能量存储器、双极电极装置和方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年11月16日提交的德国申请102018128901.4和102018128898.0以及2018年8月8日提交的德国申请102018006255.5的优先权，其中每一个的整体都通过引入全部并入本文。

本公开内容涉及一种能量存储器、双极电极装置和方法。

背景技术：

在能量存储器(例如蓄电池)中使用的以及例如用于接触连接或者用于传导电流的材料或者部件(称为“集流体”)可以通过活性材料暴露于反应性电解质并且因此具有被电解质腐蚀的风险。此风险取决于包括电解质的组成和集流体的材料在内的因素并随着电解质的反应性而上升。在特别侵蚀性的电解质的情况下，例如用于锂离子基蓄电池的电解质，所有材料不再可能直接适用。

腐蚀可以指材料与其环境的反应，所述反应导致材料中可测量的变化并且可导致材料或其组分的功能的损害。例如，所述反应可包括铝的锂化，其损害铝组分的功能。

常规的锂离子电池组例如由两个不同的电极活性材料层组成，每个电极活性材料层具有不同的活性材料(来自活性阳极材料和活性阴极材料)。活性电极材料层已各自被施涂到集流体上并通常通过隔离物彼此隔离，并且已用填充电池中的孔隙的电解质(固体或液体)彼此面对地组装。仅对于纯固态电池才可能省去隔离物，因为固体电解质同时充当(电)隔离物。

在阳极侧上使用的集流体通常是铜箔(厚度为约6-12μm)。在阴极侧上使用的集流体通常是铝箔(厚度为约8-20μm)。

技术实现要素：

在各种实施方案中，已经认识到，阳极侧上的铜箔构成锂离子电池组(battery)或其电池(cells)的经济可行性的上限。例如，已经认识到，铜箔由于其高密度而对电池重量贡献了可观的比例，因此构成基于电池重量计的电池的比能量密度的上限。其次，已经认识到，铜箔需要相对高的采购成本。高采购成本例如由以下事实产生：首先，铜的材料价值相对较高，其次，铜由于其材料特性而仅能以高成本来生产为非常宽的箔。较窄的铜箔由于其宽度有限而限制生产量，这反过来增加了生产成本，因为每单位时间可涂覆的电极面积较小。

因此，直接(通过采购成本)和间接(通过铜箔的有限宽度的重量和工艺成本)使用铜箔对锂离子电池组或其电池的经济可行性具有很大影响。

在各种实施方案中，提供了每次能量存储需要较少铜或不需要铜的能量存储器、双极电极装置和方法。例如，替代铜箔是可能的。

显然，铜箔的替代物(材料/箔)至今几乎没有检验过并且还没有确立。其原因在于对集流体的高需求，所述集流体要具有包括高电化学稳定性、高电导率和良好机械稳定性在内的特性。机械稳定性使得例如能够例如在卷对卷电极制造过程中由卷辊进行处理。更特别地，铝至今还没有被认为是阳极侧上的铜的替代物，因为作为阳极集流体，其电化学稳定性过低并且腐蚀性过高。通过反应使锂离子不希望地结合到铝中可能导致铝箔体积膨胀，这可能导致铝箔“破碎”(部件失效)。

铝确实形成天然氧化物层(也称为氧化铝层)。然而，这不能够在高能电池中保护铝箔免受腐蚀，在所述高能电池中，阳极和阴极之间的电化学势差示例性地要尽可能大。其原因在于铝的天然氧化物层(氧化铝)对锂离子的电化学稳定性低，使得锂离子通过氧化铝层传导至铝。例如，说明性地，氧化铝层不能够相对于锂离子而钝化铝，因为其本身被锂化。

铝本身与锂形成固溶体和/或合金，所述固溶体和/或合金也可通过与锂离子的电化学反应形成或分解。因此，铝也被用于高能电池中，例如作为活性阳极材料。说明性地，尽管铝具有天然氧化物层，但铝也具有随着电池电压(锂离子电池组的充电)升高(即阳极vs.li/li⁺电势的下降)而增加的使锂离子结合(也称为锂化)的趋势。在降低电池电压(锂离子电池组的放电)(即降低阳极vs.li/li⁺电势)的情况下，可以通过电化学反应将锂以锂离子的形式从铝中提取回到电解质中(也称为脱锂)。

铝与锂离子的这些电化学反应导致体积增加(在铝的锂化的情况下)和体积收缩(在铝的脱锂的情况下)，并改变铝的化学组成和结构完整性。为此，铝(例如，超过和高于临界结构尺寸(例如＞1μm))在高能电池的阳极侧上逐渐粉化，这意味着其失去其先前的结构和机械完整性。因此，当用作阳极集流体时，铝与来自锂离子电池组的电解质的锂离子的电化学反应是不期望的，并且其导致部件失效，这意味着铝集流体腐蚀。

铝在低电化学势下与锂离子反应的这种高趋势是例如自1971年以来已知的(a.n.dey,electrochemicalalloyingoflithiuminorganicelectrolytes,j.electrochem.soc.,118(1971)1547-1549)。

至今，关于这个观点没有任何改变。在这方面，比较例如(1)“actauniversatitisupsiensis”，来自科技学院的乌普萨拉学位论文数字综合综述1110,isbn978-91-554-8847-5；(2)mariowachtler在2016年11月7/21的“winterterm2016/17,anodematerials”中发表的“锂离子电池组讲座”；(3)cynthiaa.lundgren等人在“springerhandbookofelectrochemicalenergy(2017)”中发表的“锂离子电池组和材料”。

铝在高能电池中的这种行为与使用钛酸盐基活性阳极材料(例如钛酸锂(lto))的低能电池中的行为不同。lto的电化学势(基于锂为约1.55v)是如此之高，以致于铝与来自电解质的锂离子不发生电化学反应(锂化、脱锂)，因此铝也可用作阳极侧上的集流体。然而，这种低能电池的特征在于低能量密度，因此其不适合于许多终端用途，例如电移动或其它移动设备。

说明性地，每种材料都具有电化学稳定窗口，其中该材料，如果合适的话，还凭借在电池中原位形成的在所述材料上的天然氧化物表面或钝化膜，反应缓慢和/或电化学稳定。说明性地，电化学稳定窗口表示相对于参比电极的电压或电势范围，所述范围中所述材料对于其所暴露于的各种反应物反应缓慢和/或电化学稳定。

说明性地，铝的电化学稳定窗口在高能锂离子电池组的阳极工作的电压或电势范围之外，因为尤其在其中含有锂离子的常规电解质中，铝相对于li/li⁺仅在约1.5伏(v)至约4.5伏(v)的电势范围内电化学稳定。然而，高能电池在阳极侧上采用活性阳极材料，所述活性阳极材料在相对于li/li⁺的小于约1.0v、例如约或接近0.0伏特的电势下工作。因此，作为集流体的铝通常仅用在高能源的阴极侧上。

