層;
とを含み、
前記コーティング材料層は、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;及び
(vi)非金属酸化物;
のうちの1又は2つ以上を含み、
前記コーティング材料層は、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有する界面を隣接するコーティングされた又はコーティングされていない粒子間に生じ、
表面上に1つ又は複数のコーティング材料層が堆積されていない対応する電池よりも少なくとも100%高い第1サイクル放電容量を有し、前記電池及び前記対応する電池は両方ともその他の点では同じ条件下で組み立てられたものである、電池。 - 電池であって、
アノード活物質粒子及び固体電解質材料粒子を含むアノード層;
カソード活物質粒子及び固体電解質材料粒子を含むカソード層;
前記アノード層と前記カソード層との間でのイオン移動をもたらすように構成された固体電解質材料粒子を含む電解質層;及び
前記アノード層、前記カソード層及び/又は前記電解質層の表面上に堆積された1又は複数のコーティング材料層;
とを含み、
前記コーティング材料層は、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;及び
(vi)非金属酸化物;
のうちの1又は2つ以上を含み、
前記コーティング材料層は、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有する界面を隣接するコーティングされた又はコーティングされていない粒子間に生じ、
前記固体電解質材料上の前記コーティング材料層が、周囲空気中での前記固体電解質材料の表面における自然酸化物の成長を厚さ5nm以下に制御し、及び/又は、固体電解質粒子の酸素含有量を周囲空気に24時間の暴露後に5%以下に維持する、電池。 - 電池であって、
アノード活物質粒子及び固体電解質材料粒子を含むアノード層;
カソード活物質粒子及び固体電解質材料粒子を含むカソード層;
前記アノード層と前記カソード層との間でのイオン移動をもたらすように構成された固体電解質材料粒子を含む電解質層;及び
前記アノード層、前記カソード層及び/又は前記電解質層の表面上に堆積された1又は複数のコーティング材料層;
とを含み、
前記コーティング材料層は、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;及び
(vi)非金属酸化物;
のうちの1又は2つ以上を含み、
前記コーティング材料層は、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有する界面を隣接するコーティングされた又はコーティングされていない粒子間に生じ、
前記固体電解質材料上の前記コーティング材料層は、周囲空気に1時間暴露後に少なくとも10−6Scm−1のイオン伝導率を維持するように適合されたものである、電池。 - リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、マグネシウムイオン電池、リチウム−硫黄電池、亜鉛−空気電池、鉛酸電池、ニッケルカドミウム電池又はニッケル金属水素化物電池のカソード活物質、アノード活物質又は固体電解質材料をコーティングする方法であって、
前記電池の前記カソード活物質、前記アノード活物質又は前記固体電解質材料の表面上に、1〜100回のALDサイクルを含む原子層堆積(ALD)プロセスによって、コーティング材料層を堆積させる工程であって、
前記コーティング材料層が、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;及び
(vi)非金属酸化物;
のうちの1又は2つ以上を含む、工程、
前記コーティング材料層と前記カソード活物質、前記アノード活物質又は前記固体電解質材料の前記表面とを、制御された相互作用又は分解のプロセスにかけて、前記カソード活物質、前記アノード活物質又は前記固体電解質材料の前記表面にコーティング層原子又はドーパントを提供し、好ましい界面組成のコーティング層を構成するナノ加工コーティング層を規定する工程であって、前記好ましい界面組成のコーティング層は、必要に応じて、ドープされた材料表面層とインターフェースされている、工程、
を含み、
前記ナノ加工コーティング層は、電池の組み立て前に、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有し、
前記ナノ加工コーティング層は機械的に安定であり、
前記コーティング材料層が、前記カソード活物質の粒子及び前記アノード活物質の粒子のうちの少なくとも1つの上に、2Ah以上のバッテリー用の電極キャスティングのための活物質スラリーを形成するために前記カソード活物質の粒子及び前記アノード活物質の粒子のうちのコーティングされる前記少なくとも1つを混合する前に堆積され、
前記コーティング材料層が、電池製造プロセス中のゲル化の現象及び発生を軽減し、
前記活物質スラリーの粘度が、2s−1〜10s−1のせん断速度のせん断速度範囲にわたって常に10Pa・s未満である、方法。 - リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、マグネシウムイオン電池、リチウム−硫黄電池、亜鉛−空気電池、鉛酸電池、ニッケルカドミウム電池又はニッケル金属水素化物電池のカソード活物質、アノード活物質又は固体電解質材料をコーティングする方法であって、
前記電池の前記カソード活物質、前記アノード活物質又は前記固体電解質材料の表面上に、1〜100回のALDサイクルを含む原子層堆積(ALD)プロセスによって、コーティング材料層を堆積させる工程であって、
前記コーティング材料層が、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;及び
(vi)非金属酸化物;
のうちの1又は2つ以上を含む、工程、
