[发明专利]用于电池的快速充电的装置和方法

权利要求书

1.一种被配置用于对锂离子电池快速充电的负极，其包括：

负极基底；

设置在所述负极基底的表面上的纳米涂层，其选自由以下组成的纳米涂层的组：Cu、Ni，以及Cu和Ni的复合物；

其中所述涂层增加在至少一个电极的经涂覆的表面处Li金属成核的超电势，以抑制在极快速充电期间的Li金属镀层。

2.根据权利要求1所述的负极，其中极快速充电是在少于20分钟内进行的充电。

3.根据权利要求1所述的负极，其中所述涂层是厚度在2-200nm范围内的纳米涂层。

4.根据权利要求3所述的负极，其中所述纳米涂层的厚度在2-10nm的范围内。

5.根据权利要求1所述的负极，其中所述负极基底选自由以下组成的组：石墨、炭黑和聚氟乙烯(PVDF)。

6.根据权利要求4所述的负极，其中所述负极基底是石墨，所述涂层的厚度为约5nm，并且在约8mg/cm²的负载下，包含所述涂层的金属的质量小于1mg/g石墨。

7.根据权利要求2所述的负极，其中所述极快速充电在大约10分钟内进行。

8.根据权利要求1所述的负极，其中所述超电势由所述基底和所述Li金属之间的界面能差确定，所述界面能差取决于晶体结构的不同。

9.根据权利要求1所述的负极，其中所述涂层包括在所述负极基底表面上的Cu和Ni的复合纳米层。

10.一种制造用于对锂离子电池快速充电的负极的方法，所述方法包括：

用Cu层、Ni层或Cu层和Ni层涂覆负极基底的表面，以产生在经涂覆的表面处具有增加的Li金属成核超电势的负极，从而抑制在用所述负极制造的锂离子电池的极快速充电期间的Li金属镀层。

11.根据权利要求10所述的方法，其中涂覆包括直接在所述负极基底表面上施加Ni纳米层，以及直接在Ni层上施加Cu层，以形成复合纳米层。

12.根据权利要求10所述的方法，其包括通过物理气相沉积(PVD)将所述涂层施加到所述负极。

13.根据权利要求12所述的方法，其包括在真空下从加热的钨坩埚中蒸发Cu、Ni或Cu和Ni两者。

14.根据权利要求10所述的方法，其包括以约2-200nm的厚度施加所述涂层。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述涂层以约2-10nm的厚度施加。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述涂层以约5nm的厚度施加，并且，其中在约8mg/cm²的负载下，包含所述涂层的金属的质量小于1mg/g石墨。

17.根据权利要求10所述的方法，其中增加的超电势基于形成所述负极基底的基底材料和所述Li金属之间的界面能差。

18.根据权利要求11所述的方法，其包括使用浆料浇铸法制造所述负极基底。

19.一种锂离子电池单元，其包括被配置用于对所述锂离子电池快速充电的负极，所述负极包括：

负极基底；

在所述负极基底的表面上的纳米涂层，所述纳米涂层选自由以下组成的组：Cu纳米层、Ni纳米层，以及Cu和Ni的复合纳米层；

其中所述涂层增加在所述负极基底的经涂覆的表面处Li金属成核的超电势，以抑制在所述锂离子电池单元的极快速充电期间的Li金属镀层。