【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将薄膜液相沉积到电池电极的表面上的方法、系统和组合物相关申请的交叉参考本申请要求在2017年6月20日提交的美国临时申请第62/522,470号的权益，其中该申请通过引用以其整体并入本文。背景传统的气相原子层沉积(ALD)技术依赖于金属有机前体在真空室中的蒸发。放置在该室内的衬底暴露于金属有机蒸汽的撞击流(impingingflux)。通常为羟基封端的衬底表面与撞击蒸汽反应，以精确地产生一个被吸附的金属有机物的自限制表面饱和单层。在一种情况下，金属有机物吸附，接着使用真空和惰性气体吹扫过量的金属有机物，接着使衬底表面暴露于氧化剂(例如H2O、O2或O3)致使精确形成一个金属氧化物的单层。ALD特别适合于在具有多孔微观结构的衬底上产生具有精确厚度的共形涂层。这种衬底的一个实例是锂离子电池(LIB)电极。现有技术LIB电极通常通过将与粘合剂和导电添加剂混合的阳极或阴极颗粒的浆料涂布到箔集电器上来制造。在涂布后，颗粒之间保留的开放空间在电极膜的整个厚度上产生孔隙。由于“视线”限制，具有这种形态的衬底通常不能通过其它物理气相沉积(PVD)方法(例如溅射)来充分涂布。通常，在反应成完全产物之前，此类技术中的沉积循环几乎不允许吸附原子的表面迁移(surfacemobility)。结果，仅直接暴露于原子的撞击流的衬底区域被充分地涂布。为了共形地且均匀地涂布多孔形态内的所有表面，需要类似于ALD的沉积技术，其中在反应之前允许有大量时间用于吸附原子的表面迁移。已经证明锂离子电池电极上的ALD涂层减少了通常与容量衰减相关的有害...
【技术保护点】
1.一种用于将薄膜涂布到电池电极的表面上的方法，其包括：/n(a)将电池电极提供到输送装置上；/n(b)通过所述输送装置将所述电池电极转移至第一反应室，所述第一反应室包含至少第一液体溶液，所述第一液体溶液包含第一试剂；/n(c)通过所述输送装置将所述电池电极暴露于所述第一液体溶液以产生部分涂布的电池电极，所述部分涂布的电池电极在所述电池电极的表面上具有包含吸附的第一试剂的层；/n(d)通过所述输送装置将所述部分涂布的电池电极转移至第二反应室，所述第二反应室包含第二液体溶液，所述第二液体溶液包含至少第二试剂；以及/n(e)通过所述输送装置将所述部分涂布的电池电极暴露于所述第二液体溶液，其中所述至少第二试剂与所述部分涂布的电池电极的第一吸附试剂反应以产生完全涂布的电池电极，其包含涂布在所述完全涂布的电池电极的表面上的单层薄膜，所述单层薄膜包含由所述第二试剂和所述吸附的第一试剂的反应产生的化合物。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170620 US 62/5224701.一种用于将薄膜涂布到电池电极的表面上的方法，其包括：
(a)将电池电极提供到输送装置上；
(b)通过所述输送装置将所述电池电极转移至第一反应室，所述第一反应室包含至少第一液体溶液，所述第一液体溶液包含第一试剂；
(c)通过所述输送装置将所述电池电极暴露于所述第一液体溶液以产生部分涂布的电池电极，所述部分涂布的电池电极在所述电池电极的表面上具有包含吸附的第一试剂的层；
(d)通过所述输送装置将所述部分涂布的电池电极转移至第二反应室，所述第二反应室包含第二液体溶液，所述第二液体溶液包含至少第二试剂；以及
(e)通过所述输送装置将所述部分涂布的电池电极暴露于所述第二液体溶液，其中所述至少第二试剂与所述部分涂布的电池电极的第一吸附试剂反应以产生完全涂布的电池电极，其包含涂布在所述完全涂布的电池电极的表面上的单层薄膜，所述单层薄膜包含由所述第二试剂和所述吸附的第一试剂的反应产生的化合物。
2.权利要求1所述的方法，其中所述单层薄膜具有约0.5nm至100μm的厚度。
3.前述权利要求中任一项所述的方法，其中(a)中所述电池电极具有100nm至1,000μm的厚度。
4.前述权利要求中任一项所述的方法，其中(a)中所述电池电极具有尺寸范围为0.1nm至100μm的孔。
5.前述权利要求中任一项所述的方法，其中(a)中所述电池电极具有1-99%的膜孔隙率。
6.前述权利要求中任一项所述的方法，其中(a)中所述电池电极由石墨、Si、Sn、Si-石墨复合材料、Sn-石墨复合材料或锂金属组成。
7.前述权利要求中任一项所述的方法，其中(a)中所述电池电极由LiNixMnyCozO2、LiNixCoyAlzO2、LiMnxNiyOz、LiMnO2、LiFePO4、LiMnPO4、LiNiPO4、LiCoPO4、LiV2O5、硫或LiCoO2组成，其中x、y和z是化学计量系数。
8.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述输送装置包括用于将所述电池电极和部分涂布的电池电极分别引导至所述第一反应室和第二反应室的一系列辊。
