一种用于降低锂离子电极材料pH值的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于降低锂离子电极材料pH值的方法，包括步骤如下：a.将电极样品置于原子层沉积仪器反应腔中，抽真空并加热反应室温度到300～1000开尔文，使电极样品在设定温度下保持5～30min，反应腔内的气压低于0.01个大气压；b.打开出气阀，脉冲清扫气，清扫3～60s；c.关闭出气阀，脉冲气态前驱体A或者前驱体A与携带气的混合物，d.然后打开出气阀，脉冲清扫气；并关闭出气阀，抽真空，移去多余的反应副产物；g.返回步骤c循环执行c以下步骤，直到得到所需的2～30埃米包覆厚度。本发明专利技术通过在电极表面形成均匀的金属氧化物包覆，能降低锂电池电极材料的pH值，从而提高锂电池的使用寿命和安全性。值得推广应用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，包括步骤如下：a.将电极样品置于原子层沉积仪器反应腔中，抽真空并加热反应室温度到300～1000开尔文，使电极样品在设定温度下保持5～30min，反应腔内的气压低于0.01个大气压；b.打开出气阀，脉冲清扫气，清扫3～60s；c.关闭出气阀，脉冲气态前驱体A或者前驱体A与携带气的混合物，d.然后打开出气阀，脉冲清扫气；并关闭出气阀，抽真空，移去多余的反应副产物；g.返回步骤c循环执行c以下步骤，直到得到所需的2～30埃米包覆厚度。本专利技术通过在电极表面形成均匀的金属氧化物包覆，能降低锂电池电极材料的pH值，从而提高锂电池的使用寿命和安全性。值得推广应用。【专利说明】
本专利技术涉及锂离子电池制造
，尤其涉及一种用于降低锂离子电极材料pH 值的方法。
技术介绍
锂离子电池是一个快速增长的应用产品。它在诸多领域都有重要应用，包括混合 动力汽车和插电式动力汽车。这些电池通常由含锂的过渡金属氧化物或者含锂的过渡金属 磷酸盐正极和石墨负极组成。这些电极通常由电极粉末和有机粘结剂组成。因此，电极呈 现多孔结构。 目前这些电极和电极材料都有非常严重的性能不足。提高含锂正极材料的易操作 性是非常令人头疼的事情。一般来说，电极材料pH值会影响多数氧化物正极的表面化学性 能。商业化的正极材料包括钴酸锂（LiCo0 2(LC0))，钴猛镍酸锂（LiMnxNiyCoz0 2(x+y+z = 1) (NCM))，镍钴铝锂（LiNixC〇yAlz0 2(x+y+Z = 1) (NCA))。他们的pH值一般在11以上，导致在 电极制备过程中吸水严重，难以涂布，并在循环和存储过程中导致严重的产气。 对于负极来说，钛酸锂（Li4Ti5012(LT0))也吸引了非常多的注意，主要因为其长寿 命和良好的安全性。但是，LT0因为高pH值也导致在循环和存储中也有非常严重的产气现 象。 目前，电极材料表面修饰被广泛用于锂电池应用。金属氧化物，金属氟化物和金属 磷酸盐被广泛用于含锂过渡金属氧化物和含锂过渡金属磷酸盐正极；循环性能和安全性的 提高有诸多报道。但是，由于这些包覆并不均匀，因此，pH并没有降低。 LT0负极目前主要采用碳包覆。然而，碳包覆法并不是非常成功，主要是因为难以 得到沿整个颗粒表面的非常均匀的包覆。因此，碳包覆无法彻底解决LTO pH值高带来的高 温产气的问题。锂电行业亟需一种更为有效的用于降低锂离子电极材料pH值的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供， 克服现有技术所存在的因电极材料pH值高，而影响多数氧化物正极的表面化学性能的缺 陷。 为解决上述技术问题，本专利技术提供，其 具体步骤如下： a.将电极样品置于原子层沉积仪器反应腔中，抽真空并加热反应室温度到300? 1000开尔文，使电极样品在设定温度下保持5?30min，反应腔内的气压低于0. 01个大气 压； b.打开出气阀，脉冲清扫气，清扫3?60s ; C.关闭出气阀，脉冲气态前驱体A或者前驱体A与携带气的混合物，时间为 0. 01?10秒，接着保持一段时间1秒?5分钟； d.然后打开出气阀，脉冲清扫气，清扫0. 1?1分钟；关闭出气阀，抽真空，移去多 余的反应副产物； g.返回步骤c循环执行c以下步骤，直到得到所需的包覆厚度2?30埃米。 优化的，在所述步骤d之后，还包括步骤： e.关闭出气阀，脉冲气态前驱体B或者前驱体B与携带气的混合物，时间为 0. 01?10秒，接着保持一段时间1秒?5分钟； f.然后打开出气阀，脉冲清扫气，清扫0. 