專(zhuān)利名稱(chēng)：生產(chǎn)鋰基陰極的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及薄膜電池，尤其涉及可充電鋰離子電池的薄膜鋰陰極的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，常規(guī)的筒型電池包括有毒材料，例如鎘、汞、鉛以及酸性電解液。作為生產(chǎn)材料，目前這些化學(xué)藥品被政府控制或者禁止，由此限制了它們作為電池成分的采用。與這些電池材料有關(guān)的另一問(wèn)題在于，由這些電池存儲(chǔ)和釋放的能量直接關(guān)系到其中所采用的活性成分的尺寸和重量。大型電池，例如在汽車(chē)中看到的那些，產(chǎn)生大量的電流，但是具有非常低的能量密度(瓦特小時(shí)/升)和比能量(瓦特小時(shí)/克)。這樣，它們需要過(guò)長(zhǎng)的再充電時(shí)間，這致使它們對(duì)于許多用途無(wú)法實(shí)施。
為了適應(yīng)對(duì)于更高能量密度和比能量的需要，電池工業(yè)已經(jīng)轉(zhuǎn)向鋰基電池。電池工業(yè)的主要焦點(diǎn)在于液體和聚合物電解液系統(tǒng)。但是，由于電解液溶劑的不穩(wěn)定性，這些系統(tǒng)存在著固有的安全問(wèn)題。另外，相對(duì)于用于陰陽(yáng)極的活性能量?jī)?chǔ)存材料，這些類(lèi)型的電池具有相對(duì)高比率的惰性材料成分，例如集流體、隔板、基底。另外，它們相對(duì)較高的內(nèi)阻導(dǎo)致低的容量比(瓦特/千克)，這致使它們對(duì)于許多用途無(wú)法實(shí)施。
已經(jīng)生產(chǎn)出薄膜鋰電池，這種電池具有從在其上安裝了陰極集流體和陰極的惰性陶瓷基底開(kāi)始的層疊結(jié)構(gòu)的膜。在陰極上淀積了固態(tài)電解質(zhì)，接著在電解質(zhì)上淀積陽(yáng)極以及在陽(yáng)極上安裝陽(yáng)極集流體。典型地，在整個(gè)電池上施加保護(hù)性涂層。這種類(lèi)型的鋰電池在美國(guó)專(zhuān)利US5569520和US5597660中詳細(xì)地進(jìn)行了描述，在此具體地結(jié)合它們的說(shuō)明書(shū)。但是，這些電池的含鋰陰極材料具有鋰電池的(003)排列，如

圖1中所示，這產(chǎn)生了高電池內(nèi)阻，引起大的容量損失。
已經(jīng)通過(guò)由化學(xué)氣相淀積技術(shù)形成的陰極活性材料生產(chǎn)薄膜電池。過(guò)去，在相當(dāng)?shù)偷膲毫Νh(huán)境下(在1-100乇的范圍內(nèi))生產(chǎn)化學(xué)氣相淀積陰極。這種相當(dāng)?shù)偷膲毫Νh(huán)境的需要大大地增加了生產(chǎn)成本并且由于難于控制這種壓力環(huán)境大大減少了生產(chǎn)可商用產(chǎn)品的可行性。另外，這種類(lèi)型的化學(xué)氣相淀積典型地通過(guò)以下方式進(jìn)行加熱前體溶液以致引起此溶液蒸發(fā)為氣相，這樣它可以由非反應(yīng)性氣體流例如氬帶走到淀積位置。將前體溶液加熱過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間周期可能引起溶液分解從而不能工作。另外，高溫和低壓系統(tǒng)需要將運(yùn)送溶液的傳輸線(xiàn)廣泛加熱，以防止蒸發(fā)溶液在加熱位置和淀積位置之間的冷凝，由此進(jìn)一步提高了生產(chǎn)成本和復(fù)雜性。
近來(lái)，發(fā)現(xiàn)在適當(dāng)條件下在基底上含鋰陰極材料的退火導(dǎo)致具有顯著增加的性能的電池，因?yàn)橥嘶鹨鸷嚥牧暇Щ?。這種晶化材料具有六邊形層狀結(jié)構(gòu)，其中含Li和Co離子的交替平面被緊密包裹的氧層隔開(kāi)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)磁控管濺射淀積到鋁基底上并且通過(guò)在700℃退火結(jié)晶化的LiCoO2顯示出高度優(yōu)選的取向或者具有通常垂直于基底取向的氧、鈷、鋰的結(jié)構(gòu)，由圖2中的(101)面示出。由于鋰平面平行于電流的方向排列，此取向提供了通過(guò)陰極的高鋰離子擴(kuò)散，因此是優(yōu)選的。由于在退火過(guò)程中過(guò)度的加熱引起通常平行于下部剛性基底表面取向的大體積應(yīng)變能量，因此認(rèn)為形成了優(yōu)選取向。當(dāng)晶體形成時(shí)，它們自然地沿著最少能量應(yīng)變的方向生長(zhǎng)，這樣，退火處理及其引起的體積應(yīng)變能量有助于在通常垂直于下部基底表面的方向晶體生長(zhǎng)，這還是通過(guò)晶體的離子擴(kuò)散的優(yōu)選取向。
