、化学气相沉积(CVD)、热蒸发、等离子强化化学真空沉积(PECVD)、激光强化化学气相沉积，和喷射气相沉积。所用技术可取决于与沉积的层相关的任何因素，例如沉积材料的性质或层的厚度。
[0064]在一些实施方式中，用于多层结构的合适的聚合物层(例如，如层208)可包含对锂具有高度传导性但对电子的传导性最小的聚合物。此类聚合物的例子包括离子性导电聚合物、磺化聚合物，和烃类聚合物。所述聚合物的选择将取决于多种因素，包括所述电池中所用电解质和阴极的性质。合适的离子传导性聚合物包括，例如，已知可用于锂电化学电池的固体聚合物电解质和凝胶聚合物电解质中的离子传导性聚合物，例如，聚环氧乙烷。
[0065]合适的磺化聚合物可包括，例如，磺化硅氧烷聚合物、磺化聚苯乙烯-乙烯-丁烯聚合物，和磺化聚苯乙烯聚合物。合适的烃类聚合物可包括，例如，乙烯-丙烯聚合物，聚苯乙烯和/或聚合物。
[0066]多层结构204的聚合物层208还可包含由单体聚合形成的交联的聚合物材料，所述单体包括如丙烯酸烷基酯、二醇丙烯酸酯、聚二醇丙烯酸酯、聚二醇乙烯基醚，和/或聚二醇二乙烯基醚。例如，一种所述交联的聚合物材料是聚二乙烯基聚(乙烯乙二醇)。所述交联的聚合物材料还可包含盐(例如，锂盐)，以增强离子传导性。在一个实施方式中，所述多层结构的聚合物层包含交联的聚合物。
[0067]聚合物层中适用的其它类型的聚合物包括但不限于，聚胺(例如，聚(乙烯亚胺)和聚丙烯亚胺(PPI));聚酰胺(例如，聚酰胺(尼龙)、聚(e-己内酰胺)(尼龙6)、聚(六亚甲基己二酰胺)(尼龙66))、聚酰亚胺(例如，聚酰亚胺、聚腈，和聚(均苯四甲酰亚胺-1,4-二苯基醚)(Kapton));乙稀基聚合物(例如，聚丙稀酰胺、聚(2-乙稀基卩比啶)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚(甲基氰基丙烯酸酯)、聚(乙基氰基丙烯酸酯)、聚(丁基氰基丙烯酸酯)、聚(异丁基氰基丙烯酸酯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯基醇)、聚(氯乙烯)、聚(氟乙烯)、聚(2-乙烯基吡啶)、乙烯基聚合物、聚氯三氟乙稀，和聚(异己基氰基丙烯酸酯))；聚缩醛；聚烯烃(例如，聚(丁烯)、聚(正戊烯_2)、聚丙烯、聚四氟乙烯)；聚酯(例如，聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚羟基丁酸酯)；聚醚(聚(环氧乙烷)(PEO)、聚(环氧丙烷)(PPO)、聚(四氢呋喃)(PTMO));亚乙烯基聚合物(例如，聚异丁烯、聚(甲基苯乙烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚(偏二氯乙烯)，和聚(偏二氟乙烯))；聚芳酰胺(例如，聚(亚氨基-1，3-亚苯基亚氨基间苯二甲酰基)和聚(亚氨基-1，4-亚苯基亚氨基对苯二甲酰基))；聚杂芳族化合物(例如，聚苯并咪唑(PBI)、聚苯并二噁唑(PBO)和聚苯并二噻唑(PBT));聚杂环化合物(例如，聚吡咯)；聚氨酯；酚聚合物(例如，苯酚-甲醛)；聚炔烃(例如，聚乙炔)；聚二烯(例如，1，2_聚丁二烯，顺或反-1，4-聚丁二烯)；聚硅氧烷(例如，聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)、聚(二乙基硅氧烷)(TOES)、聚二苯基硅氧烷(rops)，和聚甲基苯基硅氧烷(PMPS));和无机聚合物(例如，聚磷腈、聚膦酸盐、聚硅烷、聚硅氮烷)。
[0068]上文所列和本文所述的聚合物材料还可包含盐，例如，锂盐(例如，LiSCN、LiBr,Lil、LiC104、LiAsF6、LiS03CF3、LiS03CH3、LiBF4、LiB (Ph) 4、LiPF6、LiC(S02CF3)3 和LiN(S02CF3)2)，以增强离子传导性。