这里的(电池)电压可以是整个电池的可测量电压，即阳极相对阴极(任选地具有电流)的可测量电压。电势(例如电极的电势)可以基于参比电极，并且可以报告为相对于参比电极的电压(即，报告为两个电势的差)。可以在没有电流流过参比电极的情况下测量电势(例如电极的电势)。选择的参比电极通常是具有恒定的、公知的电化学电势的材料。

锂离子电池组的电极的电势随充电状态(阳极或阴极的锂化程度)而变化。未锂化形式(即在充电曲线起始时)的高能电池的阳极可以是约1.0v(对于硅)或约0.5v(对于石墨)。充电曲线的末端可以在约10mv。一个例外是锂金属，其取决于电流密度，总是在约0v。

在各种实施方案中，提供了一种能量存储器、双极电极装置和方法，其使得能够使用铝作为高能电池的阳极侧上的集流体。这增加了高能电池的比能(例如基于重量)(以wh/kg，瓦时/kg计)或能量密度(例如基于体积)(以wh/l，瓦时/升计)和/或降低了其生产成本。

在各种实施方案中已经说明，为铝箔提供对含有锂离子的电解质的电化学稳定性高于铝的天然氧化物(氧化铝)的保护层就足够了。说明性地，设有保护层的铝箔对含有锂离子的电解质反应缓慢和/或电化学稳定，使得其可以用作高能电池中的集流体而不过快破裂和/或腐蚀。

在各种实施方案中，能量存储器可具有：阳极和阴极，所述阳极具有：包括铝的箔；具有第一电化学势的活性阳极材料(例如电化学活性阳极材料)；涂覆所述箔的保护材料，其中所述保护材料包括铝以外的金属；所述阴极包括：(例如包括金属的箔)、具有不同于第一化学势的第二电化学势的活性阴极材料(例如电化学活性阴极材料)；其中所述活性阳极材料或所述活性阴极材料包括锂(且任选地其中所述活性阴极材料包括硫)。

附图说明

在附图中，在所有不同的视图中，类似的附图标记通常指的是相同的部件。附图不一定按比例，而是通常将重点放在说明所公开的实施方案的原理上。在以下描述中，参考以下附图描述了各种实施方案，其中：

图1a、图1b和图7各自以示意性流程图示出了根据各种实施方案的方法；

图2、图3、图4和图6分别以示意性侧视图或示意性剖视图示出了各种实施方案中的能量存储器；和

图5以示意性侧视图或示意性剖视图示出了各种实施方案中的双极电极装置。

具体实施方式

在以下详细描述中，参考了附图，所述附图形成本描述的一部分并且其中为了说明的目的示出了其中可以执行本公开内容的具体实施方案。在这方面，方向性术语(例如“在顶部”、“在底部”、“在前部”、“在后部”、“前部”、“后部”等)是参照所述附图的方向来使用的。由于实施方案的部件可以以多个不同的取向定位，因此方向性术语用于说明的目的而绝不是限制。不言而喻，在不背离本公开内容的保护范围的情况下，可以使用其他实施方案并且可以进行结构或合逻辑的改变。不言而喻，除非另外特别说明，否则本文通过实施例的方式描述的各种实施方案的特征可以彼此组合。因此，以下详细描述不应在限制性意义上解释，且本公开内容的保护范围由所附权利要求书限定。

在本描述的过程中，术语“连接”和“耦合”用于描述直接连接和间接连接(例如欧姆和/或导电连接，例如导电连接)以及直接耦合和间接耦合。在附图中，在任何适当的地方，相同或相似的元件设有相同的标记。

在各种实施方案中，术语“耦合(coupled)”或“耦合(coupling)”可以理解为(例如机械的、流体静力的、热的和/或电的)连接和/或相互作用，例如直接的或间接的连接和/或相互作用。多个元件可以例如沿着相互作用的链彼此耦合，相互作用(例如信号)可以沿着所述相互作用链传输。例如，两个相互耦合的元件可以彼此交换相互作用，例如机械的、流体静力的、热的和/或电的相互作用。在各种实施方案中，“耦合”可以理解为机械(例如物理)耦合的意义，例如通过直接物理接触的方式。耦合可被配置为传输机械相互作用(例如力、扭矩等)。

能量存储电池(也称为电池)可以理解为能量存储器的最小电压生成单元。能量存储电池提供能量存储器的基电势，根据相互联系，其提供等于基电势的电压或者可以是基电势的数倍的电压。所述或每个能量存储电池可以具有在集流体上的(例如确切地一个)活性阳极材料层和在集流体上的(例如确切地一个)活性阴极材料层，它们被电绝缘隔离物隔离但通过传导锂离子的电解质(例如通过其中已经或可以容纳电解质的空腔的方式)彼此连接。

在各种实施方案中，本文所述的活性阴极材料(也称为阴极活性材料)可已经提供或可以提供为层或涂层(也称为活性阴极材料层)。作为一种选择或额外地，本文所述的活性阳极材料(也称为阳极活性材料)可已经提供或可以提供为层或涂层(也称为活性阳极材料层)。

第一材料相对于一种或多于一种第二材料(例如两种或更多种第二材料的混合物)的电化学稳定性可取决于相应材料组合的性质，并且通常可以精确地基于一种材料组合。第一材料相对于第二材料的电化学稳定性可以理解为表示这些材料彼此的反应速率的倒数，其中第二材料可以任选地用作报告电化学稳定性的参比电极。当第一材料暴露于两种或更多种第二材料的混合物(在下文中更一般地称为材料组合)时，类似地应用相同的情况。

所述反应速率表示通过材料组合以每单位时间和体积的摩尔量(例如，mol/(s·m³)计的相同反应的量。高的电化学稳定性导致高的反应惰性(意味着材料组合勉强发生相互反应，如果发生的话)。电化学稳定性可取决于包括材料组合的电化学势(例如，彼此的电势差，其可报告为电压)在内的因素并取决于材料组合本身的材料。每种材料具有lumo(“最低未占据分子轨道”)和homo(“最高占据分子轨道”)，在其中它是电化学稳定的，即，可能不释放或吸收任何电子。根据外部电势(能级)是否低于lumo和/或高于homo，可发生还原过程(电子吸收)或氧化过程(电子释放)，这可能导致材料的分解和/或腐蚀。根据此关系，电化学稳定性可包括形成一个或多于一个钝化层，然后钝化层可将电化学稳定性提高到lumo或homo以上，这导致更大的其中材料稳定的电势范围。

第一材料的电化学势的范围(在所述范围内第一材料相对于第二材料是电化学稳定的或者处于材料组合中)也被称为电化学稳定窗口。在电化学稳定窗口内，反应速率可以例如小于在电化学稳定窗口之外的反应速率的0.1％。换句话说，电化学稳定性基于具体的材料组合(例如，本文中基于集流体和含有锂离子的电解质)，而电化学稳定窗口是广义的并且可以表示基于环境的电化学特性的电化学稳定性。电化学稳定性也可涉及两种或更多种材料的混合物(例如电解质中的集流体)。通常，对电解质报告电化学稳定窗口。例如，电解质可包括两种或更多种材料(也称为电解质成分)的混合物，使得不仅电解质的确切地一种电解质成分在一种电势下与电子的反应，而且与其它电解质成分的相互作用可限制电化学稳定窗口。