過(guò)去，在600℃下的退火溫度，在微觀結(jié)構(gòu)中鋰材料沒(méi)有明顯的改變，因此鋰的取向保持非晶態(tài)，正如在Journal of The ElectrochemicalSociety中第143卷第10號(hào)、B.Wang，J.B.Bates，F(xiàn).X.Hart，B.C.Sales，R.A.Zuhr和J.D.Robertson的文章“Characterization of Thin-FilmRechargeable Lithium Batteries With Lithium Cobalt Oxide Cathodes”中所教導(dǎo)的那樣。這種非晶態(tài)限制了鋰離子通過(guò)氧和鈷層的擴(kuò)散，由此產(chǎn)生了高的電池內(nèi)阻，引起大的容量損失。
因此，為了將含鋰陰極材料退火到最有效地取向，認(rèn)為陰極必須粘接到剛性基底并且加熱到接近700℃維持一段延長(zhǎng)的時(shí)間周期。
與鋰基引進(jìn)的化學(xué)氣相淀積有關(guān)的其它問(wèn)題涉及溶劑，這些溶劑用于與前體材料相結(jié)合，例如鋰、鈷、鎂、鎳或鐵基材料。典型地，這些溶劑相當(dāng)?shù)夭环€(wěn)定，在高溫下易于引起火災(zāi)或爆炸。
因此，需要一種在高性能可充電的薄膜鋰電池中采用的陰極的生產(chǎn)方法，此方法無(wú)需相當(dāng)?shù)偷膲毫ο到y(tǒng)，無(wú)需對(duì)陰極退火，無(wú)需不穩(wěn)定的溶劑。據(jù)此，本發(fā)明主要達(dá)到了這樣的要求。
發(fā)明概述在本發(fā)明的優(yōu)選形式中，生產(chǎn)LiCoO2層的方法包括步驟提供鋰基溶液；將鋰基溶液噴成霧狀；加熱氣體流；將霧化的鋰基溶液帶入到加熱后的氣體流中以便將鋰基溶液霧加熱成蒸汽狀態(tài)；在基底上淀積蒸汽。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是沿著(003)面取向的鋰嵌入化合物的說(shuō)明。
圖2是沿著優(yōu)選(101)面取向的鋰嵌入化合物的說(shuō)明。
圖3在優(yōu)選實(shí)施例中說(shuō)明本發(fā)明原理的薄膜鋰電池的平面圖。
圖4是沿面4-4取向的圖3的薄膜鋰電池的橫截面圖。
圖5是用于淀積圖3的薄膜鋰電池陰極的設(shè)備的示意圖。
圖6是顯示根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的方法淀積在陰極層的第一區(qū)域的照片的影印圖。
圖7是顯示根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的方法淀積在陰極層的第二區(qū)域的照片的影印圖。
圖8是顯示根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的方法淀積在陰極層的第三區(qū)域的照片的影印圖。
圖9是顯示在退火之后根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的方法淀積的陰極層的第一區(qū)域的照片的影印圖。
圖10是顯示在退火之后根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的方法淀積的陰極層的第二區(qū)域的照片的影印圖。
圖11是顯示在退火之后根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的方法淀積的陰極層的第三區(qū)域的照片的影印圖。
圖12是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的方法淀積的陰極層的x-射線(xiàn)衍射圖形的曲線(xiàn)圖。
圖13是在退火之后，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的方法淀積的陰極層的x-射線(xiàn)衍射圖形的曲線(xiàn)圖。
圖14是用于淀積圖3的薄膜鋰電池陰極的設(shè)備的示意圖。
圖15是圖14中所示的設(shè)備的噴嘴的橫截面圖。
圖16是根據(jù)選擇性的實(shí)施例淀積的陰極層的照片的影印圖。
圖17是用于在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中淀積陰極的設(shè)備的示意圖。