9.前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过选自浸没、喷涂、狭缝式模头涂布和凹版辊涂布的方法将所述电池电极和部分涂布的电池电极暴露于所述第一液体溶液和第二液体溶液。
10.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一液体溶液和第二液体溶液是非离子的。
11.前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括：
用包含第一溶剂的第一冲洗溶液冲洗所述部分涂布的电池电极，以在所述部分涂布的电池电极上产生饱和的第一层和包含所述第一溶剂和未反应的第一试剂的第一残余溶液。
12.权利要求11所述的方法，其还包括：
将所述第一残余溶液传送至第一过滤步骤以将未反应的第一试剂与所述第一溶剂分离。
13.前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括：
用包含第二溶剂的第二冲洗溶液冲洗所述完全涂布的电池电极以在所述完全涂布的电池电极上产生饱和的单层薄膜和包含所述第二溶剂和未反应的第二试剂的第二残余溶液。
14.权利要求13所述的方法，其还包括：
将第二残余冲洗溶液传送至第二过滤步骤以将所述未反应的第二试剂与所述第二溶剂分离。
15.权利要求12或14所述的方法，其还包括：
将回收的未反应的第一试剂或第二试剂分别再循环回到所述第一液体溶液或第二液体溶液：以及
将回收的第一溶剂或第二溶剂分别再循环回到所述第一冲洗溶液或第二冲洗溶液。
16.权利要求12或14所述的方法，其中使用膜分离、化学沉淀、离子交换、电化学去除、物理吸附、流过滤色谱法或这些的组合进行所述过滤步骤。
17.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一液体溶液包含多于一种试剂。
18.权利要求1或17所述的方法，其中所述第二液体溶液包含多于一种试剂。
19.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一试剂和第二试剂是金属有机前体。
20.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一试剂和第二试剂是阳离子的或阴离子的。
21.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一液体溶液和第二液体溶液还包含有机溶剂、水或两者的混合物。
22.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所产生的化合物选自下组之一：
(a)AxOy型二元氧化物，其中A是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属，且x和y是化学计量系数；
(b)AxByOz型三元氧化物，其中A和B是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属的任意组合，且x、y和z是化学计量系数；
(c)AwBxCyOz型四元氧化物，其中A、B和C是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属的任意组合，且w、x、y和z是化学计量系数；
(d)AxBy型二元卤化物，其中A是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属，B是卤素，且x和y是化学计量系数；
(e)AxByCz型三元卤化物，其中A和B是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属的任意组合，C是卤素，且x、y和z是化学计量系数；
(f)AwBxCyDz型四元卤化物，其中A、B和C是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属的任意组合，D是卤素，且w、x、y和z是化学计量系数；
(g)AxNy型二元氮化物，其中A是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属，且x和y是化学计量系数；
(h)AxByNz型三元氮化物，其中A和B是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属的任意组合，且x、y和z是化学计量系数；
(i)AwBxCyNz型四元氮化物，其中A、B和C是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属的任意组合，且w、x、y和z是化学计量系数；