由于电势本身是不可测量的，所以其总是基于参比电极(例如锂、氢等)的电势。这对于电化学稳定窗口也是类似如此，例如其可以被校准到锂的电化学电势(例如相对于li/li⁺从1.0-0.0v电化学稳定)。没有电压可以分配给锂本身，只是电势，即例如锂相对于锂的电势(在该情况下对应于0vvsli/li⁺)。基于氢，锂的电势可以报告为例如“-3.04vvsh2/h⁺”。

当相对于(在零电流下)电池中锂测量li时(livsli)，测量0v的电池电压是可能的。在这种情况下，电势在形式上相同并且电压为零。然而，通常，尤其是在电流流动的情况下，电池电压不同于电极/材料的电势(由于所谓的过电势)。从正式术语来看，电化学稳定窗口所基于的参比电极或其电势(锂、氢等)是转化的问题。例如，相对于作为参比的氢(h)的-3.04v可以转化为将锂作为参比。

电化学稳定性例如可以通过循环伏安法测量来确定。在循环伏安法中，在电解质溶液(例如含有第二材料)中，将上升电势和随后的下降电势施加到工作电极(例如由第一材料组成，所述第一材料相对于第二、其它材料或材料组合的电化学稳定性待测)。第一材料的电势通过所谓的参比电极精确地确定。流过工作电极的电流作为电压的函数被检测，并给出进行的电化学还原和氧化反应的类型和数量的指示。因此，电流的峰值显示电化学反应的进行，因此在不需要的反应的情况下，其显示电化学不稳定性。根据材料的应用和类型，所测量的电流必须不超过限定的阈值。超过阈值的最小(下限)和最大(上限)电势限定了电化学稳定窗口。

在各种实施方案中，箔(铝箔或镀铝箔)的厚度(即横向于箔的横向范围)可小于40μm，例如小于约35μm，例如小于约30μm，例如小于约25μm，例如小于约20μm，例如小于约15μm，例如小于约10μm，例如小于约5μm，例如在约3μm至约20μm的范围内，例如约5μm或例如约15μm。

所述箔的宽度，即在其横向范围方向(例如与传输方向成直角)上的范围，例如可以在约0.01m至约7m的范围内，例如在约0.1m至约3m的范围内，例如在约0.3m至约1m的范围内，且其长度，即在横向于宽度(例如与传输方向平行)的其横向范围方向上的范围，大于0.01m，例如大于0.1m，例如大于1m，例如大于10m(在这种情况下，箔302可以例如从卷至卷传输)，例如大于50m，例如大于100m，例如大于500m，例如大于1000m或数千米。

在各种实施方案中，所述箔可包括至少一种塑料和第一金属的叠压体，其中所述箔的第一金属是铝、锡、锗、镁、铅、锌、锑和锂中的一种。例如，所述箔可包括(例如在一侧或两侧上)涂覆有第一金属的聚合物膜或已由其形成。或者，所述箔可以已由第一金属形成。例如，所述箔可以在一定程度上由大于50at％的第一金属组成，例如在一定程度上由大于70at％的第一金属组成，或者例如在一定程度上由大于90at％的第一金属组成。

在本说明书的上下文中，电化学势当以电压(例如以伏特计)报告时，其可以被认为是基于锂例如li/li⁺的电化学势。

在本说明书的上下文中，金属(也称为金属材料)可以更一般地包括(或已由其形成)至少一种金属元素(即，一种或多种金属元素)，例如来自以下元素的组的至少一种元素：铜(cu)、铁(fe)、钛(ti)、镍(ni)、银(ag)、铬(cr)、铂(pt)、金(au)、镁(mg)、铝(al)、锆(zr)、钽(ta)、钼(mo)、钨(w)、钒(v)、钡(ba)、铟(in)、钙(ca)、铪(hf)或钐(sm)。此外，金属可以包括金属化合物(例如金属间化合物或合金)或已由其形成，例如至少两种金属元素(例如来自所述元素的组)的化合物，例如青铜或黄铜，或例如至少一种金属元素(例如来自所述元素的组)和至少一种非金属元素的化合物，例如钢。

电解质可以指可传导锂离子的物质或物质混合物，即，其是锂离子传导性的。所述电解质可包括固体或液体成分或已由其形成。例如，所述电解质可包括以下成分中的一种或多于一种或已由其形成：液体电解质(例如具有溶剂和任选的添加剂的导电盐)、聚合物电解质、基于离子液体的电解质，和/或固态电解质。任选地，所述电解质可包括多种成分的混合物。作为一种选择或额外地，在电池内，使用两种或更多种电解质类型和/或彼此并列的组分是可能的。

在各种实施方案中，所述电解质可包括以下中的至少一种：盐(如lipf6(六氟磷酸锂)、libf4(四氟硼酸锂))、无水非质子溶剂(例如碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯等)、聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(pvdf-hfp)、li3po4n氮化磷酸锂。

在各种实施方案中，通过本文所述方法处理的箔可用于能量存储器中，例如电池组、蓄电池(例如锂离子蓄电池)中。在各种实施方案中，所述箔可用于能量存储器的一个或每个电极(例如阳极和/或阴极)中。

能量存储器可包括例如具体的锂离子蓄电池类型或已由其形成，所述具体的锂离子蓄电池类型例如锂硫蓄电池、锂镍锰钴氧化物蓄电池、锂镍钴铝氧化物蓄电池、锂镍锰氧化物蓄电池、锂聚合物蓄电池、锂钴二氧化物蓄电池(licoo2)、锂空气蓄电池、锂锰二氧化物蓄电池、锂锰氧化物蓄电池、磷酸铁锂蓄电池(lifepo4)、锂锰蓄电池和/或磷酸铁锂蓄电池。

在各种实施方案中，所述保护层的厚度(层厚度，即，横向于箔的横向范围)可在约2nm到约1μm的范围内，例如在约10nm到约200nm的范围内或在约5nm到约500nm的范围内，例如在约100nm到约200nm的范围内。作为一种选择或额外地，所述保护层可以包括不同于第一金属的第二金属或已由其形成。例如，所述保护层可以在一定程度上由大于50at％的第二金属组成，例如在一定程度上由大于70at％的第二金属组成，或者例如在一定程度上由大于90at％的第二金属组成。

在各种实施方案中，活性材料可以已经被提供或被提供为活性材料层的一部分。通常，这不是必须存在的，或者可以以一些其它方式已提供或提供，因此在下文中更一般地称为活性材料。关于活性材料所描述的内容也可类似地适用于活性材料层，或反之亦然。

活性材料(例如活性阳极材料和/或活性阴极材料)，例如活性材料层，通常可具有高比表面积，例如大于箔和/或保护层的比表面积。为此目的，活性材料(例如活性材料层)可以是多孔的，例如，即具有孔或其它空隙，例如相互连接的孔和/或通道的网络。例如，活性材料可具有在约10％至约80％的范围内(例如在约20％至约40％或至约80％的范围内)的孔隙率。作为一种选择，所述活性阳极材料可具有致密锂层(例如锂金属阳极)。例如，使用无孔锂金属层作为活性阳极材料是可能的。