詳細(xì)說(shuō)明參考附圖，顯示了根據(jù)以?xún)?yōu)選形式體現(xiàn)本發(fā)明原理的方法生產(chǎn)的可充電薄膜鋰電池單元10。電池單元10具有夾在兩個(gè)陰極12之間的鋁陰極集流體11。陰極12由鋰嵌入化合物或鋰金屬氧化物構(gòu)成，例如LiCoO2、LiMgO2、LiNiO2或LiFeO2。每個(gè)陰極12具有在其上形成的固態(tài)電解質(zhì)13。優(yōu)選地，電解質(zhì)13由鋰磷氮氧化物L(fēng)ixPOyNz構(gòu)成。依次，每個(gè)電解質(zhì)13具有淀積在其上的陽(yáng)極14。當(dāng)用在鋰離子電池中時(shí)，優(yōu)選陽(yáng)極14由硅錫氮氧化物SiTON或其它適用的材料例如鋰金屬、氮化鋅或氮化錫構(gòu)成。最后，將優(yōu)選由銅或鎳構(gòu)成的陽(yáng)極集流體16與兩個(gè)電極14接觸以基本上包住陰極集流體11、陰極12、電解質(zhì)13和陽(yáng)極14。
發(fā)明的方法將采用圖5中所示的氣相淀積設(shè)備。設(shè)備包括與超聲波發(fā)生器21連接的保持槽20。保持槽20具有連接到氣泵23的空氣入口22和延伸到在一端具有噴嘴27的注入管25的出口導(dǎo)管24。注入管25與加熱元件28相連。噴嘴27徑直朝向相鄰噴嘴27放置的加熱部件29。
電池單元10優(yōu)選以下述方式制造。將通常稱(chēng)作(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮)鋰或Li(C11H19O2)和通常稱(chēng)作乙酰丙酮鈷(iii)Co(C5H7O2)3或Co(acac)3的Li(TMHD)混合物溶解在有機(jī)溶劑例如二甘醇二甲醚、甲苯和HTMHD的混合物中，以生成在槽20中保持的溶液。超聲波發(fā)生器21或者其它類(lèi)型的常規(guī)噴霧器產(chǎn)生溶液霧流，此溶液霧流具有在5至20微米之間的液體尺寸分布，優(yōu)選液體尺寸約為5微米。由于通過(guò)空氣入口22從氣泵23引入到保持槽的加壓空氣的壓力，霧滴通過(guò)出口導(dǎo)管24運(yùn)送到注入管25，空氣入口氣流加壓到1-2p.s.i之間。
將注入管25加熱到大約200℃，使得經(jīng)過(guò)此處的霧滴蒸汽化。然后，此蒸汽直接達(dá)到離噴嘴端部大約1.5至2英寸的基底上。通過(guò)下部的加熱部件29將基底加熱到大約400℃。當(dāng)蒸汽達(dá)到并接觸加熱后的基底時(shí)，在周?chē)諝庵蠰i(THMD)和Co(acac)3與O2反應(yīng)，使得在基底表面上形成LiCoO2層以及排離的揮發(fā)性有機(jī)氣體產(chǎn)物。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，最終得到的層LiCoO2形成為具有沿著(101)面的優(yōu)選取向的晶體，如圖2所示。然后，為了在其相對(duì)側(cè)上淀積層，可以將基地反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)。
下述例子僅是以說(shuō)明為目的，并不是對(duì)本發(fā)明主題的限制。
如下制備溶液在體積為53ml、包括二甘醇二甲醚、甲苯、HTMHD混合物的有機(jī)溶劑中混合0.25g份的Li(TMHD)和0.5g的Co(acac)3。混合物含有40ml的二甘醇二甲醚、10ml甲苯和3ml的HTMHD。此溶液提供的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)在于，它能夠在沒(méi)有嚴(yán)重影響的條件下在空氣中被處理。以2升/分鐘的速率使霧化溶液經(jīng)過(guò)1/4英寸的ID出口導(dǎo)管24，并且為了實(shí)現(xiàn)此霧的完全蒸發(fā)，將此霧化溶液通過(guò)加熱到200℃的大約2英寸長(zhǎng)的注入管。所得到的蒸汽直接到達(dá)離噴嘴27大約1.5英寸的SiO2基底上。
所得到的LiCoO2層顯出具有三個(gè)同心、清晰的區(qū)域具有暗綠、光澤外觀的中心第一區(qū)域R1；圍繞著第一區(qū)域R1、具有暗綠外觀的第二區(qū)域R2；圍繞第二區(qū)域R2、具有淺綠色外觀的第三區(qū)域R3。認(rèn)為這種非均勻性是由于在試驗(yàn)中采用的注入方案。