前記コーティング材料層と前記カソード活物質、前記アノード活物質又は前記固体電解質材料の前記表面とを、制御された相互作用又は分解のプロセスにかけて、前記カソード活物質、前記アノード活物質又は前記固体電解質材料の前記表面にコーティング層原子又はドーパントを提供し、好ましい界面組成のコーティング層を構成するナノ加工コーティング層を規定する工程であって、前記好ましい界面組成のコーティング層は、必要に応じて、ドープされた材料表面層とインターフェースされている、工程、
を含み、
前記ナノ加工コーティング層は、電池の組み立て前に、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有し、
前記ナノ加工コーティング層は機械的に安定であり、
前記コーティング材料層は、制御された表面のpHのために、前記アノード又はカソード活物質の少なくとも1つの上に堆積されており、
前記コーティング材料層でコーティングされた活物質の表面pHが、コーティングされていない活物質に対して少なくとも0.1異なる、方法。 - リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、マグネシウムイオン電池、リチウム−硫黄電池、亜鉛−空気電池、鉛酸電池、ニッケルカドミウム電池又はニッケル金属水素化物電池のカソード活物質、アノード活物質又は固体電解質材料をコーティングする方法であって、
前記電池の前記カソード活物質、前記アノード活物質又は前記固体電解質材料の表面上に、1〜100回のALDサイクルを含む原子層堆積(ALD)プロセスによって、コーティング材料層を堆積させる工程であって、
前記コーティング材料層が、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;及び
(vi)非金属酸化物;
のうちの1又は2つ以上を含む、工程、
前記コーティング材料層と前記カソード活物質、前記アノード活物質又は前記固体電解質材料の前記表面とを、制御された相互作用又は分解のプロセスにかけて、前記カソード活物質、前記アノード活物質又は前記固体電解質材料の前記表面にコーティング層原子又はドーパントを提供し、好ましい界面組成のコーティング層を構成するナノ加工コーティング層を規定する工程であって、前記好ましい界面組成のコーティング層は、必要に応じて、ドープされた材料表面層とインターフェースされている、工程、
を含み、
前記ナノ加工コーティング層は、電池の組み立て前に、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有し、
前記ナノ加工コーティング層は機械的に安定であり、
前記コーティング材料層は、水性スラリー調製及び電極キャスティング、UV硬化及び/又は乾燥、マイクロ波硬化及び/又は乾燥又は電子ビーム硬化及び/又は乾燥のために、前記アノード又はカソード活物質のうちの少なくとも1つの上に堆積される、方法。 - リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、マグネシウムイオン電池、リチウム−硫黄電池、亜鉛−空気電池、鉛酸電池、ニッケルカドミウム電池又はニッケル金属水素化物電池のカソード活物質、アノード活物質又は固体電解質材料をコーティングする方法であって、
前記電池の前記カソード活物質、前記アノード活物質又は前記固体電解質材料の表面上に、1〜100回のALDサイクルを含む原子層堆積(ALD)プロセスによって、コーティング材料層を堆積させる工程であって、
前記コーティング材料層が、
(i)金属酸化物;
(ii)金属ハロゲン化物;
(iii)金属オキシフッ化物;
(iv)金属リン酸塩;
(v)金属硫酸塩;及び
(vi)非金属酸化物;
のうちの1又は2つ以上を含む、工程、
前記コーティング材料層と前記カソード活物質、前記アノード活物質又は前記固体電解質材料の前記表面とを、制御された相互作用又は分解のプロセスにかけて、前記カソード活物質、前記アノード活物質又は前記固体電解質材料の前記表面にコーティング層原子又はドーパントを提供し、好ましい界面組成のコーティング層を構成するナノ加工コーティング層を規定する工程であって、前記好ましい界面組成のコーティング層は、必要に応じて、ドープされた材料表面層とインターフェースされている、工程、
を含み、
前記ナノ加工コーティング層は、電池の組み立て前に、0.1nm以上、かつ、2,500nm以下の厚さを有し、
前記ナノ加工コーティング層は機械的に安定であり、
前記コーティング材料層は、形成ステップが単純化又は除かれた電池製造のための前記アノード活物質又はカソード活物質のうちの少なくとも1つの上に堆積され、
前記コーティング材料層を形成するための時間もしくはエネルギー消費量又はその両方が、前記コーティング材料層なしでの電池の製造と比較して少なくとも10%低減される、方法。 - 前記固体電解質材料が、さらに、原子層堆積;化学蒸着;真空蒸着;電子ビーム堆積;レーザー堆積;プラズマ堆積;高周波スパッタリング;ゾル−ゲル;マイクロエマルジョン;連続イオン層堆積又は水性堆積のうちの1又は2以上によって、多孔質の柔軟な足場上に60μm以下の厚さを有する第1の固体電解質コーティングを堆積させる工程を含む方法を使用して製造され、
前記固体電解質材料は、リチウム伝導性の硫化物に基づく、リン化物に基づくもしくはリン酸塩に基づく化合物、イオン伝導性ポリマー、リチウムもしくはナトリウム超イオン伝導体、イオン伝導性の酸化物もしくはオキシフッ化物、リチウムリン酸窒化物、リチウムアルミニウムチタンホスフェート、リチウムランタンチタネート、リチウムランタンジルコネート、LiもしくはNaベータアルミナ、ガーネット構造体、LiSICONもしくはNaSICON構造体、あるいは、ペロブスカイト構造体のうちの少なくとも1種を含む、請求項28〜31のいずれか一項に記載の方法。
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