[发明专利]锂离子电化学电池中的保护层及相关电极和方法

说明书

一般地描述了锂离子电化学电池中的保护层及相关电极和方法。所述保护层可以包含锂离子传导性无机陶瓷材料，例如氧化锂、氮化锂和/或硫氧化锂。所得的锂离子电化学电池可以表现出增强的性能，包括减小的容量衰减率和减小的自放电率。

技术领域

一般地描述了锂离子电化学电池中的保护层及相关电极和方法。

背景技术

锂离子电化学电池(有时也称为锂离子电池)是在充电和放电期间在阳极与阴极之间传输锂离子的一类电化学电池。典型的锂离子电化学电池包括与含碳阳极(例如石墨)成对的基于锂嵌入化合物的阴极。近年来，对于开发高能量密度锂离子电化学电池具有相当大的兴趣，特别是在消费性电子产品、车辆和航空航天应用中。然而，由于电池组件(例如电极和电解质)之间的不利的相互作用，可抑制锂离子电化学电池的性能。

因此，期望改进的锂离子电化学电池。

发明内容

一般地描述了锂离子电化学电池中的保护层及相关电极和方法。在一些情况下，本发明的主题涉及相关产品、特定问题的替代解决方案和/或一个或更多个系统和/或制品的多种不同的用途。

在一个方面，描述了锂嵌入电极。根据一些实施方案，锂嵌入电极包括包含电活性材料的层(即，电活性层)，其中电活性材料是锂嵌入化合物。电极还包括设置在包含电活性材料的层的表面上的无机锂离子传导层。

根据一些实施方案，锂嵌入电极包括包含电活性材料的层。在某些实施方案中，电活性材料是锂嵌入化合物。在一些实施方案中，无机锂离子传导层与包含电活性材料的层结合为一体。锂离子传导层的厚度为至少0.1微米。

在另一个方面，描述了制造锂嵌入电极的方法。在一些实施方案中，该方法包括使无机锂离子传导层沉积到包含电活性材料的层上。在某些情况下，电活性材料是锂嵌入化合物。

在另一个方面，提供了一种电化学电池。在一些实施方案中，所述电化学电池包括第一锂嵌入电极，其包括包含电活性材料的层和与包含电活性材料的层结合为一体的无机锂离子传导层。无机锂离子传导层可以包含锂。电化学电池还包括第二电极和电解质。第一锂嵌入电极的至少一部分与电解质接触。

在另一个方面，提供了一种方法。该方法包括使包括第一锂嵌入电极的电化学电池循环，该第一锂嵌入电极包括包含电活性材料的层以及与包含电活性材料的层结合为一体的无机锂离子传导层。无机锂离子传导层可以包含锂。电化学电池还包括第二电极。该方法包括基本上抑制由第一锂嵌入电极分解的物质或由电解质分解的物质驻留在第二电极上。

在另一个方面，描述了一种电极。在一些实施方案中，该电极包括包含电活性材料的层。在某些情况下，电活性材料的至少一部分与电解质直接接触和/或层为多孔的和/或层包括多个电活性材料的颗粒。在一些实施方案中，第一电极包括与包含电活性材料的层结合为一体的无机锂离子传导层。

在另一个方面，描述了一种制造电极的方法。在一些实施方案中，该方法包括将无机锂离子传导层沉积到包含电活性材料的层上。在某些情况下，包含电活性材料的层为多孔的和/或包含多个颗粒。在一些实施方案中，无机锂离子传导层包含锂。

当结合附图考虑时，本发明的其他优点和新特征将由以下本发明的多个非限制性实施方案的详细描述而变得显而易见。在本说明书和通过引用并入的文件包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下，以本说明书为准。

附图说明

将参照附图通过举例的方式来描述本发明的非限制性实施方案，附图为示意性的并且不旨在按比例绘制。在附图中，例示的每个相同或几乎相同的部件通常由单一附图标记表示。为了清楚起见，在说明对于本领域普通技术人员理解本发明来说不必要的情况下，并非每个部件都在每个图中标出，也并非本发明的每个实施方案的每个部件都被示出。在附图中：

图1是根据一些实施方案的电极的截面示意图；