接下來(lái)參考圖6-8，它們分別顯示了第一、第二和第三區(qū)域的SEM照片。圖6和8表明，該層的第一和第三區(qū)域相當(dāng)?shù)钠秸哂屑s100nm的非常均勻的粒徑。此平整度和粒徑提供了特殊的陰極結(jié)構(gòu)，這是采用常規(guī)氣相淀積方法在前所不能獲得的。該層沒(méi)有顯示出明顯的裂縫和剝落。
如圖12所示，所有三個(gè)區(qū)域的x-射線(xiàn)衍射圖形在(101)面上顯示出高度的組織結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)注意，與LiCoO2有關(guān)的峰值是尖銳的，這表明此相具有好的結(jié)晶度。還表明在大約22°顯示出寬的峰值，估計(jì)與非晶SiO2基底有關(guān)。
然后，在650℃對(duì)LiCoO2層的樣品退火30分鐘。退火前的樣品與退火后的樣品的比較顯示出很小的差別。圖9-11分別顯示出退火后的樣品的第一、第二和第三區(qū)域。應(yīng)當(dāng)注意，通過(guò)比較圖12和13，表明在其(101)面的結(jié)晶化結(jié)構(gòu)保持非常的類(lèi)似。這樣，退火工藝對(duì)于陰極層沒(méi)有提供明顯的收益。
尤為重要的是，在退火工藝之后，在樣品中出現(xiàn)了裂縫，在圖9的極右側(cè)示出。這種陰極材料的裂縫類(lèi)型是個(gè)問(wèn)題，由于這將會(huì)引起陰極的損壞，可能導(dǎo)致電池的無(wú)效，申請(qǐng)人正試圖避免。
因此，應(yīng)理解，本發(fā)明最終使得具有特有(101)面結(jié)晶生長(zhǎng)的LiCoO2形成。然而，此工藝在不需要對(duì)LiCoO2層進(jìn)行退火的條件下實(shí)現(xiàn)此結(jié)果，以實(shí)現(xiàn)特有(101)結(jié)晶的生長(zhǎng)。最終，這利用化學(xué)氣相淀積在周?chē)鷹l件下實(shí)現(xiàn)。
一旦陰極層完成，可以提供電池的剩余部分，例如電解質(zhì)13、陽(yáng)極14、陽(yáng)極集流體16。電解質(zhì)和陽(yáng)極可以以任何常規(guī)的方式提供，例如通過(guò)濺射法、化學(xué)氣相淀積、噴射分解、激光燒蝕、離子束蒸發(fā)等等。
應(yīng)當(dāng)理解，為了實(shí)現(xiàn)霧滴經(jīng)過(guò)注入管的特有蒸發(fā)，必須調(diào)節(jié)注入管25的長(zhǎng)度、通過(guò)注入管25的流速、注入管的加熱所有這些變化，例如，熱量的輸入必須與溶劑的沸點(diǎn)相匹配?？梢酝ㄟ^(guò)任何常規(guī)方式加熱注入管，例如微波輻射、加熱燈、電阻線(xiàn)圈等。并且，任何常規(guī)器件可以用于使溶液起霧或者霧化。本發(fā)明方法還包括，將溶液噴射成霧狀形式、然后使其經(jīng)過(guò)加熱區(qū)以便在達(dá)到基底之前通過(guò)加熱元件28蒸發(fā)成霧狀，如圖5中所示。
還應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明方法中可以采用不同的鋰和鈷化合物或螯合化合物，優(yōu)選地它們能夠低于300℃揮發(fā)。但是，應(yīng)當(dāng)理解，所述化合物提供的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)在于能夠在空氣中進(jìn)行處理。
最后，應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選僅第一區(qū)R1用作電池的陰極。相信通過(guò)多個(gè)噴嘴的特有設(shè)置，第一區(qū)域R1可以在尺寸上最佳化，而第二和第三區(qū)域R2和R3最小化甚至完全消除。
接著參考圖14-16，描述了以本發(fā)明另一優(yōu)選形式生產(chǎn)鋰層的第二種方法。本發(fā)明方法采用圖14所示的化學(xué)氣相淀積設(shè)備。設(shè)備40包括其中具有加熱元件43的銅加熱腔室42，優(yōu)選加熱元件由鎳鉻耐熱合金或其它適用的電阻加熱線(xiàn)圈例如鉑以及用于在加熱腔室42中檢測(cè)溫度的溫度探測(cè)器44制成。加熱元件43連接可變變壓器46，此變壓器控制施加到電阻加熱元件43的功率，并由此控制在加熱腔室中的熱量。加熱腔室42通過(guò)導(dǎo)管48與壓力槽47以流體方式聯(lián)系。壓力槽47包括壓縮后的惰性氣體例如氮和氬的供應(yīng)。加熱腔室42還通過(guò)導(dǎo)管51以流動(dòng)的方式與包含在非反應(yīng)性的例如由聚乙烯制成的儲(chǔ)器50中的前體溶液的供應(yīng)相聯(lián)系。