[发明专利]负极上的用于防止过渡金属沉积的超薄表面涂层及其制造和使用方法

权利要求书

1.锂离子电化学电池，其包含：

具有在一个或多个表面区域上以小于或等于40纳米的厚度形成的涂层的负极，其中所述负极包含选自：石墨、硅、含硅合金、含锡合金及其组合的负极电活性材料，其中所述涂层是选自：氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氟化铝或氮化铝的涂层；

包含含有过渡金属的正极电活性材料的正极，其中所述过渡金属是锰；

隔板；和

电解质；

其中所述涂层最小化过渡金属沉积在负极上以基本保持锂离子电化学电池的蓄电量大于或等于500小时运行时间。

2.权利要求1的锂离子电化学电池，其中所述涂层是具有小于或等于20纳米的厚度的氧化物基涂层，以最小化所述过渡金属沉积到锂离子电化学电池内的负极上大于或等于3年。

3.权利要求1的锂离子电化学电池，其中所述涂层包含氧化铝且所述负极电活性材料包含石墨。

4.权利要求1的锂离子电化学电池，其中所述正极电活性材料选自：氧化锂锰Li_(1+x)Mn_(2-x)O₄，其中0 ≤ x ≤ 1，氧化锂锰镍LiMn_(2-x)Ni_xO₄，其中0 ≤ x ≤ 1，氧化锂镍锰钴Li(Ni_xMn_yCo_z)O₂，其中0 ≤ x ≤ 1，0 ≤ y ≤ 1，0 ≤ z ≤ 1且x + y + z = 1，及其组合。

5.最小化过渡金属沉积在锂离子电池组中的包含石墨的负极上的方法，所述方法包括：

将表面涂层施加到包含石墨的负极上，其中所述表面涂层是选自：氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氟化铝或氮化铝的涂层，其中将所述负极并入锂离子电池组中，所述锂离子电池组进一步包含正极——其包含含有过渡金属的正极电活性材料、隔板和电解质，其中所述过渡金属是锰，其中所述表面涂层最小化过渡金属沉积到负极上以在锂离子电池组的充电和放电过程中基本保持蓄电量大于或等于1,000次循环。

6.权利要求5的方法，其中包含石墨的负极包含在预制电极层中，且所述表面涂层的施加包括将该表面涂层施加到所述预制电极层的至少一个暴露表面。

7.权利要求5的方法，其中所述负极包含许多石墨颗粒，以将所述表面涂层施加到所述许多石墨颗粒，其随后形成负极。

8.权利要求5的方法，其中所述施加方法是使用选自：二氟化钛、四氟化钛、氟化镁及其组合的前体的原子层沉积以在所述负极材料上形成氟化铝涂层。

9.权利要求5的方法，其中所述表面涂层包含通过使用三甲基铝前体的原子层沉积法施加的氧化铝。

10.权利要求5的方法，其中所述施加方法是使用氨作为前体的原子层沉积以在负极上形成氮化铝涂层。