预加载的受保护的阳极、电池和制造方法 [0001] 技术领域和背景技术 [0002] 本公开内容涉及电极部分。特别是包括集流器元件和固态电解质涂层以及预加载有一定量的阳极金属组合物的这样的电极部分。本公开内容涉及电池以及制造电极部分和电池的方法，所述电池例如锂基电池，其包括具有预加载的阳极金属组合物的电极部分。 [0003] 可充电锂离子电池(LiB)是当今电动汽车和可再生能源存储电网的技术选择。为了提高能量密度，下一代电池技术倾向于朝向锂金属阳极发展，具有3860mAh/g的潜在高比容量和‑3.04V的低氧化还原电位。这些阳极可以与来自各种化学选择的阴极组合，所述阴极例如NMC(锂镍锰钴氧化物)、LFP(磷酸铁锂)、LNMO(锂镍锰氧化物)、硫或空气。 [0004] 在充电期间，Li离子从阴极通过电解质行进到阳极以沉积为Li金属(Li0)。在放电期间，它们返回阴极。然而，在电镀/除镀循环期间，由于锂与电解质的不利反应和/或由于多孔或枝晶状锂沉积物的生成，电池遭受锂的损失，这进一步呈现逐渐增加的短路危险，从而降低了可操作的电池寿命和性能。 [0005] X.Zhang等人(Acc.Chem.Res.,52,3223‑3232,2019)描述了可以减少电池操作期间Li的损失的枝晶抑制策略。然而，Li损失——特别是在第一电镀循环期间——仍然不成比例地高。 [0006] 由于锂(如其他碱金属)对环境的高反应性，对损失的锂的补偿并不明显，这导致形成不利的抗性氧化和/或氮化表面层，其对电池循环具有负面影响并且可以在其上负面地产生锂沉积并因此负面地影响电池寿命。为了减轻氧化表面层的生长，可以在Ar气氛中处理锂。然而，在实践中，这并不能令人满意地降低生长速率，并且进一步显著增加了操作成本。 [0007] WO2018190559A1公开了将Li从包括硝酸锂和金属硝酸盐的电镀溶液电镀到集流器上。 [0008] CN112670450A公开了电镀锂，其随后暴露于N2气体并用聚合物/固体电解质覆盖以试图减少表面氧化。 [0009] 然而，仍然需要如下解决方案，其提供在减轻氧化表面层的生成的同时提供锂金属的方法。 发明内容 [0010] 本公开内容旨在通过同时提供包括预加载量的阳极金属例如锂的电极部分来克服已知的限制，该阳极金属被电解质(通常是固态电解质层)覆盖，该电解质将锂与环境屏蔽。 [0011] 本公开内容提供了活性阳极金属例如Li的有效的、生产相容的表面保护。 [0012] 同时，当前公开的解决方案改进了后续的阳极金属电镀，从而减轻了多孔/枝晶状阳极金属沉积，提高了电池寿命并减轻了短路风险。 [0013] 具体地，本公开内容的各方面涉及制造电极部分的方法，该电极部分包括集流器元件和沿集流器元件的面提供的电解质的固体或半固体层涂层。 [0014] 如本文公开的方法有利地提供了具有预加载量的阳极金属组合物的电极部分。除此之外，方法减轻了加载的阳极金属例如锂金属由于与环境接触导致的降解。电极部分可以有利地用作电池应用例如可充电锂金属电池中的负极部分，由此电解质层由于其固体或半固体性质可以有利地用作电极部分与对电极之间的离子导电分隔器。如下文将详述的，本公开内容还提供了关于能量密度、安全性和/或寿命的一个或更多个改进的电池性能。 [0015] 制造电极部分的方法包括通过电镀处理电镀一定量的阳极金属组合物作为集流器元件与覆盖集流器元件的电解质之间的层，该阳极金属组合物通常包括一种或更多种碱金属，例如锂、钠或钾。电镀处理涉及阳极金属离子通过电解质涂层从阳极金属源例如电镀电解质朝向集流器元件的定向转移，其中至少在电镀之前，固体或至少半固体电解质层包括形成固体电解质界面(SEI)的一种或更多种添加剂。SEI通过与电镀的阳极金属的反应沿着集流器元件与电解质之间的界面形成为层。SEI层使得阳极金属离子能够朝向集流器元件传输以进行进一步电镀，同时通过阻碍活性物质例如O2、N2和/或CO2从环境(例如在生产环境例如干燥室中)的渗透来保护形成的阳极金属，所述阳极金属通常是高度活性的。保护下层阳极金属组合物，形成降解有利地减轻了阳极金属的降解和材料(例如，氧化物和/或氮化物)的形成。减轻阳极金属的降解可以有利地提高电池上下文内可使用的电池活性材料的含量，例如提高能量密度。减轻阳极金属的降解可以例如在提高电极操作或电池循环期间的电镀均匀性方面进一步提高电极和/或电池性能和/或安全性。 [0016] 固体或半固体电解质还有利地对电镀电解质中包括的溶剂的向内渗透具有抗性。 避免或至少减轻电镀电解质中包括的溶剂的向内渗透减轻了电镀的阳极金属与溶剂的降解/反应。 [0017] 电解质层通常形成为具有包括第一层的至少两个不同层的堆叠，所述第一层覆盖(通常直接接触)集流器元件并且至少最初包含形成SEI层的一种或更多种功能性添加剂。 