儲(chǔ)器50包含超聲波發(fā)生器52，此發(fā)生器根據(jù)上面所述方式使溶液變成霧狀。儲(chǔ)器50還通過(guò)導(dǎo)管55以流動(dòng)的方式與在壓力槽47中壓縮惰性氣體的供應(yīng)相聯(lián)系。導(dǎo)管48和53具有調(diào)節(jié)閥54，它控制氣體通過(guò)各導(dǎo)管的流動(dòng)。噴嘴55與加熱腔室42連接，以便指引夾帶的加熱后的氣體流前體在相鄰基底56上的流動(dòng)。優(yōu)選地，噴嘴由具有大約1mm開(kāi)口的陶瓷制成。如圖15中所示，噴嘴55與導(dǎo)管51連接并具有內(nèi)部路徑，此路徑構(gòu)型為達(dá)到文氏管的作用，在圖中它有助于來(lái)自導(dǎo)管的前體并使得前體與加熱的氣體流的均勻混合?；走€可以包括溫度探測(cè)器，用于在淀積期間監(jiān)測(cè)基底的溫度。
優(yōu)選地，電池單元以下述方式由剛剛描述的設(shè)備40制造。打開(kāi)與導(dǎo)管48連接的調(diào)節(jié)閥54以允許惰性氣體從壓力槽47中向加熱腔室42流動(dòng)，其中加熱元件43將經(jīng)過(guò)加熱腔室的氣體流的溫度升高至約600攝氏度。相似地，打開(kāi)導(dǎo)管53的調(diào)節(jié)閥54，使得加壓惰性氣體流經(jīng)導(dǎo)管53進(jìn)入儲(chǔ)器50中。
將乙酰丙酮鋰和乙酰丙酮鈷(iii)的混合物溶解在水溶劑中以生成溶液，保持在儲(chǔ)器50中，通過(guò)超聲波發(fā)生器52的驅(qū)動(dòng)使其霧化，也可以是任何其他類(lèi)型的能夠使一部分溶液化成霧的常規(guī)噴霧器。由超聲波發(fā)生器52產(chǎn)生的前體霧滴以5-50ml/hr的速率范圍傳送到預(yù)加熱的惰性氣體流中。由于進(jìn)入到儲(chǔ)器50的加壓惰性氣體的壓力，將前體霧滴通過(guò)導(dǎo)管51運(yùn)載到加熱腔室噴嘴55。
在進(jìn)入到加熱元件43的加熱腔室42下游時(shí)，前體霧滴瞬間蒸發(fā)，其中將蒸汽夾帶到加熱的氣體流。加之前體霧滴由與加熱的氣體流接觸的反應(yīng)。這用于化學(xué)地激活前體并允許隨后在基底上的淀積。然后，通過(guò)噴嘴55將此流體引到離噴嘴55約0.28英寸的基底之上，其中氣化的前體到達(dá)基底56并且分解成混合氧化物。將基底56加熱到約350攝氏度。在這種情況下，混合氧化物是鋰鈷氧化物，鋰鈷氧化物的淀積速率為大約0.5微米/小時(shí)。
接下來(lái)參考圖15，示出通過(guò)前述方法在鋁陶瓷基底上生成的最終離鈷氧化物層的照片的影印圖。采用含有150ml的去離子水、0.09g的Li(acac)和0.3g的Co(acac)3的溶液制成該層。在30psi從壓力槽47釋放惰性氣體，將基底56加熱到大約350攝氏度。如圖15中所示，所得到的層包含三角/錐體晶體，減少了對(duì)層退火的需要的通常優(yōu)選地晶體生長(zhǎng)形式。
接下來(lái)參考圖17，除了壓力槽47不以流動(dòng)的方式與儲(chǔ)器50連接之外，示出了與圖14中所示的相似的設(shè)備。在此，僅通過(guò)文氏管的壓力使前體經(jīng)過(guò)導(dǎo)管51。
應(yīng)當(dāng)理解，可以設(shè)計(jì)為相似的設(shè)備，它不采用文氏管?chē)娮?，或者可以采用將霧滴輸送到加熱元件43的加熱腔室下游的濺射噴嘴。
應(yīng)當(dāng)理解，在此采用的術(shù)語(yǔ)水溶液包括主要是水基的溶液，由此可以包括其它添加劑，例如有機(jī)溶劑。還應(yīng)當(dāng)理解，剛剛描述的方法可以在沒(méi)有額外加熱基底的條件下完成。
因此，可以看出現(xiàn)在提供了一種高比容量電池陰極，它在沒(méi)有非常低的壓力的環(huán)境下和沒(méi)有非反應(yīng)性氣體的條件下制造，但在無(wú)需后退火的條件下仍包括好的晶體排列。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離下述權(quán)利要求中列出的發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的條件下，可以對(duì)在此描述的特別優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行許多修改。