在各种实施方案中，活性材料的厚度(层厚度，即，横向于箔的横向范围)可在约5μm至约500μm的范围内，例如在约5μm至约100μm的范围内。

例如，所述活性材料可以作为混合物的一部分(例如作为活性材料层的一部分，例如活性阳极材料层和/或活性阴极材料层)已被提供或被提供，其中所述混合物可包括以下物质或已由其形成：活性物质：一种或多于一种导电添加剂(例如导电炭黑、碳纳米管和/或碳纤维)，和/或一种或多于一种粘合剂材料(例如聚四氟乙烯、聚环氧乙烷、丁苯橡胶、羧甲基纤维素、聚偏二氟乙烯等)。所述粘合剂材料可包括例如聚合物或已由其形成。所述活性材料可以是活性阳极材料或活性阴极材料。

在本说明书的上下文中，所述活性阳极材料可包括例如以下材料中的一种或多于一种或已由其形成：碳(例如在碳改性物中，如石墨、硬碳等)、硅、锂、锡、锌、铝、锗、镁、铅、锑；或一种或多于一种过渡金属氧化物、一种或多于一种过渡金属氧化物硫化物、一种或多于一种过渡金属氧化物氮化物、一种或多于一种过渡金属氧化物磷化物、一种或多于一种过渡金属氧化物氟化物、或更一般地过渡金属化合物axby(其中a是fe、co、cu、mn、ni、ti、v、cr、mo、w、ru中的一种，且b是o、s、p、n、f中的一种；例如cr2o3)。作为一种选择或额外地，所述活性阳极材料可以是金属的，例如金属锂和/或金属铝。更一般而言，所述活性阳极材料可以是锂化(即与锂化学反应)(例如锂化合物)和/或嵌入锂的材料。所述活性阳极材料可具有小于约2v、例如小于约1.5v的相对于li的电势。

在本说明书的上下文中，所述活性阴极材料可包括以下材料中的一种或已由其形成：磷酸铁锂(lfp)、锂镍锰钴氧化物(nmc)、锂钴氧化物(lco)、锂锰氧化物(lmo)、锂-镍-钴铝氧化物(nca)、锂镍锰氧化物(lnmo)、硫，和/或氧。

所提供的能量存储器可具有一个或多于一个的高能电池。高能电池例如在阳极侧采用活性阳极材料，所述活性阳极材料具有相对于锂的小于约1v，例如小于约0.5v，例如在约0v(或-0.5v)至约0.5v的范围内的电化学势。所述高能电池的活性阳极材料可包括例如碳(例如石墨、硬碳)、硅、锂、锡、锌、铝、锗、镁、铅、锑或过渡金属氧化物、硫化物、氮化物、磷化物、氟化物或过渡金属化合物axby(其中a是fe、co、cu、mn、ni、ti、v、cr、mo、w、ru中的一种，且b是o、s、p、n、f中的一种；例如cr2o3)或已由其形成。

为了更好的理解，下面的描述基于铝。除了铝，本说明书也可类似地适用于锡、锗、镁、铅、锌、锑或锂。由这些材料制成的箔(例如由这些材料制成的金属箔)和/或涂覆有这些材料的聚合物膜，可以例如特别便宜，具有低重量和/或具有特别好的钝化能力，和/或通常具有良好的适用性。

在各种实施方案中，所述阳极可包括包含铝的箔。所述箔中的铝可以已被提供或被提供为元素铝或合金形式。作为一种选择或额外地，所述铝可以已被掺杂有或可以被掺杂有例如特别引入的掺杂元素。所述铝的合金和/或掺杂可以用于例如调节机械特性。

为了更简单的理解，在下文中参考锂，例如结合锂离子能量电池。所描述的内容也可以类似地适用于锂-硫能量电池(li/s能量电池)。在组装之后，锂硫能量电池的阴极不含锂。例如，在这种情况下，锂-硫能量电池的阳极可以包括锂。

为了更简单的理解，下文参考活性材料(例如活性阴极材料或活性阳极材料)。所述活性材料通常可以已被提供为或被提供为混合物(例如由混合物组成的涂层)的一部分，如在下文中更详细地描述的。对于活性材料已经描述的内容也可以类似地适用于包括活性材料的混合物(例如混合物的活性材料层)，或者反之亦然。

图1a以示意性流程图示出了各种实施方案中的方法100a。

方法100可包括，在110中：在真空室中的涂覆区域内输送箔，其中所述箔包括铝；并且可包括，在120中：使用气态涂层材料将箔涂覆保护层。

在各种实施方案中，提供了一种用于(例如任选地单面或双面)沉积保护层的真空基方法。所述方法可应用于例如薄铝箔(al箔)或具有铝表面的其它箔，例如应用于铝精加工的聚合物膜，。在各种实施方案中，通过所述方法，提供了一种或多于一种具有低表面接触电阻的导电集流体，其对锂具有化学抗性。所述真空基方法可以是例如化学气相沉积(cvd)和/或物理气相沉积(pvd)。或者，也可以进行电解沉积。

在各种实施方案中，提供一种生产具有低表面接触电阻的薄的耐腐蚀导电箔的方法，以用作能量存储器中的高能电池(例如锂离子电池组)的集流体和/或输出导体。

为此目的，在各种实施方案中，所述方法还可包括：任选地(例如在涂覆之前)除去箔的表面层(例如至少天然钝化层)，以使箔中的金属铝至少部分暴露，从而形成(例如暴露的)铝表面。可以使用等离子体(即通过所谓的等离子体蚀刻)去除所述表面层。

在各种实施方案中，气态涂层材料(也称为材料蒸气)可包括第二金属(例如ni、ti或cu)或已由其形成。例如，所述气态涂层材料可包括钛或已由其形成。使用包括至少钛或已由形成的气态涂层材料，钛层例如可以已被形成为或被形成为保护层。

在各种实施方案中，所述保护层可具有大于约80％，例如大于约90％，例如约100％的几何空间填充，即表观密度与真密度的比率。换句话说，所述保护层的微结构可以具有小于约20％，例如小于约10％，例如小于约5％，例如小于约1％的孔或空隙在总体积(例如涂层总体积)中的比例。说明性地，所述保护层则基本上没有孔或空隙。

所述保护层可提高箔对锂的化学稳定性，例如用于高能电池中。

图1b以示意性流程图示出了各种实施方案中的方法100b。

在各种实施方案中，具有保护层100b的箔的涂覆可包括，在130中：在真空室中的涂覆区域内输送箔，其中所述箔具有铝的金属表面或铝的天然氧化物层。方法100b还可包括，在140中：在涂覆区域中产生材料蒸气(也称为气态涂层材料)。方法100b还可包括，在150中：在所述箔中的铝的金属表面或铝的天然氧化物层上形成导电保护层(也称为接触层)，其中所述导电保护层由至少材料蒸气形成。

