锂金属阳极的表面保护.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113785416A(43)申请公布日2021.12.10(21)申请号202080031662.9(74)专利代理机构北京律诚同业知识产权代理(22)申请日2020.03.25有限公司11006代理人徐金国赵静(30)优先权数据62/839,1172019.04.26US(51)Int.Cl.16/658,2862019.10.21USH01M4/134(2006.01)C23C28/00(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日C23G5/00(2006.01)2021.10.26H01M10/052(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据H01M4/62(2006.01)PCT/US2020/0246872020.03.25H01M4/66(2006.01)(87)PCT国际申请的公布数据H01M4/38(2006.01)H01M10/0562(2006.01)WO2020/219201EN2020.10.29C23C28/04(2006.01)(71)申请人应用材料公司地址美国加利福尼亚州(72)发明人苏布拉曼亚·P·赫尔勒权利要求书2页说明书15页附图4页(54)发明名称锂金属阳极的表面保护(57)摘要一种用于形成金属电极结构、更具体地是含锂阳极、包括前述含锂电极的高性能电化学装置、诸如一次电化学装置和二次电化学装置的方法和设备。在一个实施方式中，所述方法包括在集电器上形成锂金属膜。所述集电器包括铜和/或不锈钢。所述方法进一步包括在所述锂金属膜上形成保护膜堆叠物，包括在所述锂金属膜上形成第一保护膜。所述第一保护膜选自铋硫属化物膜、铜硫属化物膜、锡硫属化物膜、镓硫属化物膜、锗硫属化物膜、铟硫属化物膜、银硫属化物膜、介电膜、氟化锂膜或这些膜的组合。CN113785416ACN113785416A权利要求书1/2页1.一种方法，包括：在集电器上形成锂金属膜，其中所述集电器包括铜和/或不锈钢；和在所述锂金属膜上形成保护膜堆叠物，包括：在所述锂金属膜上形成第一保护膜，其中所述第一保护膜选自铋硫属化物膜、铜硫属化物膜、锡硫属化物膜、镓硫属化物膜、锗硫属化物膜、铟硫属化物膜、银硫属化物膜、介电膜、氟化锂膜或这些膜的组合。2.如权利要求1所述的方法，其中形成所述保护膜堆叠物还包括在所述第一保护膜上形成第二保护膜，所述第二保护膜选自氟化锂(LiF)膜、含金属膜、含碳膜或这些膜的组合。3.如权利要求2所述的方法，其中所述介电膜选自以下材料的氧化物：钛(Ti)、铝(Al)、铌(Nb)、钽(Ta)、锆(Zr)或这些金属的组合。4.如权利要求2所述的方法，其中所述铋硫属化物膜和所述铜硫属化物膜选自CuS、Cu2Se、Cu2S、Cu2Te、CuTe、Bi2Te3、Bi2Se3或这些物质的组合。5.如权利要求2所述的方法，其中所述含金属膜选自锡(Sn)、锑(Sb)、铋(Bi)、镓(Ga)、锗(Ge)、铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)或这些金属的组合。6.如权利要求4所述的方法，其中所述第一保护膜是所述铋硫属化物膜或所述铜硫属化物膜，并且所述第二保护膜是氟化锂。7.如权利要求4所述的方法，其中所述第一保护膜是所述铋硫属化物膜或所述铜硫属化物膜，并且所述第二保护膜是含金属膜。8.如权利要求4所述的方法，其中所述第一保护膜是氟化锂膜，并且所述第二保护膜是含碳膜。9.如权利要求1所述的方法，其中所述第一保护膜具有100纳米或更小的厚度。10.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述集电器上形成所述锂金属膜之前，将所述集电器暴露于等离子体处理或电晕放电工艺以从所述集电器的暴露表面去除有机材料。11.如权利要求1所述的方法，其中形成所述第一保护膜包括执行溅射工艺、热蒸发工艺、电子束蒸发工艺和化学气相沉积(CVD)工艺中的至少一种。12.如权利要求2所述的方法，其中形成所述第二保护膜包括执行溅射工艺、热蒸发工艺、电子束蒸发工艺和化学气相沉积(CVD)工艺中的至少一种。13.一种阳极电极结构，包括：集电器，所述集电器包括铜和/或不锈钢；锂金属膜，所述锂金属膜形成在所述集电器上；和保护膜堆叠物，所述保护膜堆叠物形成在所述锂金属膜上，所述保护膜堆叠物包括：第一保护膜，所述第一保护膜形成在所述锂金属膜上，其中所述第一保护膜选自铋硫属化物膜、铜硫属化物膜、锡硫属化物膜、镓硫属化物膜、锗硫属化物膜、铟硫属化物膜、银硫属化物膜、介电膜、氟化锂膜或这些膜的组合；和第二保护膜，所述第二保护膜形成在所述第一保护膜上，所述第二保护膜选自氟化锂(LiF)膜、含金属膜、含碳膜或这些膜的组合。14.如权利要求13所述的阳极电极结构，其中所述介电膜选自以下材料的氧化物：钛(Ti)、铝(Al