用于操控锂金属的工具的涂层、工具和用于制造这种工具的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于操控锂金属(3)的工具(1、4、5)的涂层(2)，所述涂层包含排斥锂的材料。此外，本发明专利技术还涉及一种具有这种涂层(2)的工具(1、4、5)和用于制造这种工具(1、4、5)的方法(6、7)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于操控锂金属的工具的涂层、工具和用于制造这种工具的方法本专利技术涉及一种用于操控锂金属的工具的涂层，所述工具优选被应用于可反复充电的锂电池以及基于锂的超级电容器、例如混合动力车或电动车的锂电池以及基于锂的超级电容器的研发和生产。此外，本专利技术还涉及一种用于操控锂金属的工具以及用于制造这种工具的方法。鉴于在汽车领域中对高效电池和超级电容器、尤其对高效高压电池不断提升的关注，锂金属的重要性也不断提高。然而，锂金属无论是以颗粒还是以薄膜形式在几乎所有材料表面上都发生粘附，甚至也粘附在传统的涂层上，如其在文献DE102005017459A1、DE102010011185A1和DE102010040430A1中所述。因此，难以进行处理，尤其例如通过轧制、压印、冲制等完成的加工。为了简化对锂金属的处理，迄今在锂金属中加入添加剂或对锂金属本身进行化学改性、例如氟化，如在文献US2007/0006680A1中所述。此外，尤其在轧制时使用润滑剂。此外，如文献EP0692831B1所述，可以使用由聚缩醛制成的轧制筒，在所述轧制筒上仅小程度地出现锂的粘附。其他解决方案规定了锂在纸质或树脂或聚合物基材上的层压(键合)，以便改进可处理性并且尤其简化冲制。所有迄今已知的解决方案都包含辅助材料或添加剂的使用，辅助材料或添加剂必须被繁琐地干燥或本身首先提纯到充足的纯净度。此外，有时还形成明显数量的废料(如在层压情况下)，所述废料又必须在将锂引入电池单体结构中之后被弃除。由于将来在下一代电池和超级电容器型号中使用极薄的锂金属箔，所期待的锂金属箔的制造和处理的方法应减少或完全克服所述技术问题。本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种用于操控(Handhabung)锂金属的工具的涂层、一种工具和用于制造所述工具的方法，其至少部分克服上述弊端。所述技术问题通过根据权利要求1所述的用于操控锂金属的工具的涂层、根据权利要求5所述的工具和根据权利要求10所述的用于制造所述工具的方法解决。根据第一方面，本专利技术涉及一种用于操控锂金属的工具的涂层，所述涂层包含排斥锂的材料。根据第二方面，本专利技术涉及一种用于操控锂金属的工具，其中，所述工具的工具表面设有根据第一方面的涂层。根据第三方面，本专利技术涉及一种用于制造根据第二方面的用于操控锂金属的工具的方法，所述方法包括：提供排斥锂的材料；将所提供的排斥锂的材料敷设在工具的工具表面上；并且对敷设有排斥锂的材料的工具进行热处理。本专利技术的其他有利的设计方式由对以下借助本专利技术的优选实施例的描述给出。本专利技术涉及一种用于操控锂金属的工具的涂层，所述工具优选被应用于可反复充电的锂电池和/或基于锂的超级电容器、例如用于混合动力车或电动车的可反复充电的锂电池和/或基于锂的超级电容器的研发和生产，所述锂电池例如是锂金属电池、锂离子电池、锂硫电池、锂氧电池、锂空气电池、锂石墨烯电池、锂碳电池、锂碳纳米管电池、固液电解质混合电池和/或固体电池。所述工具可以例如包括用于运输、加工和/或存储锂金属的工具。锂金属可以在操控时以箔形式、液体形式、作为粉末或以其他形式存在。锂金属可以由氯化锂获得。锂金属例如可以通过由氯化锂和氯化钾构成的低共熔混合物的熔融电解或通过氯化锂的电解获得。锂金属在获得之后被继续加工，例如被加工成型为箔、液化或粉末化。根据本专利技术的用于操控锂金属的工具的涂层包含排斥锂的材料。所述涂层尤其由排斥锂的材料或包含排斥锂的材料的混合物制成。排斥锂的材料优选是所谓的疏锂材料，所述疏锂材料不与锂互混并且阻止与锂的接触。也就是说，排斥锂的材料即使在与锂接触时也试图尽快消除与锂的接触。锂金属和疏锂材料之间的关系与水和疏水材料之间的关系相类似，其中，水通常在疏水材料滚落而不附着在疏水材料上。根据本专利技术的涂层由此避免锂金属粘附在相应的工具上，并且由此允许在不使用添加剂或其他助剂的情况下锂金属本身能够在高压下被加工。