[0069]聚合物层208的厚度可在约0.1微米至约100微米的范围内变化。所述聚合物层的厚度可取决于，例如，其是否位于与阳极或阴极相邻的位置，电池中是否存在隔板，和/或电池组中聚合物层的数量。例如，所述聚合物层的厚度可以是0.1-1微米厚，1-5微米厚，5-10微米厚，10-30微米厚，或30-50微米厚，50-70微米厚，或50-100微米厚。在一些实施方式中，聚合物层的厚度可不大于，例如，50微米厚，不大于25微米厚，不大于10微米厚，不大于5微米厚，不大于2.5微米厚，不大于I微米厚，不大于0.5微米厚，或不大于0.1微米厚。
[0070]聚合物层可通过如下方法沉积，所述方法如电子束蒸发、真空热蒸发、激光烧蚀、化学气相沉积、热蒸发、等离子辅助的化学真空沉积、激光强化的化学气相沉积、喷气气相沉积和挤出法。所述聚合物层还可通过旋涂技术沉积。用于沉积聚合物层的技术可取决于任何合适的变量，如沉积材料的类型或该层的厚度。根据本发明的不同实施方式，所述聚合物层用本文所述的含氮基团官能化。
[0071]如关于阳极104的描述所提及的，示于图2，在一个【具体实施方式】中，将基极材料层202与电解质106隔开的保护性结构204包含位于与基极材料层202或隔层210相邻的位置的聚合物层208。在其它安排中，聚合物层不必作为与基极材料层或隔层相邻的第一层。下文描述层的不同安排，包括不同的多层结构，其中与所述基极材料层相邻的第一层可以是所述聚合物层或可以不是所述聚合物层。应理解，在显示任何具体层安排的所有安排中，层的替代顺序均落在本发明范围内。不拘于这些选择，本发明的一方面包括由非脆性聚合物紧邻(immediately adjacent)基极材料层或隔层来实现的特定优势。
[0072]多层结构可根据需求包含不同数量的聚合物/单离子传导性对。一般而言，多层结构可具有n个聚合物/单离子传导性对，其中η可基于电池的具体性能标准来确定。例如，η可以是等于或大于1，或等于或大于2、3、4、5、6、7、10、15、20、40、60、100、或1000等的整数。
[0073]在其它实施方式中，多层结构可包括比单离子传导层更大数量的聚合物层，或比聚合物层更大数量的单离子传导层。例如，多层结构可包括η个聚合物层和η+1个单离子传导层，或η个单离子传导层和η+1个聚合物层，其中η大于或等于2。例如，η可以等于2、3、4、5、6或7，或更大。然而，如上所述，其紧邻至少一个聚合物层，并且，在至少50%、70%、90%或95%的离子传导层中，所述层在任一侧紧邻聚合物层。
[0074]另一个实施方式包括位于两层基极材料之间的包埋层(例如，具有保护性的层，如单离子传导性材料层)。这称为〃潜阳极(Iamanode) 〃结构。图3说明示例性的阳极104，其包含基极材料层202的第一层(例如，锂，也称为Li储库)，包埋层302，和含有基极材料的第二层304 (工作Li层)。如图3所示，第二层304位于基极材料层202和电解质106之间。第二层304可直接接触电解质，或通过一些形式的表面层间接接触电解质(例如，如本文所述的一例，电极稳定化或多层结构)。下文将清晰描述双层阳极结构(其中各基极材料层被包埋层302隔开)的功能。应注意，尽管层302在本说明书中被说明和描述为〃包埋的〃，该层不必被部分或完全包埋。在许多或大多数情况中，层302是如下结构:其足够薄，具有两侧，各侧由基极材料涂覆，但其边缘不被基极材料覆盖。
[0075]一般而言，在图3所示的安排的操作中，阳极的第二层304的一些或全部在放电时(当其转化成移动进入电解质的锂离子时)从阳极"丢失〃。在充电时，当锂离子作为锂金属镀在阳极上时，其作为部分304(或第二层304的至少一些部分)镀在层302之上。本领域普通技术人员应知晓，在如本文所述的那些电化学电池中，在电池的每次充电/放电循环之后，总体上存在小量的锂丢失。在图3所示的安排中，可选择层304的厚度(或层304的质量)，从而在电池完全放电之后，层304的大部分或全部失去(阴极的完全〃饱和(satisfact1n)";此刻阴极能够不再参与充电过程，这归因于本领域普通技术人员能够理解的限制)。