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)薄膜電池的鋰嵌入材料陰極層的方法，包括步驟(a)提供鋰基溶液；(b)將鋰基溶液噴成霧狀；(c)加熱氣體流；(d)將霧化的鋰基溶液帶入到預(yù)加熱后的氣體流中以便將鋰基溶液霧加熱成蒸汽狀態(tài)；以及(e)在基底上淀積蒸汽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將氣體流將熱到一溫度使得鋰基溶液的化學(xué)活化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括加熱基底的步驟(f)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中蒸汽通過(guò)噴嘴淀積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述鋰基溶液是溶解在水溶劑中的鋰化合物和鈷化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述鋰化合物是Li(acac)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述鈷化合物是Co(acac)3。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中霧具有在5至20微米的液滴尺寸分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中氣流由惰性氣體構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中惰性氣體流包括氫氣。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中惰性氣體流包括氬氣。
12.一種生產(chǎn)鋰金屬氧化物層的方法，包括步驟(a)提供具有在水溶劑中溶解的Li(acac)和Co(acac)3的混合物的溶液；(b)加工溶液以形成霧狀；(c)將此霧帶入預(yù)加熱氣流足以使此霧氣化；以及(d)在基底上淀積蒸汽。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，進(jìn)一步包括加熱基底的步驟(e)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中此霧具有在5至20微米的液滴尺寸分布。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中氣流由惰性氣體構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中惰性氣體流是氫氣。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中惰性氣體流是氬氣。
18.一種生產(chǎn)鋰金屬氧化物層的方法，包括步驟(a)提供具有在溶劑中溶解的鋰基氧化物和鈷基的混合物的溶液；(b)加工溶液以形成霧狀；(c)將此霧帶入預(yù)加熱氣流足以使此霧氣化；以及(d)在基底上淀積蒸汽。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述溶劑是水溶劑。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中氣流由惰性氣體構(gòu)成。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中惰性氣體是氫氣。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中惰性氣體是氬氣。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中惰性氣體是氬氣。
24.一種化學(xué)氣相淀積設(shè)備，包括用于產(chǎn)生氣流的裝置；用于加熱由發(fā)生裝置產(chǎn)生的氣流的加熱裝置；用于保持前體溶液的供應(yīng)的保持裝置；用于將前體溶液從所述保持裝置輸送到所述加熱裝置的氣流下游的前體輸送裝置，所述氣體輸送裝置包括用于將前體溶液噴成霧狀的霧化裝置；以及用于將含有加熱后的前體溶液的氣流引到基底上的引導(dǎo)裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的設(shè)備，其中所述前體輸送裝置包括以流動(dòng)的方式與所述保持裝置聯(lián)系的加壓氣體供應(yīng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的設(shè)備，其中用于產(chǎn)生氣流的所述裝置包括加壓惰性氣體的供應(yīng)。