在一些实施方式中，排斥锂的材料可以包含导锂陶瓷或者是导锂陶瓷。普遍而言的陶瓷和具体的导锂陶瓷可以被加工，从而使其构成非常光滑的表面，由此可以进一步降低例如锂金属的粘附。在一些实施方式中，导锂陶瓷可以包含导锂的石榴石类的陶瓷或者是导锂的石榴石类的陶瓷。已知导锂的石榴石在大气中的一定停留时间后在表面上形成碳酸锂，所述碳酸锂引发强疏锂性质、也即排斥锂的性质。其结果是锂金属不再发生粘附。在一些实施方式中，导锂的石榴石类的陶瓷可以包含锆酸镧锂(Li7La3Zr2O12)或者是锆酸镧锂(Li7La3Zr2O12)。锆酸镧锂具有高达1200℃的耐热性，非常坚硬，并且在大气中在表面上形成碳酸锂。锆酸镧锂由此能够实现锂金属本身在高压和高温下的加工。其他导锂的石榴石的示例包括但不限于：Li3相锂石榴石(例如Li3CTe2O12，其中，C是镧系元素、诸如Y、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Zr、Ta或上述元素的组合，和/或Li3+xNd3Te2-xO12，其中，x＝0.05至1.5)、Li5相锂石榴石(例如Li5La3M12O12，其中，M1＝Nb、Zr、Ta、Sb或上述元素的组合，阳离子置换的Li5La3M12O12，诸如Li6ALa3M12O12，其中，A＝Mg、Ca、Sr、Ba或上述元素的组合，和/或Li7La3B2O12，其中，B＝Zr、Sn或上述元素的组合)、Li6相锂石榴石(例如Li6DLa2M32O12，其中，D＝Mg、Ca、Sr、Ba或上述元素的组合，而且M3＝Nb、Ta或上述元素的组合，阳离子掺杂的Li6La2BaTa2O12和/或阳离子掺杂的Li6BaY2M12O12，其中，掺杂阳离子是钡、钇、锌或上述元素的组合)、Li7相锂石榴石(例如立方晶型的Li7La3Zr2O12和/或Li7Y3Zr2O12，)、阳离子掺杂的Li7La3Zr2O12、Li5+2xLa3Ta2-xO12，其中，x＝0.1至1，Li6.8(La2.95Ca0.05)(Zr1.75Nb0.25)O12(LLCZN)、Li6.4Y3Zn0.4Ta0.6O12、Li6.5La2.5Ba0.5TaZrO12、Li6BaY2M12O12、Li7Y3Zr2O12、Li6.75BaLa2Nb1.75Zn0.25O12和/或Li6.75BaLa2Ta1.75Zn0.25O12。导锂的石榴石的其他示例包含立方晶型的化合物、例如3mol％的YSZ掺杂Li7.06La3Zr0.94Y0.06O12和8mol％的YSZ掺杂Li7.16La3Zr0.94Y0.06O12。导锂的石榴石的其他示例包含但不限于：Li5La3Nb2O12、Li5La3Ta2O12、Li7La3Zr2O12、Li6La2SrNb2O12、Li6La2BaNb2O12、Li6La2SrTa2O12、Li6La2BaTa2O12、Li7Y3Zr2O12、Li6.4Y3Zr1.4Ta0.06O12、Li6.5La2.5Ba0.5TaZrO12、Li7Y3Zr2O12、Li6.75BaL本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于操控锂金属(3)的工具(1、4、5)的涂层(2)，所述涂层包含排斥锂的材料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180226 DE 102018104291.41.一种用于操控锂金属(3)的工具(1、4、5)的涂层(2)，所述涂层包含排斥锂的材料。


2.根据权利要求1所述的涂层(2)，其中，所述排斥锂的材料是导锂陶瓷或碳酸锂。


3.根据权利要求2所述的涂层(2)，其中，所述导锂陶瓷是导锂的石榴石类的陶瓷。


4.根据权利要求3所述的涂层(2)，其中，所述导锂的石榴石类的陶瓷是锆酸镧锂。


5.一种用于操控锂金属(3)的工具(1、4、5)，其中，所述工具(1)的工具表面(11)设有根据权利要求1至4中任一项所述的涂层(2)。


6.根据权利要求5所述的工具(1、4、5)，其中，在操控锂金属(3)时与锂金属发生接触的所有工具表面都设有所述涂层(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：DA韦伯，
申请(专利权)人：大众汽车股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE