[發明專利]石墨改性的鋰金屬電極

在審

• 申請號: 201680042077.2
• 申請日: 2016-07-21
• 公開（公告）號: CN107851835A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: L·J·克勞塞;L·D·簡森
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: H01M10/052
• 分類號: H01M10/052;H01M10/42;H01M10/058;H01M4/131;H01M4/136;H01M4/525;H01M4/505;H01M4/58
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 陳長會,呂小羽

1.一種電化學裝置部件，所述電化學裝置部件包括：

鋰金屬電極，所述鋰金屬電極具有第一主表面；以及

表面層，所述表面層設置在所述鋰金屬電極的所述第一主表面上，所述表面層具有包含石墨和鋰的化合物的組合物，

其中所述表面層為導電的并且為鋰離子傳導性的，并且

其中所述表面層與接觸所述鋰金屬電極的第一側上的所述鋰金屬為化學相容的，并且所述表面層與所述表面層的第二側上的電解質環境為化學相容的。

2.根據權利要求1所述的電化學裝置部件，其中所述表面層的所述組合物包含不小于70重量％的鋰石墨嵌入化合物(Li-GIC)。

3.根據權利要求2所述的電化學裝置部件，其中所述表面層的所述組合物包含不小于90重量％的鋰石墨嵌入化合物(Li-GIC)。

4.根據權利要求1所述的電化學裝置部件，其中所述表面層的所述組合物還包含一種或多種填料。

5.根據權利要求1所述的電化學裝置部件，其中所述表面層在室溫下具有在約1×10^-5S cm²/mol至約1×10^-3S cm²/mol范圍內的鋰離子電導率。

6.根據權利要求1所述的電化學裝置部件，其中所述表面層在室溫下具有在1×10³S/cm至約5×10⁴S/cm范圍內的電導率。

7.根據權利要求1所述的電化學裝置部件，其中所述表面層基本上不溶于所述電解質環境的一種或多種電解質中。

8.根據權利要求1所述的電化學裝置部件，其中所述表面層具有在約10納米至約50微米范圍內的厚度。

9.根據權利要求1所述的電化學裝置部件，其中所述鋰金屬的所述第一主表面為其上具有原生氧化物層的經清潔的鋰金屬表面，所述原生氧化物層在所述鋰金屬和所述表面層之間。

10.根據權利要求1所述的電化學裝置部件，其中所述鋰金屬電極為負極。

11.根據權利要求10所述的電化學裝置部件，所述電化學裝置部件還包括正極。

12.根據權利要求11所述的電化學裝置部件，其中所述正極包含下列中的一者或多者：LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄、MoS₂、V₂O₅、以及元素硫或氧。

13.一種制造電化學裝置部件的方法，所述方法包括：

提供具有第一主表面的鋰金屬電極；以及

處理所述鋰金屬電極的所述第一主表面以形成表面層，所述表面層具有包含石墨和鋰的化合物的組合物，所述表面層為導電的并且為鋰離子傳導性的，

其中所述表面層與接觸所述鋰金屬電極的第一側上的所述鋰金屬為化學相容的，并且所述表面層與第二側上的電解質環境為化學相容的，所述第二側與所述第一側是相對的。

14.根據權利要求13所述的方法，其中處理所述鋰金屬電極的所述第一主表面包括在所述第一主表面上施加石墨涂層。

15.根據權利要求14所述的方法，其中施加所述石墨涂層包括將石墨粉末或薄片刷涂到所述鋰金屬電極的所述第一主表面上。

16.根據權利要求14所述的方法，其中施加所述石墨涂層包括將石墨組合物拋光到所述鋰金屬電極的所述第一主表面上。

17.根據權利要求14所述的方法，其中所述石墨涂層包含不小于70重量％的石墨。

18.根據權利要求14所述的方法，其中所述石墨涂層還包含一種或多種填料。

19.根據權利要求14所述的方法，其中所述石墨涂層具有在約10納米至約50微米范圍內的厚度。

20.根據權利要求13所述的方法，所述方法還包括在處理所述第一主表面之前清潔所述鋰金屬的所述第一主表面以除去所述第一主表面上的保護層。