[發(fā)明專利]鋰金屬電池的硫化物、氧化物和硫氧化物玻璃電解質(zhì)膜的鈍化

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810343868.X
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108736069B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T·A·耶爾薩克;肖興成;J·R·薩爾瓦多
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/0562
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 韋欣華;周齊宏

1.一種處理固體玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷電解質(zhì)體的表面的方法，以準(zhǔn)備將所述電解質(zhì)體的表面放置抵靠于堿金屬基電池單元的組件中的堿金屬電極的表面，所述堿金屬是鋰和鈉的一種，所述固體玻璃或玻璃陶瓷電解質(zhì)體由堿金屬硫化物和玻璃成形硫化物或玻璃成形氧化物形成，所述陶瓷電解質(zhì)體包括堿金屬和氧，所述固體玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷電解質(zhì)體具有移動的堿金屬陽離子，所述固體玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷電解質(zhì)體在所述電池單元的運行期間與所述堿金屬電極接觸時相對于所述堿金屬陽離子的傳導(dǎo)不穩(wěn)定，所述方法包括：

在所述固體玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷電解質(zhì)體的表面上形成金屬氧化物的鈍化涂層，所述鈍化涂層通過原子層沉積的重復(fù)循環(huán)而形成，每個循環(huán)是（i）從金屬前體化合物沉積一層金屬原子，接著（ii）沉積氧原子，所述氧原子與所述金屬原子起反應(yīng)以形成所述金屬氧化物，重復(fù)所述原子層沉積的循環(huán)，直到至少兩納米厚度的鈍化涂層在所述固體玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷電解質(zhì)體在所述電池單元的運行中放置抵靠于所述堿金屬電極的表面的表面之上形成；以及，之后

將所述鈍化涂層放置在所述固體玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷電解質(zhì)體的抵靠于堿金屬電極的表面的表面上，以及促進所述鈍化涂層和所述堿金屬電極之間的反應(yīng)，以將來自所述堿金屬電極中的堿金屬原子并入到所述鈍化涂層的金屬氧化物中，所述鈍化涂層則傳導(dǎo)堿金屬離子但抵抗電子流動。

2.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，所述電解質(zhì)體的厚度在十微米至兩百微米的范圍內(nèi)。

3.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，所述鈍化涂層的所施加的厚度在兩納米至二十納米的范圍內(nèi)。

4.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，所述鈍化涂層的金屬選自由鋁和鋯組成的組。

5.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，三甲基鋁用在原子層沉積工藝中，且氧化鋁作為鈍化層形成在所述電解質(zhì)體的表面上。

6.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，所述電解質(zhì)體的組分使用二硫化鋰或二硫化鈉形成。

7.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，所述電解質(zhì)體的組成使用五硫化二磷、二硫化物和五氧化二磷的一種或多種形成。

8.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，所述電解質(zhì)體的組成使用二硫化硅和二硫化鍺的一種或多種形成。

9.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中，所述電解質(zhì)體的組成使用含鋰鈣鈦礦或含納鈣鈦礦的一種或多種形成。

10.一種處理固體玻璃或玻璃陶瓷電解質(zhì)體的表面的方法，以準(zhǔn)備將所述電解質(zhì)體的表面放置抵靠于堿金屬基電池單元的組件中的堿金屬電極的表面，所述堿金屬是鋰和鈉的一種，所述固體玻璃或玻璃陶瓷電解質(zhì)體由（i）堿金屬硫化物和（ii）玻璃成形硫化物，或玻璃成形硫化物和玻璃成形氧化物形成，以使得所述固體玻璃或玻璃陶瓷電解質(zhì)體具有移動的堿金屬陽離子，所述固體玻璃或玻璃陶瓷電解質(zhì)體形成有非晶態(tài)微結(jié)構(gòu)或非晶態(tài)基質(zhì)且散布有非接觸晶體，所述固體玻璃或玻璃陶瓷電解質(zhì)體在所述電池單元的運行期間與所述堿金屬電極接觸時相對于所述堿金屬陽離子的傳導(dǎo)不穩(wěn)定，所述方法包括：

在所述電解質(zhì)體的表面上形成金屬氧化物的鈍化涂層，所述鈍化涂層通過原子層沉積的重復(fù)循環(huán)而形成，每個循環(huán)是（i）從金屬前體化合物沉積一層金屬原子，接著（ii）從臭氧沉積氧原子，所述氧原子與所述金屬原子起反應(yīng)以形成所述金屬氧化物，重復(fù)所述原子層沉積的循環(huán)，直到至少兩納米厚度的鈍化涂層在所述電解質(zhì)體在所述電池單元的運行中放置抵靠于所述堿金屬電極的表面的表面之上形成；以及，之后

將所述鈍化涂層放置在所述電解質(zhì)體抵靠于堿金屬電極的表面的表面上，以及促進所述鈍化涂層和所述堿金屬電極之間的反應(yīng)，以將來自所述堿金屬電極中的堿金屬原子并入到所述鈍化涂層的所述金屬氧化物中。

11.一種處理固體玻璃、玻璃陶瓷電解質(zhì)體的表面的方法，以準(zhǔn)備將所述電解質(zhì)體的表面放置抵靠于堿金屬基電池單元的組件中的堿金屬電極的表面，所述堿金屬是鋰和鈉的一種，所述固體玻璃或玻璃陶瓷電解質(zhì)體由（i）堿金屬硫化物和（ii）玻璃成形硫化物，或玻璃成形硫化物和玻璃成形氧化物形成，以使得所述固體玻璃或玻璃陶瓷電解質(zhì)體具有移動的堿金屬陽離子，所述固體玻璃或玻璃陶瓷電解質(zhì)體形成有非晶態(tài)微結(jié)構(gòu)或非晶態(tài)基質(zhì)且散布有非接觸晶體，所述固體玻璃或玻璃陶瓷在所述電池單元的運行期間與所述堿金屬電極接觸時相對于所述堿金屬陽離子的傳導(dǎo)不穩(wěn)定，所述方法包括：

在所述電解質(zhì)體的表面上形成磷氧氮化鋰的鈍化涂層，所述鈍化涂層通過RF噴射磷酸三鋰與氮形成，直到至少兩納米厚度的鈍化涂層在所述電解質(zhì)體在所述電池單元的運行中放置抵靠于所述堿金屬電極的表面的表面之上形成；以及，之后

將所述鈍化涂層放置在電解質(zhì)體抵靠堿金屬電極的表面的表面上。