通过蒸发形成电化电池的元件的方法技术

提供一种用于形成电化学能储存装置的元件的陶瓷层的蒸发源(102)。所述蒸发源(102)包括：材料源(140)，被配置为蒸发材料；气体源，具有第一气体出口(107a)及第二气体出口(107b)，第一气体出口被配置为提供第一处理气体，第二气体出口被配置为提供第二处理气体，第一处理气体包括氧且第二处理气体包括氢，陶瓷层(52)至少由蒸发的材料、第一处理气体及第二处理气体形成。

Method of forming components of electrochemical cell by evaporation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过蒸发形成电化电池的元件的方法
本公开内容的实施方式涉及用于形成电化学能储存装置的元件的陶瓷层的方法、蒸发源及处理腔室。本公开内容的实施方式特别涉及一种用于形成锂电池或锂离子(Li-ion)电池的阴极、阳极、电解质或隔膜(separator)的方法、蒸发源和处理腔室。
技术介绍
电隔膜可例如被描述成使用在电池及其中在维持离子导电性的同时使电极彼此隔离的其他配置中的隔膜。一般来说，隔膜包括薄、多孔、电绝缘物质，具有高离子孔隙率、良好的机械强度且相对于在系统中使用的化学物质及溶剂(例如在电池的电解质中)具有长期稳定性。在电池中，隔膜通常将阴极与阳极完全地电绝缘。此外，隔膜通常永久具有弹性且跟随系统中的运动，所述运动不只来自外部的负载且也来自在引入及排出离子时电极的“呼吸(breathing)”。一般来说，隔膜对确定使用隔膜的系统的寿命及安全性来说是相关的。举例来说，可再充电电池的发展很大程度上受到适当的隔膜材料的开发的影响。特别是，用于使用在高能量电池或高性能电池中的隔膜可非常薄以确保低的特定空间条件及以最小化内电阻，可具有高孔隙率以确保低内电阻，并且轻量以达到电池系统的低比重。隔膜一般包括陶瓷层，所述陶瓷层对电池的离子来说为多孔的。对于锂电池的情况来说，陶瓷层对锂离子(Li离子)可为多孔的。然而，陶瓷层可能并非全为多孔的。举例来说，陶瓷层可包括金属原子，这些金属原子未完全地结合(bound)且可能在锂离子电池的充电/放电期间与锂离子反应。因此，电池性能可能劣化。鉴于以上所述，本文描述的实施方式旨在提供可有益地克服本领域中至少一些问题的用于形成电化学能储存装置的元件的方法及系统。本公开内容旨在提供可增加电化学能储存装置的电荷传输(放电/充电速率)电压及循环寿命的用于形成电化学能储存装置的元件的方法及系统。
技术实现思路
鉴于以上所述，提供一种用于形成电化学能储存装置的元件的方法、蒸发源及处理腔室。本申请的其他方面、优点及特征由从属权利要求、说明书及附图而显而易见。根据本公开内容的一方面，提供一种用于形成电化学能储存装置的元件的陶瓷层的方法。所述方法包括：蒸发材料于柔性基板上；提供第一处理气体；以及提供第二处理气体，第二处理气体包括氢，所述陶瓷层至少由蒸发的材料、第一处理气体及第二处理气体形成。根据本公开内容的一方面，提供一种用于形成电化学能储存装置的元件的陶瓷层的蒸发源。所述蒸发源包括：材料源，被配置为蒸发材料；气体源，具有第一气体出口及第二气体出口，第一气体出口被配置为提供第一处理气体，第二气体出口被配置为提供第二处理，第二处理气体包括氢，所述陶瓷层至少由蒸发的材料、第一处理气体及第二处理气体形成。根据本公开内容的一方面，提供一种处理腔室。所述处理腔室包括蒸发源，所述蒸发源包括：材料源，被配置为蒸发材料；气体源，具有第一气体出口及第二气体出口，第一气体出口被配置为提供第一处理气体，第二气体出口被配置为提供第二处理，第二处理气体包括氢，所述陶瓷层至少由蒸发的材料、第一处理气体及第二处理气体形成。所述处理腔室进一步包括基板传送机构，被配置为将柔性基板传送通过处理腔室。蒸发源相对于基板传送机构布置，使得陶瓷层形成于柔性基板上。实施例也有关于用于执行所揭露的方法的设备，且包括用于执行所描述的方法方块的设备部件。这些方法方块可通过硬件元件、由合适软件编程的计算机、两者的任何结合或任何其他方式执行。此外，根据本申请的实施例也有关于操作所描述的设备的方法。所述方法包括用于执行设备的功能的方法方块或操作。附图说明为了使本公开内容的上述特征能被详细地了解，可通过参照实施方式获得简要概述于上的本公开内容的更具体的描述。附图涉及本公开内容的实施方式且说明于下文中：图1显示根据实施方式的用于形成电化学能储存装置的元件的蒸发源的示意图，所述蒸发源布置于处理腔室中；图2显示根据实施方式的用于形成电化学能储存装置的元件的处理腔室的示意图；图3显示图2中所示的处理腔室的放大图；图4示意地显示根据实施方式的用于形成电化学能储存装置的元件的方法；以及图5示意地显示根据实施方式的用于形成电化学能储存装置的元件的方法。具体实施方式现在将详细地参照本公开内容的各种实施方式，实施方式的一或多个示例显示于图中。在附图的下方描述中，相同参考编号意指相同的元件。特别是，描述有关于个别实施方式的相异之处。各示例通过解释的方式提供且不意为对本公开内容的限制。被显示或描述为一个实施方式的部分的特征可用于其他实施方式或与其他实施方式结合，以取得再另外的实施方式。旨在使本说明书包括这些修改及变化。图1显示用于形成电化学能储存装置的元件的陶瓷层52的蒸发源102。蒸发源102可示例性地布置在处理腔室100中。处理腔室100可为处理系统的一部分，诸如是用于真空处理系统的处理系统。在本公开内容的上下文中，“电化学能储存装置”可理解为可为可再充电或不可再充电的电化学能储存器。在此方面来说，本公开内容不在一方面的术语“蓄电池(accumulator)”与另一方面的术语“电池(battery)”之间进行区分。在本公开内容的上下文中，术语“电化学能储存装置”、“电化学装置”及“电化电池”可在下文中同义地使用。术语“电化学能储存装置”例如也可包含燃料电池。在本文描述的实施方式中，电化电池可理解为能量储存器的基本或最低功能单元。在工业实践中，多个电化电池可通常串联或并联连接，以增加储存器的总能量容量。在本文中，可参照多个电化电池。工业设计的电池可因而具有单个电化电池，或并联或串联连接的多个电化电池。一般来说，例如作为基本功能单元的电化学能储存装置可包括相反极性的两个电极，也就是负阳极及正阴极。阴极与阳极可通过布置在阴极与阳极之间的隔膜绝缘，以避免阴极与阳极之间短路。电池可填充有电解质。电解质可为离子导体，可为液体、凝胶形式或有时为固体。隔膜可为离子可渗透的(ion-pervious)，且可在充电或放电循环中允许阳极与阴极之间的离子交换。包括在电化学能储存装置中的部件可理解为电化学能储存装置的元件。因此，上述部件(包括但不限于阴极、阳极、电解质及隔膜)的一些或每一个可视为电化学能储存装置的元件。根据本文描述的实施方式，蒸发源102可包括被配置为蒸发材料的材料源140。材料源140可被配置为提供构成陶瓷层52的至少一种元素。材料源140可被配置为蒸发金属，诸如例如铝。根据本文描述的实施方式，蒸发源102可包括被配置为提供处理气体的气体源107a、107b。特别是，气体源可被配置为供应至少第一及第二处理气体。处理气体可为反应气体，特别是第一处理气体及/或第二处理气体可为反应气体。特别是，处理气体，特别是第一处理气体及/或第二处理气体，可为与材料源140所蒸发的材料反应的反应气体。此外，第一处理气体及/或第二处理气体可为与第一处理气体及第二处理气体的另一者反应的反应气体。第一处理气体与第二处理气体反应的生成物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成电化学能储存装置的元件的陶瓷层(52)的方法，包括：/n蒸发材料于柔性基板(111)上；/n提供第一处理气体；以及/n提供第二处理气体，所述第二处理气体包括氢，/n所述陶瓷层(52)至少由蒸发的所述材料、所述第一处理气体及所述第二处理气体形成。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于形成电化学能储存装置的元件的陶瓷层(52)的方法，包括：
蒸发材料于柔性基板(111)上；
提供第一处理气体；以及
提供第二处理气体，所述第二处理气体包括氢，
所述陶瓷层(52)至少由蒸发的所述材料、所述第一处理气体及所述第二处理气体形成。


2.如权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷层(52)具有包括氧及氢的化学成分。


3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述陶瓷层(52)是氢氧化铝层。


4.如权利要求1至3的任一项所述的方法，其中所述电化学能储存装置是锂电池。


5.如权利要求1至4的任一项所述的方法，其中所述元件是隔离膜。


6.如权利要求1至4的任一项所述的方法，其中所述元件是电极。


7.如权利要求1至5的任一项所述的方法，其中所述第二处理气体是水蒸汽。


8.如权利要求1至5的任一项所述的方法，其中以所述第一处理气体与所述第二处理气体的一定比例提供所述第一处理气体及所述第二处理气体，所述比例是可调整的，使得能设置所述陶瓷层的化学计量。


9.如权利要求1至8的任一项所述的方法，进一步包括：
从第一滚轴(22)传送所述柔性基板(111)至第二滚轴(24)，在从所述第一滚轴(22)向所述第二滚轴(24)传送所述柔性基板(111)时形成所述陶瓷层(52)。


10.一种蒸发源(102)，用于形成电化学能储存装置的元件的陶瓷层，所述蒸发源包括：
材料源(140)，被配置为蒸发材料；以及
气...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗兰·特拉斯尔，托尔斯滕·布鲁诺·迪特尔，苏布拉曼亚·赫尔勒，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US