[0076]在某些实施方式中，选择对锂离子具有传导性的层302。当第一循环的高Li+流量损坏顶部Li层表面时，包埋层可遮蔽底部Li层不受损坏。因此，一旦整个层304在特定的放电循环中被消耗，进一步的放电会导致层202的锂的氧化，锂离子通过层302，以及锂离子释放进入电解质。当然，层304不必具有特定的质量，从而其全部或几乎全部在第一次放电后被消耗。可能在进行数个放电/充电循环，以及各循环所致的固有的小量的锂损失之后，致使需要通过层302从分区202汲取锂进入电解质。
[0077]在一些实施方式中，包埋层302的厚度可以是0.01-1微米，并且可取决于，例如，用于形成所述包埋层的材料类型，和/或使所述材料沉积的方法。例如，包埋层的厚度可以是0.01-0.1微米，0.1-0.5微米，或0.5-1微米。在其它实施方式中，包括较厚的包埋层。例如，包埋层的厚度可以是1-10微米，10-50微米，或50-100微米。
[0078]在一些情况中，包埋材料可由聚合物形成，所述聚合物例如，包括上文所列的对锂离子具有传导性的那些。聚合物薄膜可采用如基于真空的PMUVMT或PECVD技术沉积。在其它情况中，包埋层可包含金属或半导体材料。金属和半导体可以通过例如溅射法沉积。
[0079]以具体示例方式说明，阳极104包含锂和至少一层含氮材料。所述含氮材料可以是官能化的表面，所述官能化的表面具有，例如，胺基或硝基基团，或者包含选自下组的一种或多种单体，寡聚物和/或聚合物:聚乙烯亚胺、聚磷腈、聚乙烯吡喀烷酮、聚丙烯酰胺、聚苯胺、聚电解质(例如，具有硝基脂族部分作为官能团)，和胺基团，如聚丙烯酰胺、聚烯丙基酰胺和聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚酰胺等。作为阳极的部分的含氮化合物的百分比可以是至多约20%、约0.5%?约5%，或约I?约2%。
[0080]电解质106可作为贮存和运输离子的介质，并且在固体电解质和凝胶电解质的特殊情况中，这些材料还可作为阳极104和阴极102之间的隔板(例如，隔板108)。可以采用能够贮存和在阳极与阴极之间运输离子的任何合适的液体、固体或凝胶材料。电解质106可以是非电子传导性的，以防止阳极104和阴极102之间的短路。
[0081]电解质可包含一种或多种离子型电解质盐以提供离子传导性，以及一种或多种液体电解质溶剂，凝胶聚合物材料，或聚合物材料。
[0082]合适的非水性电解质可包括含有选自下组的一种或多种材料的有机电解质:液体电解质、凝胶聚合物电解质，和固体聚合物电解质。
[0083]有用的非水性液体电解质溶剂的示例包括但不限于，非水性有机溶剂，例如，碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙基甲酯，碳酸丙烯酯、碳酸氟代乙烯酯、1，3-二氧戊环、二甲氧基乙烷、二甘醇二甲基醚、三甘醇二甲基醚、环丁砜及其组合。
[0084]溶剂的特定混合物包括但不限于，I, 3- 二氧戊环和二甲氧基乙烷，1，3- 二氧戊环和二甘醇二甲基醚、1，3- 二氧戊环和三甘醇二甲基醚，以及1，3- 二氧戊环和环丁砜。所述混合物中的两种溶剂的重量比可以从约5:95?95:5变化。在一些实施方式中，溶剂混合物包含二氧戊环(例如，大于40重量％的二氧戊环)。
[0085]液体电解质溶剂也可用作凝胶聚合物电解质的塑化剂。
[0086]有用的凝胶聚合物电解质的示例包括但不限于，包含选自下组的一种或多种聚合物的那些:聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚丙烯腈、聚硅氧烷、聚酰亚胺、聚磷腈、聚醚、磺化聚酰亚胺、全氟化的膜(NAF10N树脂)、聚二乙烯基聚乙二醇、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、前述物质的衍生物、前述物质的共聚物、前述物质的交联和网络结构，和前述物质的掺混物，以及任选地，一种或多种塑化剂。