任选地，所述金属表面可以通过(例如通过等离子体蚀刻)去除天然氧化物层已被提供或被提供。

在各种实施方案中，具有保护层的箔的涂层可通过物理气相沉积(pvd)来产生。

在各种实施方案中，已涂覆有保护层的膜也以一些其它方式已被提供或被提供。

图2以示意性侧视图或示意性剖视图示出了在各种实施方案中的具有一个或多于一个能量存储电池200的能量存储器。

所述能量存储器可包括一个或多于一个能量存储电池200，其中所述或每个能量存储电池200可以例如周期性地(例如以堆叠形式或以盘绕形式)在能量存储器中已被布置或被布置，例如堆叠。例如，所述能量存储器可以是圆形能量存储器、袋状能量存储器或棱柱形能量存储器。

任选地，所述或每个能量存储电池200可包括隔离物1040，如在下文中更详细地描述的。例如，所述或每个能量存储电池200可包括液体电解质和用于电极的电隔离的隔离物。作为一种选择，所述或每个能量存储电池200可以包括被配置用于电极的电隔离的固体电解质，在这种情况下，可以省略隔离物，或者在一些类型的固体电解质的情况下，隔离物可能是必需的。

在各种实施方案中，能量存储器(例如所述或每个能量存储电池200)可具有具有第一电化学势的阳极1012。阳极1012可包括包含铝的箔302(例如导电箔302)。

此外，阳极1012可包括保护材料304，箔302已经用该保护材料304(也称为保护层304)涂覆，其中所述保护材料包括除铝之外的金属。保护层304可以与例如箔302中的铝物理接触。

此外，阳极1012可具有布置在保护层304顶部的活性阳极材料层402，例如与其物理接触。活性阳极材料层402可包括活性阳极材料1012a或已由其形成。

保护层304可以是导电层，例如以设置在箔302和活性阳极材料1012之间的接触层的形式。

此外，能量存储器(例如所述或每个能量存储电池200)可具有具有第二电化学势的阴极1022。

例如当能量存储器已充电或充电时，在阳极1012和阴极1022(在下文中更一般地也称为电极)之间可以产生电压，所述电压大致对应于第一化学势和第二化学势之间的差。这种能量存储器可以具有一个或多于一个这种能量存储电池200(例如，彼此并联或彼此串联连接)。

当电极经由离子传导介质1040(例如固体或液体形式的电解质1040)连接时，在阳极和阴极之间(不仅在充电和放电操作中，而且在断电状态中)可产生电势。

说明性地，箔302可以用作集流体或电流导体，用于提供或导出(tapping)在电化学还原或氧化反应中在阳极1012处存储或释放的电荷，例如当能量存储器被充电或放电时。在(液体或固体)电解质1050中在阳极1012和阴极1022之间移动的锂离子(离子交换)可引起所存储的化学能(例如当能量存储器已充电时)到电能的转换，其中所述化学能提供在电极1012、1022之间和/或在与其耦合的接触连接头1012k、1022k之间的电势(参见图3)。

所述电能可以是电流、电势和时间的乘积(即，e＝u*i*t)。电势u由阳极/阴极的电化学势得到，并且随着电池的充电状态而变化。电流i可以被提供(放电)或消耗(充电)，并且与锂离子的空间流动(li⁺+e^-←→li)耦合。时间t对应于提供或消耗电流的持续时间，即放电或充电进行多长时间，例如附接消耗电流的负载。

在各种实施方案中，能量存储器，例如所述或每个能量存储电池200，可提供大于约3.5伏特(v)、例如大于约3.7v、例如大于约4v的平均电势。所述平均电势可对应于能量存储电池200的放电状态中的电势与放电状态中的电势之间的平均值，即为充电周期平均电势。

所述或每个能量存储电池200的电势可根据充电状态而变化。如果所述电池已放电，那么电势可以是低的，例如在lib能量存储电池200的情况下为约3.0v，或在约2.5v到约3.5v的范围内。如果所述电池已充电，说明性地，电势可以是高的，例如在lib能量存储电池200的情况下为约4.3v，例如在约3.7v到约5.0v的范围内。

通常，所述或每个能量存储电池200(例如li/s能量存储电池200)可在放电状态下提供约1.8v或更大的电池电势并在充电状态下提供约2.6v的电池电势。锂空气能量存储电池200可在放电状态下提供约2.0v的电势并在充电状态下提供最高至约4.8v的电势。

例如，对于大于约3.5v(例如大于4v)的电压，可能需要保护层304来抑制或防止箔302中的铝与电解质1050的锂离子或其它成分的电化学反应。

任选地，膜302可以在任一侧上已涂覆或涂覆有保护层。

活性阳极材料1012a可包括石墨(或另一种碳构造的碳)或已由其形成，包括纳米晶和/或无定形硅或已由其形成，包括铝或已由其形成，或包括二氧化锡(sno2)或已由其形成。

在各种实施方案中，所述活性阳极材料(例如以液相形式，即溶解在溶剂中)和/或活性阳极材料层402的一种或多于一种附加成分(例如一种或多于一种粘合剂，和/或一种或多于一种导电添加剂)可以通过带状涂布系统已施涂或施涂到具有保护层304的膜302上，例如通过液相沉积，例如通过喷涂操作、幕涂操作、逗号棒(comma-bar)涂布操作和/或狭缝式模头挤出涂布操作。

作为一种选择或额外地，对于所述液相，采用干涂操作是可能的。然后，可将一种或多于一种(例如全部)电极成分以干燥形式混合，然后施涂(例如通过喷涂和/或粉末施涂和压延)。

任选地，在随后的干燥过程(其中具有保护层304和仍含溶剂的活性阳极材料层402的箔302被加热)中，从活性阳极材料层402中提取残留的溶剂。

能量存储器的形成可包括：将活性阳极材料1012a(例如作为活性阳极材料层402的涂层和/或部分)施涂到涂覆有保护层402的箔302上，以形成具有第一电化学势的阳极1012；将阳极1012与阴极1022(任选地通过固体电解质1050和/或隔离物隔离)结合，其中阴极1022具有第二电化学势；和任选地包封阳极1012和阴极1022。任选地，液体电解质1050可在能量存储电池封装之前引入到能量存储电池中。

可选地，所述能量存储器的形成可进一步包括：形成用于接触阳极1012的箔302的接触连接头。例如，所述能量存储器的形成可进一步包括：形成用于接触阴极1022的附加接触连接头。

能量存储器，例如能量存储器的所述或每个能量存储电池200，可以是高能存储器。所述高能存储器可提供每个电池大于4伏的平均电压。电池电压可以是可变的并且取决于电池系统。例如，li/s能量存储电池200可提供与低平均电池电势耦合的高比能。活性材料吸收更多的锂，这导致更高的容量。所述能量可对应于电势和容量的乘积。

说明性地，高能电池可提供高比能，例如约100wh/kg或更高，例如150wh/kg或更高，例如200wh/kg。作为一种选择或额外地，高能电池可提供高能量密度，例如300wh/l或更高，例如400wh/l或更高，例如500wh/l或更高。