(j)AxBy型二元硫属元素化物，其中A是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属，B是硫属元素，且x和y是化学计量系数；
(k)AxByCz型三元硫属元素化物，其中A和B是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属的任意组合，C是硫属元素，且x、y和z是化学计量系数；
(1)AwBxCyDz型四元硫属元素化物，其中A、B和C是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属的任意组合，D是硫属元素，且w、x、y和z是化学计量系数；
(m)AxCy型二元碳化物，其中A是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属，且x和y是化学计量系数；
(n)AxByOz型二元卤氧化物，其中A是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属，B是卤素，且x、y和z是化学计量系数；
(o)AxAsy型二元砷化物，其中A是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属，且x和y是化学计量系数；
(p)AxByAsz型三元砷化物，其中A和B是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属的任意组合，且x、y和z是化学计量系数；
(q)AwBxCyAsz型四元砷化物，其中A、B和C是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属的任意组合，且w、x、y和z是化学计量系数；
(r)Ax(PO4)y型二元磷酸盐，其中A是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属，且x和y是化学计量系数；
(s)AxBy(PO4)z型三元磷酸盐，其中A和B是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属的任意组合，且x、y和z是化学计量系数；以及
(t)AwBxCy(PO4)z型四元磷酸盐，其中A、B和C是碱金属、碱土金属、过渡金属、半金属或准金属的任意组合，且w、x、y和z是化学计量系数。
23.权利要求22所述的方法，其中所产生的化合物是Al2O3、CdS或TiN。
24.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电池电极包含衬底。
25.权利要求24所述的方法，其中所述衬底呈箔、片或膜的形式。
26.权利要求24所述的方法，其中所述衬底由选自聚酰亚胺、聚乙烯、聚醚醚酮(PEEK)、聚酯或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的有机材料制成。
27.根据权利要求24所述的方法，其中所述衬底由金属制成。
28.权利要求27所述的方法，其中所述金属是铜、铝或不锈钢。
29.一种用于将薄膜涂布到电池电极的表面上的液相沉积方法，其包括：
(a)将电池电极提供到反应室中；
(b)将所述电池电极暴露于包含第一试剂的第一液体溶液以产生部分涂布的电池电极，所述部分涂布的电池电极在所述电池电极的表面上具有包含吸附的第一试剂的层；以及
(c)将所述部分涂布的电池电极暴露于包含第二试剂的第二液体溶液，其中至少第二试剂与所述部分涂布的电池电极的第一吸附试剂反应，以产生完全涂布的电池电极，其包含涂布在所述完全涂布的电池电极的表面上的单层薄膜，所述单层薄膜包含由所述第二试剂和所述吸附的第一试剂的反应产生的化合物。
30.权利要求29所述的方法，其还包括：
用包含第一溶剂的第一冲洗溶液冲洗所述部分涂布的电池电极以在所述部分涂布的电池电极上产生饱和的第一层和包含所述第一溶剂和未反应的第一试剂的第一残余溶液；以及
用包含第二溶剂的第二冲洗溶液冲洗所述完全涂布的电池电极以在所述完全涂布的电池电极上产生饱和的单层薄膜和包含所述第二溶剂和未反应的第二试剂的第二残余溶液。
31.权利要求30所述的方法，其还包括：
将所述第一残余溶液传送至第一过滤步骤以将未反应的第一试剂与所述第一溶剂分离；以及
将第二残余冲洗溶液传送至第二过滤步骤以将所述未反应的第二试剂与所述第二溶剂分离。
32.权利要求31所述的方法，其还包括：
将回收的未反应的第一试剂或第二试剂分别再循环回到所述第一液体溶液或第二液体溶液；以及
将回收的第一溶剂或第二溶剂分别再循环回到所述第一冲洗溶液或第二冲洗溶液。
33.一种用于将薄膜涂布到电池电极上的系统，其包含：
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