[发明专利]固体-聚合物涂层中缺陷的检测在审

专利信息
申请号: 201380054607.1 申请日: 2013-10-21
公开(公告)号: CN105143891A 公开(公告)日: 2015-12-09
发明(设计)人: D·C·约翰逊;A·L·普列托;M·罗尔斯;W·A·霍费尔特 申请(专利权)人: 普列托电池公司
主分类号: G01R1/20 分类号: G01R1/20;G01R27/02;H01M2/14
代理公司: 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人: 苗征;于辉
地址: 美国科*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 固体 聚合物 涂层 缺陷 检测
【说明书】:

相关申请的交叉引用

本申请要求以下申请的优先权:美国临时专利申请号61/715943“MethodsForElectropolymerizingASolidPolymerElectrolyteAndUseWithinLithium-IonBatteries”,由DanielJ.Bates等人于2012年10月19日申请,因此,该申请的内容特别地通过引用其所有的公开和教导并入本文中。

技术领域

本发明一般涉及电化学能量存储装置,更具体地,涉及一种原位、无损的用于确定是否固体聚合物涂层不含缺陷或针孔的方法,所述固体聚合物涂层用于控制能量存储装置中物质向涂覆的电极表面的传输。

背景技术

对于锂离子电池,其功率密度与锂离子传输长度成反比。已经提出三维互穿电极,其中负电极和正电极可通过薄的、具有亚微米和纳米级尺寸的共形电极涂层分隔开,所述涂层控制带电物质如锂阳离子和电子的传输。除了分隔电极的薄涂层,负电极和正电极是互穿的。然而,通过用薄涂层直接涂覆一个三维电极,可以替换二维平面多孔膜薄片。为完成电池,随后将第二电极施加到所述薄涂层的表面。

对于这种三维结构,定量缺陷或针孔的存在或不存在是有问题的,因为涂层是在能量存储装置制造期间形成,不像传统膜分离物在并入电化学能量存储装置之前先被制造和测试。这些缺陷可能导致反应性和/或带电物质通过涂层不受调节的传输,从而不能带来令人满意的装置性能。此外,从电极表面物理移除涂层用于随后的测试将对涂层和能量存储装置都造成无法修复的损坏。

发明内容

本发明的实施方案通过提供一种方法克服了现有技术的缺点和限制,所述方法用于探测电极表面涂层的缺陷或针孔。

本发明的实施方案的另一目的是提供一种方法,该方法用于探测电极表面涂层的缺陷或针孔而不引起对涂层的损害。

本发明的实施方案的另一目的是提供一种方法,该方法用于探测电极的表面涂层缺陷或针孔,而不引起电极本身的破坏性氧化或还原反应(腐蚀)。

本发明的实施方案的另一目的是提供一种方法,该方法用于探测具有高表面积的电极表面涂层的缺陷或针孔,而不引起对涂层的损害。

本发明的实施方案的另一目的是提供一种方法,该方法用于探测具有高表面积不规则表面的电极表面涂层的缺陷或针孔,而不引起对涂层的损害。

本发明的实施方案的另一目的是提供一种方法,该方法用于探测电极表面涂层,而不必物理地从电极表面移除涂层。

本发明的其他目的、优点和新颖特征将在接下来的描述中部分阐述,并且部分的对于本领域的技术人员在阅读以下内容时将变得显而易见的,或者可以通过实施本发明而了解。本发明的目的和优点可以通过特别的在所附权利要求书中指出的手段和组合的方式实现和获得。

为实现前述和其他目的,并根据本发明的目的,如这里具体的和广泛的描述,定量测定导电电极材料表面上的涂层中针孔存在的方法,其包括:将涂覆的电极材料浸没在包含溶解在溶剂中的探针物质的溶液中,其中所述电极材料的还原电位不在溶剂的电化学窗口内,而氧化电位落在窗口内,并且其中所述探针物质的电化学还原电位比所述溶剂的电化学还原电位更正(morepositive),电化学氧化电位比电极的电化学氧化电位更负(morenegative);相对于浸没在溶液中的第二电极,向所述涂覆的电极材料施加电位;测量在涂覆的电极材料与第二电极之间流动的电流。

本发明的另一个方面,根据其目的和用途,所述方法用于定量测定导电电极材料的表面上的涂层中针孔和其他缺陷的存在,其中包括:将涂覆的电极材料浸没在包含溶解在溶剂中的探针物质的溶液中,其中所述电极材料的氧化电位不在溶剂的电化学窗口中,而其还原电位落在窗口内,并且其中所述探针物质的电化学氧化电位比溶剂的电化学氧化电位更负,电化学还原电位比电极的电化学还原电位更正;相对于浸没在溶剂中的第二电极,向所述涂覆的电极材料施加电位;测量在涂覆的电极材料与第二电极之间流动的电流。

本发明的益处和优点包括但不限于原位、无损的用于定量测定电极表面涂层中的缺陷或针孔是否存在的方法,而缺陷或针孔会导致反应性和/或带电物质通过涂层不受调节的传输,从而不能带来令人满意的装置性能。,该方法无需从电极表面上物理地去除涂层用于随后的测试,从电极表面上物理地去除涂层将导致对涂层和能量存储装置不可修复的损伤,并且也不会以其他方式引起涂层或基底电极的损伤。

附图说明

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