例如，箔302可以是厚度在约9微米(μm)至约20μm范围内的铝箔。

此外，能量存储器，例如其或每个能量存储电池200，可具有包围阳极1012和阴极1022的封装1030。

图3以示意性侧视图或示意性剖视图示出了在各种实施方案中的具有例如一个或多于一个能量存储电池300的能量存储器。

在各种实施方案中，阳极1012可具有第一箔302(也称为阳极箔302)，且阴极1022可具有第二箔302(也称为阴极箔302)。

此外，阴极1022可包括活性阴极材料1022a，例如作为活性阴极材料层404的一部分。活性阴极材料1022a(例如活性阴极材料层402)可以已设置在或设置在阴极箔302的顶上。活性阴极材料1022a可提供第二化学势。

活性阳极材料1012a可与活性阴极材料1022a不同，例如在电化学势或化学组成方面不同。

活性阳极材料1022a可包括例如磷酸铁锂(lfpo)或已由其形成(例如在磷酸铁锂能量存储器中)，包括锂锰氧化物(lmo)或已由其形成(例如在锂锰氧化物能量存储器中)，或者包括锂镍锰钴氧化物(nmc)或已由其形成(例如在锂镍锰钴氧化物蓄电池中)。

任选地，阴极箔302可包括铝。

任选地，阴极1022可包括保护材料304(也称为阴极箔保护材料)，阴极箔302已经用该保护材料304(也称为阴极箔保护层304)涂覆，其中所述阴极箔保护材料304包括除铝之外的金属。阴极箔保护层304可以与例如阴极箔302中的铝物理接触。

阴极箔保护层304可以是导电层，例如以设置在阴极箔302和活性阴极材料1022a(例如活性阴极材料层404)之间的接触层的形式，例如与其物理接触。

任选地，阴极箔302可以在任一侧上已涂覆或涂覆有阴极箔保护层304。

此外，能量存储器可具有第一接触连接头1012k，其与阳极1012电接触和/或物理接触和/或至少耦合到阳极1012，并且例如其以导电方式连接到阳极箔302。第一接触连接头1012k可具有暴露表面。

此外，能量存储器，例如所述或每个能量存储电池300，可具有第二接触连接头1022k，其与阴极1012电接触和/或物理接触和/或至少耦合到阴极1012，并且例如其以导电方式连接到阴极箔302。第二接触连接头1022k可具有暴露表面。

例如当能量存储器已充电时，电势可以在第一接触连接头1012k和第二接触连接头1022k之间产生，其大致对应于第一化学势和第二化学势之间的差。

任选地，所述能量储存器可具有隔离物1040。隔离物1040可将阳极1012和阴极1022(换句话说，负极和正极)在空间上和电上彼此隔离。然而，隔离物1040可被通过固体或液体电解质1050在阳极1012和阴极1022之间移动的锂离子渗透。在阳极1012和阴极1022之间移动的锂离子可引起所存储的化学能(例如当能量存储器1100已充电时)到电能的转换，其中所述化学能提供在接触连接头1012k、1022k处的电压，如上所述。

隔离物1040可包括微孔塑料(例如聚丙烯或聚乙烯或其多层组合)或已由其形成，和/或所述隔离物可包括无纺物(例如玻璃纤维)或已由其形成。任选地，所述隔离物可含有嵌入的陶瓷颗粒或陶瓷涂层(例如陶瓷官能化隔离物)。

图4以示意性侧视图或示意性剖视图示出了在各种实施方案中的具有例如一个或多于一个能量存储电池400的能量存储器。

能量存储器，例如所述或每个能量存储电池400，可包括：含铝阳极箔302(例如铝箔302)、与铝箔302物理接触的(流体密封和/或锂离子密封)保护层304、与保护层304物理接触的多孔活性阳极材料层402(具有例如粒状活性阳极材料1012a、一种或多于一种粘合剂材料1014和/或一种或多于一种导电添加剂材料1015)、离子传导隔离物1040、液体或固体电解质1050、多孔活性阴极材料层404(包括例如粒状活性阴极材料1022a、一种或多于一种粘合剂材料1024和/或一种或多于一种导电添加剂材料1025)、阴极箔302。

任选地，阴极箔302可以是附加铝箔302。任选地，阴极箔302可具有与活性阴极材料层404物理接触的保护层304。任选地，阴极1022可包括多孔活性阴极材料层404，其与阴极箔302的保护层304(如果存在的话)物理接触，或否则与阴极箔302物理接触。

说明性地，具有高电导率的电化学不稳定或可锂化材料(例如铝)可以用作阳极集流体，并且这可以被保护层(例如cu、ti、ni、tin等)已保护或保护。所述保护层的材料(也称为保护材料)的特征可在于例如其不与锂形成任何化合物。所述保护层可以是不可渗透的致密层，其任选地具有高电导率。

图5以示意性侧视图或示意性剖视图示出了各种实施方案中的(例如用于能量存储器的)双极电极装置500。

双极电极装置500可包括设置在活性阳极材料层402和活性阴极材料层404之间的含铝箔302。箔302可提供例如能量存储电池200、300或400的阴极箔302和/或阳极箔。

另外，双极电极装置500可包括设置在阳极箔302和活性阳极材料层402之间的阳极箔保护层304。阳极箔保护层304可与例如箔302中的铝和/或与活性阳极材料层402物理接触。阳极箔保护层304可被配置为例如如上所述，例如用于能量存储电池200、300或400。

说明性地，这种双极电极装置500可以为阳极1012和阴极1022提供公共集流体302。这使得可以节省每个电池的甚至更多的重量和体积。

例如，箔302与活性阴极材料层402一起可提供阴极1022，并且与阳极箔保护层304和活性阳极材料层402一起可提供阳极1012。说明性地，可能仅需要一个箔来提供阴极1022和阳极1012。

例如，活性阴极材料层404与活性阳极材料层402的距离可小于箔302的厚度的两倍，例如小于40μm，例如小于约35μm，例如小于约30μm，例如小于约25μm，例如小于约20μm。作为一种选择或额外地，箔302例如可以是单件(即一体)形式。

任选地，双极电极装置500可包括设置在箔302和活性阴极材料层404之间的阴极箔保护层304。阴极箔保护层304可与例如箔302中的铝和/或与活性阳极材料层404物理接触。

图6以示意性侧视图或示意性剖视图示出了在各种实施方案中的能量存储器600。能量存储器600具有多个(例如多于2、3、4、5、20或40个)能量存储电池600a、600b，例如多个能量存储电池200、300或400。

两个储能电池600a、600b可以具有双极电极装置500和/或通过双极电极装置500彼此电连接。例如，两个储能电池600a、600b可在储能电池200、300或400的相应阳极/阴极箔之间接触。作为一种选择或额外地，一个接触连接头1012k和1022k可各自已布置在或布置在两个储能电池600a、600b的相对的端部上，所述接触连接头以涂层的形式(例如仅在一侧上)接触相应的阳极/阴极箔。