27.一種生產(chǎn)薄膜電池的鋰嵌入材料陰極層的方法，包括步驟(a)提供鋰基溶液；(b)將鋰基溶液噴成霧狀；(c)將鋰基溶液霧加熱到蒸汽狀態(tài)；(e)在基底上淀積蒸汽。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，進(jìn)一步包括加熱基底的步驟(e)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中蒸汽通過(guò)噴嘴淀積。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中此霧在經(jīng)過(guò)噴嘴之前蒸發(fā)。
31.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中此霧在經(jīng)過(guò)噴嘴之后蒸發(fā)。
32.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中所述鋰基溶液是溶解在有機(jī)溶劑中的鋰化合物和鈷化合物。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中所述鋰化合物是Li(THMD)。
34.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中所述鈷化合物是Co(THMD)。
35.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中有機(jī)溶劑包括二甘醇二甲醚。
36.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中有機(jī)溶劑包括甲苯。
37.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中有機(jī)溶劑包括HTMHD。
38.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中有機(jī)溶劑是二甘醇二甲醚、甲苯和HTMHD的混合物。
39.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中此物具有在5至20微米的液體尺寸分布。
40.一種產(chǎn)生鋰金屬氧化物層的方法，包括步驟(a)提供具有在有機(jī)溶劑中溶解的Li(TMHD)和Co(acac)3的混合物溶液；(b)加工溶液以形成霧狀；(c)將溶液霧加熱成蒸汽狀態(tài)；以及(d)在基底上淀積蒸汽。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，還包括加熱基底的步驟(e)。
42.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中蒸汽通過(guò)噴嘴淀積。
43.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中此霧在經(jīng)過(guò)噴嘴之前蒸發(fā)。
44.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中此霧在經(jīng)過(guò)噴嘴之后蒸發(fā)。
45.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中有機(jī)溶劑包括二甘醇二甲醚。
46.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中有機(jī)溶劑包括甲苯。
47.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中有機(jī)溶劑包括HTMHD。
48.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中有機(jī)溶劑是二甘醇二甲醚、甲苯和HTMHD的混合物。
49.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中此物具有在5至20微米的液體尺寸分布。
全文摘要
提供一種生產(chǎn)鋰化材料層的方法，其中在水溶解中溶解Li(acac)和Co(acac)
文檔編號(hào)H01M2/00GK1414924SQ00817837
公開(kāi)日2003年4月30日 申請(qǐng)日期2000年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月23日
發(fā)明者L·G·約翰遜, A·埃比爾 申請(qǐng)人:約翰遜研究發(fā)展公司