1?1分钟；关闭出气阀，抽真空,移去多 余的反应副产物。 上述反应条件的选择主要遵循两个原则。第一个原则是前驱体A、B在反应条件下 是气态。因此，根据反应物的是否挥发选择反应温度和气压条件。反应温度选在基底能够 稳定存在，不融化，不分解，并在电极和电极部件的玻璃化温度以下。第二个原则是前驱体 A、B的反应活性。 优选所述前驱体A为三甲基错（trimethyl aluminum)、Alcl3三氯化错、钛酸四 异丙酯（tetraisopropyl Titanate)、四氯化钛（Ticl4)、铪酸四异丙酯（tetra isopropyl hafnate)之一或上述物质的混合物。 优选所述清扫气为氮气或氩气；携带气为氮气或氩气。 优选所述前驱体B水，氧气，臭氧，双氧水，等离子氧原子，硫化氢，氟气，氢氟酸之 一或上述物质的混合物。 所述电极样品为粉末或者制备好的电极。 ALD中，所述前驱体A混合物在该反应条件下不会发生自我反应。前驱体A混合物 中每个所述前驱体A只在基底表面反应，生成单层沉积物。在引入第前驱体B前，过量的前 驱体A会从反应区移除。前驱体A或前驱体B的半反应的副产品也会在下一个反应前被移 除。这保证了反应只在基底表面反应。 清扫气用于在两个反应前驱体之间排除过量的反应物。携带气，用于携带反应物 进入反应腔室。携带气体以下几个功能，包括（1)加速移除多余的反应物和反应副产品， (2)协助将反应前驱体带入反应区，帮助所有电极基体表面都可以均匀接触反应物，（3)对 于电极颗粒的包覆，携带气可以将颗粒流化分散，充分均匀地和前驱体接触。清扫气和携带 气都不和ALD反应物反应，或者干扰反应物彼此反应。 本专利技术通过在电极表面形成均匀的金属氧化物包覆，能降低锂电池电极材料的pH 值。从而提高锂电池的使用寿命和安全性，值得广为推广应用。电极材料不限于上文说提 到的正负极材料，如LCO, NCM，NCA和LT0。该方法可以广泛用于能源存储的电极材料，包括 锂空气电池和锂硫电池。 【专利附图】【附图说明】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术的技术方案作进一步具体说明。 图1为LiCo02pH值变化相对于ALD或者气态前驱体脉冲的循环次数的坐标图。 图2为LiNi^M% ApH值变化相对于ALD或者气态前驱体脉冲的循环次数的 坐标图。 图3为LiNi^Mn^CcvApH值变化相对于ALD或者气态前驱体脉冲的循环次数的 坐标图。 图4为1^附(|.鄭(|.3〇) (|.202?!1值变化相对于六〇)或者气态前驱体脉冲的循环次数的 坐标图。 图5为LiNiuMn^CcvApH值变化相对于ALD或者气态前驱体脉冲的循环次数的 坐标图。 图6为LiNi1/3Mn1/3C〇1/30 2pH值变化相对于ALD或者气态前驱体脉冲的循环次数的 坐标图。 图7为LiNia8C〇a 15Α1α(ι502ρΗ值变化相对于ALD或者气态前驱体脉冲的循环次数 的坐标图。 图8为Li4Ti5012pH值变化相对于ALD或者气态前驱体脉冲的循环次数的坐标图。 【具体实施方式】 实施例1 a.将LiC〇02电极样品置于原子层沉积仪器反应腔中，抽真空并加热反应室温度到 400开尔文，使电极样品在设定温度下保持25min，反应腔内的气压为10毫托； b.打开出气阀，脉冲清扫气，清扫15秒； c.关闭出气阀，脉冲气态三甲基错，时间为0. 01秒，接着保持一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于降低锂离子电极材料pH值的方法，其特征在于，包括步骤如下：a.将电极样品置于原子层沉积仪器反应腔中，抽真空并加热反应室温度到300～1000开尔文，使电极样品在设定温度下保持5～30min，反应腔内的气压低于0.01个大气压；b.打开出气阀，脉冲清扫气，清扫3～60s；c.关闭出气阀，脉冲气态前驱体A或者前驱体A与携带气的混合物，时间为0.01～10秒，接着保持一段时间1秒～5分钟；d.然后打开出气阀，脉冲清扫气，清扫0.1～1分钟；关闭出气阀，抽真空，移去多余的反应副产物；g.返回步骤c循环执行c以下步骤，直到得到所需的包覆厚度2～30埃米。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：解明，王韫宇，
申请(专利权)人：镇江智联德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32