例如，第一能量存储电池600a可包括双极电极装置500的活性阴极材料层404和附加活性阳极材料层612。作为一种选择或额外地，第二能量存储电池600b可包括双极电极装置500的活性阳极材料层1012和附加活性阴极材料层622。

说明性地，箔302与阳极箔保护层304以及任选的阴极箔保护层304一起可以在双极电极装置600中提供用于多个能量存储电池600a、600b的公共集流体。这使得可以进一步节省每个电池的重量和/或体积。

任选地，附加活性阳极材料层612可以是第一附加双极电极装置500的一部分。作为一种选择或额外地，附加活性阴极材料层622可以是第二附加双极电极装置500的一部分。

例如，能量存储器600可包括多个能量存储电池600a、600b，其中每个能量存储电池具有(例如确切地一个)活性阴极材料层和(例如确切地一个)活性阳极材料层，其中在每种情况下彼此邻接或至少彼此直接相邻的能量存储电池600a、600b具有双极电极装置500和/或通过其彼此电连接。

例如，能量存储器600可具有多个能量存储电池600a、600b，其中一个或多于一个能量存储电池具有：(例如确切地一个)活性阴极材料层，其是双极电极装置500的一部分；和/或(例如确切地一个)活性阳极材料层，其是双极电极装置500的一部分。

例如，在该设计中，多个能量存储电池600a、600b可直接一个堆叠在另一个的顶部上，使得集流体302与阳极箔保护层304一起，任选地与阴极箔保护层304一起，呈现活性阳极材料层和活性阴极材料层两者的接触连接的功能。这意味着该集流体302在高电化学势(例如大于1.5vvs.li/li⁺，作为阴极箔)和低电化学势(例如小于1.5vvs.li/li⁺，作为阳极箔)下对锂离子或电解质的其它成分都是电化学稳定的。通过箔302(例如al箔)上的保护层，对阳极箔的电化学稳定性(例如对锂离子)的这种要求可已得以确保或得以确保。

任选地，在保护层304和活性材料层402、404或活性材料1022a、1012a(例如活性阳极材料(层)和/或活性阴极材料(层))之间可以已布置或布置附加保护层。所述附加保护层可包括碳或已由碳形成(例如在碳改性物中)。该附加保护层(例如碳层)可以有助于改善电极的性能，但是对箔302的阳极侧的钝化贡献很小或为零，因为在一些情况下，在能量存储操作中，碳被可逆地和/或不可逆地锂化。

图7以示意性流程图示出了各种实施方案中的方法700。方法700可包括：在701中，提供箔302；在703中，用活性阳极材料层1012a涂覆箔302以提供阳极1012。

箔302可包括第一金属或由其形成。箔302的第一金属可以是铝、锡、锗、镁、铅、锌、锑或锂中的一种。

箔302也可以例如在第一侧和/或与第一侧相对的第二侧(例如在两侧)上已涂覆有保护材料304。保护材料304可包括不同于第一金属的第二金属或已由其形成。第二金属可以是铜、钛和镍中的一种。

箔302可以涂覆有活性阳极材料层1012a，用于在箔的第一侧或在第一侧和第二侧上提供阳极1012；例如，保护材料304可设置在待涂覆活性阳极材料层的一侧(或多侧)上。

方法700可以任选地包括：用活性阴极材料层404和/或活性阴极材料1022a涂覆箔302以提供阴极1022。箔302可仅在箔302的第二侧上涂覆有活性阴极材料层404和/或活性阴极材料1022a，或者在箔302的第二侧和第一侧上都涂覆有活性阴极材料层404和/或活性阴极材料1022a。保护材料304可任选地设置在涂覆有活性阴极材料的箔的顶部。

例如，可以通过方法100a或100b提供具有保护层304的箔302。

下面描述与上述内容相关的各种实施例，并且在附图中示出。

实施例1是一种双极电极装置，其具有：包括第一金属或已由其形成的箔，其中所述箔的第一金属是铝、锡、锗、镁、铅、或锌、锑或锂中的一种；活性阳极材料和活性阴极材料，其中所述箔设置在所述活性阳极材料和所述活性阴极材料之间；保护材料，其中所述箔在面向活性阳极材料的至少一个表面(或侧)上已涂覆有所述保护材料；其中所述箔与所述活性阴极材料一起提供阴极，并与活性阳极材料一起提供阳极。

实施例2是根据实施例1的双极电极装置，其中所述保护材料包括不同于所述箔的第一金属的第二金属(例如铝)或由其形成。

实施例3是具有两个或更多个能量存储电池的能量存储器，其中一对或多于一对(例如每对)邻接或至少直接相邻的储能电池具有根据实施例1或2的双极电极装置，其中所述双极电极装置提供所述能量存储电池对的阳极和阴极。

实施例4是一种能量存储器，其具有：阳极和阴极，所述阳极具有：包括第一金属或由其形成的箔，其中所述箔的第一金属是铝、锡、锗、镁、铅、锌、锑和锂中的一种；具有第一电化学势的活性阳极材料；涂覆所述箔的保护材料，其中所述保护材料包括不同于所述箔的第一金属的第二金属或已由其形成；并且所述阴极具有：具有不同于第一化学势的第二电化学势的活性阴极材料。

实施例5是根据实施例1至4任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阳极材料或活性阴极材料包括锂(例如li/li⁺)(例如含有锂，例如是金属锂和/或例如由元素锂形成或由包括锂的化合物形成)。

实施例6是根据实施例1至5任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阴极材料包括硫。

实施例7是根据实施例1至6任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阳极材料设置在所述箔的相互相对侧上；和/或其中所述活性阴极材料设置在所述箔的相互相对侧上。

实施例8是根据实施例1至7任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阳极材料已通过活性阳极材料层(例如作为其一部分)提供，并且所述活性阴极材料已通过活性阴极材料层(例如作为其一部分)提供。

实施例9是根据实施例8的能量存储器或双极电极装置，其中所述箔设置在所述活性阳极材料层和所述活性阴极材料层之间；和/或，其中所述箔在面向所述活性阳极材料层的至少一个表面(或侧)上已涂覆有保护材料；和/或，其中所述箔与所述活性阴极材料层一起提供阴极，并与活性阳极材料层一起提供阳极。

实施例10是根据实施例1至9任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述保护材料具有比所述箔的第一金属的氧化物(例如氧化铝或氧化锡)更高的对锂(例如li/li⁺)的电化学稳定性和/或对锂(li/li⁺)的小于1.5v的电化学稳定性；和/或其中所述保护材料具有大于所述箔的第一金属的氧化物(例如氧化铝或氧化锡)的相对于锂(例如li/li⁺)的电化学稳定窗口(例如限制电压之间的较大裕度)，其中所述电化学稳定窗口任选地设置在相对于锂(li/li⁺)1.5v以下。

实施例11是根据实施例1至10任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述保护材料与所述活性阳极材料物理接触；和/或其中所述保护材料与所述箔的第一金属物理接触。

实施例12是根据实施例1至11任一项的能量存储器或双极电极装置，其还包括：包括锂(例如li/li⁺)的电解质。

实施例13是根据实施例1至12任一项的能量存储器，其中所述能量存储器是可再充电型能量存储器；和/或其中所述能量存储器是蓄电池。

实施例14是根据实施例1至13任一项的能量存储器或双极电极装置，其中已涂覆所述膜的保护材料的范围(例如层厚度)小于所述活性阳极材料的相应范围。

实施例15是根据实施例1至14任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阳极材料包括石墨、硅、锂和/或铝或已由其形成。

实施例16是根据实施例1至15任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阳极材料包括铝或已由其形成。

实施例17是根据实施例1至16任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阳极材料包括硅或已由其形成。

实施例18是根据实施例1至17任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阳极材料包括石墨或已由其形成。

实施例19是根据实施例1至18任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阳极材料包括锂或已由其形成。

实施例20是根据实施例1至19任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阳极材料包括锡或已由其形成。

实施例21是根据实施例1至20任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阳极材料包括锌、锗、镁、铅和/或锑或已由其形成。

实施例22是根据实施例1至21任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阳极材料不含钛或钛酸盐。

实施例23是根据实施例1至22任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阳极材料是金属的。

实施例24是根据实施例1至23任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阴极材料包括磷酸铁锂或已由其形成。

实施例25是根据实施例1至24任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阴极材料包括锂镍锰钴氧化物或已由其形成。

实施例26是根据实施例1至25任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述保护材料是金属材料。

实施例27是根据实施例1至26任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述保护材料或第二金属包括铜或由其形成。

实施例28是根据实施例1至27任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述保护材料或第二金属包括钛(例如tin)或由其形成。

实施例29是根据实施例1至28任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述保护材料或第二金属包括镍或由其形成。

实施例30是根据实施例1至29任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阳极材料和/或所述活性阴极材料是多孔的和/或粒状的；和/或其中所述活性阳极材料和/或所述活性阴极材料是可锂化的(例如在大于3.5v或大于4v的电压下)。

实施例31是根据实施例1至30任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阳极材料和/或所述活性阴极材料具有比所述保护材料(例如由其形成的层)和/或箔更大的孔隙率，或者其中所述活性阳极材料具有锂层。

实施例32是根据实施例1至31任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述保护材料在所述箔的顶上提供以流体密封和/或锂离子密封方式将所述活性阳极材料和所述箔彼此隔离的层(也称为保护层)。

实施例33是根据实施例1至32任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述保护材料不含所述箔的第一金属(例如铝、锡、锗、镁、铅、锌、锑或锂)，不含包括所述金属的合金，不含锂化合物形成材料和/或不含碳。

实施例34是根据实施例1至33任一项的能量存储器或双极电极装置，其还包括封装，所述封装包围所述阳极和/或所述阴极和/或具有其中设置所述阳极和所述阴极的空腔。

实施例35是根据实施例1至34任一项的能量存储器或双极电极装置，其还包括接触阳极的第一暴露接触连接头和/或接触阴极的第二暴露接触连接头。

实施例36是根据实施例1至35任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述阴极包括箔，所述箔包括金属。

实施例37是根据实施例1至36任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述阴极包括附加箔，所述附加箔包括所述箔的第一金属(例如铝或锂、锡、锗、镁、铅、锌、锑或锂)或第三金属，其中所述附加箔的第三金属是铝、锡、锗、镁、铅、锌、锑或锂中的一种。

实施例38是根据实施例1至37任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述阴极包括附加箔(或所述附加箔)和附加保护材料，其中附加箔已涂覆有附加保护材料，并且其中所述附加保护材料任选地与所述活性阴极材料接触，并且其中所述附加保护材料任选地不同于所述保护材料。

实施例39是根据实施例1至38任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述箔在两侧上均已涂覆有保护材料，例如在两侧上均具有所述保护材料的涂层。

实施例40是根据实施例1至39任一项的能量存储器或双极电极装置，其中相对于锂(例如li/li⁺，即以锂为参比)的第一电化学势具有小于约1.2v(例如小于约1v，例如小于约0.8v，例如小于约0.5v，例如小于约0.3v，例如小于约0.1v)的电压。

实施例41是根据实施例1至40任一项的能量存储器或双极电极装置，其中相对于锂(例如li/li⁺，即以锂为参比)的第二电化学势具有大于约3.0v(例如大于约3.5v，例如大于约4v)和/或小于或等于4.3v的电压。

实施例42是根据实施例1至41任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述阴极和所述阳极之间的电化学势差大于约3.0v(例如大于约4v，大于约4.2v)和/或小于4.3v。

实施例43是根据实施例1至42任一项的能量存储器或双极电极装置，其还包括设置在所述活性阳极材料和所述活性阴极材料之间的隔离物，例如使它们彼此绝缘(例如使它们彼此电隔离)，其中所述隔离物例如是离子传导的，和/或被(例如锂离子传导的)电解质渗透。

实施例44是根据实施例1至43任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述箔设置在所述活性阳极材料和所述活性阴极材料之间；

实施例45是根据实施例1至44任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述箔以导电方式使所述活性阴极材料和所述活性阳极材料彼此连接。

实施例46是根据实施例1至45任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述箔与所述活性阴极材料一起提供所述阴极，并与活性阳极材料一起提供所述阳极。

实施例47是根据实施例1至46任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述箔在涂覆有所述保护材料的表面上具有第一金属。

实施例48是根据实施例1至47任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述箔包括层压或复合材料。

实施例49是根据实施例1至48任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述箔是金属箔。

实施例50是根据实施例1至49任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述箔具有由聚合物制成的载体。

实施例51是根据实施例1至50任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述活性阳极材料和所述活性阴极材料之间的距离小于所述活性阳极材料和/或所述活性阴极材料在所述距离方向上的范围。

实施例52是根据实施例1至51任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述箔比40μm(例如比20μm)薄。

实施例53是根据实施例1至52任一项的能量存储器或双极电极装置，其中所述箔已涂覆有所述活性阴极材料和所述活性阳极材料(使得其已在两侧涂覆有活性材料)。

实施例54是一种方法(例如制造根据实施例1至53任一项的能量存储器或双极电极装置的方法)，所述方法包括：提供箔，所述箔包括第一金属或由其形成且已经涂覆有保护材料(例如，确切地在一侧或两侧上)，其中所述保护材料包括不同于第一金属的第二金属或由其形成；在其上设置所述保护材料的所述箔的至少一侧上用活性阳极材料涂覆所述箔以提供阳极，其中所述箔的第一金属是铝、锡、锗、镁、铅、锌、锑和锂中的一种；和任选地在所述箔的至少一个与所述活性阳极材料相对的在其上任选地已设置有保护材料的侧上用活性阴极材料涂覆箔以提供阴极。

实施例55是一种箔用于形成阳极的用途，所述箔包括第一金属或已由其形成并涂覆有保护材料，其中所述保护材料包括不同于所述第一金属的第二金属，其中所述箔的第一金属是铝、锡、锗、镁、铅、锌、锑和锂中的一种。