在电镀之后，例如在成品电极部分中，添加剂的量明显减少，可选地降至零或基本上为零。 覆盖第一层的是第二层，其对电镀电解质中包括的溶剂的向内渗透具有抗性。提供单独的层有利地将SEI形成与抵抗电镀电解质中包括的溶剂的向内渗透分开。 [0018] 在优选实施方式中，集流器元件形成为柔性箔，例如金属箔或金属涂覆的柔性载体。因此，形成的电极部分可以有利地是柔性的。制造的方法可以有利地被配置为卷对卷(roll‑to‑roll)处理。因此，在优选实施方式中，方法包括将箔输送经过被配置用于施加电镀处理的工位。卷对卷制造可以有利地使得能够使用产生预加载的电极的卷的具有成本效益的连续处理批量制造电极部分。 [0019] 在另一或另外的优选实施方式中，方法包括例如由控制器根据预限定的目标(例如，阳极金属层厚度)通过以下中的一个或更多个来控制电镀的阳极金属的量：控制电镀期间的一个或更多个电镀参数(包括电镀电流的幅度、持续时间和/或脉冲形状)，以及/或者控制基板与电镀电解质的接触时间(例如，在电镀浴槽中的停留时间)。 [0020] 本公开内容还涉及电极部分，其包括集流器元件和沿着集流器元件的面设置的电解质层。将理解，该部分可以通过根据本公开内容的方法制造。 [0021] 例如通过所公开的处理制造的电极部分有利地包括预加载量的阳极金属组合物。 阳极金属组合物被设置为集流器元件与电解质涂层之间的层。沿着电解质与阳极金属组合物层之间的界面形成为层的固体电解质界面通过阳极金属与环境的反应减轻了阳极金属降解。集流器元件和形成的电极部分可以有利地是柔性的。因为阳极金属受到保护，所以电极部分可以有利地存储为卷、片或存储为切割成一定尺寸以供例如在电池中进一步使用的块。 [0022] 在一些实施方式中，提供了电极部分，其优选地可以通过如本文所公开的方法获得，其包括在其上设置有电解质涂层的集流器元件，该电解质涂层包括：i)覆盖集流器元件的第一层，所述第一层可选地包含一种或更多种功能性添加剂，功能性添加剂在与通过电镀提供的电镀的阳极金属组合物的反应时通过反应形成固体电解质界面层；以及ii)第二层，该第二层覆盖第一层、被设置为集流器元件与电解质涂层之间的层的预加载量的阳极金属组合物以及作为沿着电解质的涂层与阳极金属组合物的层之间的界面形成为层的固体电解质界面，由此第二层比第一层对电镀溶剂例如对溶剂从电镀溶液的进入相对地更具有抗性。 [0023] 不希望受理论束缚，发明人发现对电镀溶剂(例如电镀溶剂的进入)更具有抗性可以理解为由比第一层相对地更非极性的组合物组成。替选地或另外地，对溶剂进入更具有抗性可以理解为对电镀溶剂具有相对地更低的亲和力(互溶性)。电镀溶剂可以理解为包括但不限于地选自：DOL(二氧戊环)、DME(二甲氧基乙烷)、EC(碳酸亚乙酯)和DEC(碳酸二乙酯)、DMC(碳酸二甲酯)、FEC(氟碳酸亚乙酯)、VC(碳酸亚乙酯)、PC(碳酸亚丙酯)、HFE(氢氟醚)、FEMC(碳酸三氟乙基甲基酯)。 [0024] 本公开内容还涉及用在根据权利要求1至9中任一项的电镀处理中的电极部分，所述部分包括：集流器元件和设置在其上的电解质涂层，其中电极部分不包括预沉积量的阳极金属，并且其中，电解质涂层包括：i)覆盖集流器元件的第一层，所述第一层包含一种或更多种功能性添加剂，功能性添加剂在与通过电镀提供的电镀的阳极金属组合物反应时形成固体电解质界面层；以及ii)覆盖第一层的第二层，第二层比第一层对溶剂从电镀溶液的进入相对地更具有抗性。因为所述部件还不包括一定量的高活性阳极金属，所以所述部件可以作为生产部件在温和条件下储存以供以后使用(例如，后续的电镀和/或电池组件)。 [0025] 将认识到，电极部分可以有利地被配置为双面电极部分，其中，电解质涂层中的相应电解质涂层设置在集流器元件的相对侧上。 [0026] 本公开内容还涉及电池，其包括预加载有阳极金属组合物的层的电极部分。预加载的电极部分通常用作阳极金属电池优选地可充电的阳极金属电池例如二次锂金属电池(LMB)的所谓的负极。与使用复合阳极组合物例如LiC或LiSi作为电活性组合物的二次电池相比，LBM有利地提供更高的能量密度。 [0027] 电池通常包括跨电极部分定位的对电极部分(作为正极)。在优选实施方式中，电池包括阴极组合物，该阴极组合物沿着对电极部分的面沿着面向预加载的电极部分的面提供。有利地，固体或半固体电解质可以充当将阳极与阴极组合物分开的分隔器元件。可选地，可以提供电解质，例如用液体电解质浸渍。替选地或另外地，电池可以包括附加的分隔器，例如承载电解质的多孔结构，以提高负极部分与正极部分之间的离子传输。 [0028] 在优选实施方式中，电池形成为二次锂金属离子电池，其中，阴极组合物和阳极金属组合物的预加载的层均包括锂。除了由阴极组合物提供的锂库存之外，预加载的锂金属层有利地提供缓冲量的锂。预加载的锂金属层有利地充当用于后续阳极金属电镀的成核层(例如，在电池的初始和后续充电、操作期间)，以及充当缓冲以在电池操作期间至少在锂金属电镀和除镀处理中的初始处理期间替代锂库存的损失。与没有预加载的金属层的电池(例如，需要初始内部电镀处理的LMB)相比，预加载的阳极金属层有利地增加了电池的寿命(替换损失)，同时通过充当提高后续电镀的金属层的均匀性的成核层来提高电池安全性。 [0029] 在另一实施方式中，电极部分用作二次锂硫电池(LiS)或二次锂空气电池(Li‑air)中的负极。在这些实施方式中，阳极金属组合物的层可以提供电池的锂库存。 附图说明 [0030] 根据以下描述、所附权利要求和附图，将更好地理解本公开内容的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点，在附图中： [0031] 图1A提供了包括如本文所公开的电极部分的电池的示意性分解侧视图； [0032] 图1B提供了如本文所公开的电极部分的示意性侧视图； [0033] 图2A示意性地示出了制造如本文所公开的电极部分的方法； [0034] 图2B示出了制造如本文所公开的电极部分的各方面； [0035] 图2C和图2D提供了集流器元件的侧视图； [0036] 图3A示出了制造如本文所公开的电极部分的各方面； [0037] 图3B示出了与卷有关的各方面； [0038] 图3C示意性地示出了制造电池的方法； [0039] 图4A提供了与制造电极部分有关的各方面的详细视图； [0040] 图4B示意性地示出了在使用状况期间电池的实施方式； [0041] 图4C示意性地示出了在使用状况期间电池的另一实施方式； [0042] 图5A示出了制造如本文所公开的电极部分的另外的方面；以及 [0043] 图5B、图5C和图5D示出了预加载阳极金属组合物之前的示例性电极部分。 具体实施方式 [0044] 用于描述特定实施方式的术语不旨在限制本发明。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“所述”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“和/或”包括相关联的所列项中的一个或更多个的任何和所有组合。将理解，术语“包括”和/或“包含”指定所述特征的存在，但不排除一个或更多个其他特征的存在或添加。将进一步理解，当方法的特定步骤被称为在另一步骤之后时，该步骤可以直接在所述另一步骤之后，或者可以在执行特定步骤之前执行一个或更多个中间步骤，除非另有说明。同样，将理解，当描述结构或部件之间的连接时，除非另有说明，否则可以直接或通过中间结构或部件建立该连接。 [0045] 如本文所用，术语正极或阴极和术语负极或阳极是指通常用于在放电操作期间识别电池的电极的术语。在放电电池模式下，阳极是“负极”，正电流从作为“正极”的阴极流向该“负极”。在充电期间，这些功能是相反的。与充电模式无关，电化学关系可以通过负极材料(阳极组合物)与正极材料(阴极组合物)之间的电荷交换来表征，负极材料具有低于正极材料的功函数或氧化还原电位的功函数或氧化还原电位。 [0046] 术语固态电解质不应被解释为限于限定为完全由固态成分组成。如本文所述，可以设想，甚至优选的是，电解质包括非固体成分，例如液体或蜡质材料，例如离子液体、琥珀腈和/或有机溶剂。因此，术语固态电解质明确地包括半固体组合物，例如凝胶或浸渍有液体和/或蜡的固体组合物。 [0047] 下面参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施方式。在附图中，为了清楚起见，系统、部件、层和区域的绝对和相对尺寸可能被夸大。可以参考本发明的可能理想化的实施方式和中间结构的示意性图示和/或截面图示来描述实施方式。在说明书和附图中，相同的附图标记始终指代相同的元件。相关术语及其派生应当被解释为指代如随后描述的或如所讨论的附图中所示的取向。除非另有说明，否则这些相对术语是为了便于描述，并且不要求系统以特定取向构造或操作。 [0048] 本发明的各方面涉及制造电极部分的方法，所述电极部分包括集流器元件和固体或半固体电解质的涂层。一般而言，例如，如图2A、图2B和图3A所示，方法至少包括电镀300一定量的阳极金属组合物30作为在集流器元件10与覆盖集流器元件10的电解质20之间的层的步骤。阳极金属组合物通过电镀处理沉积在电解质20层与集流器元件10之间，该电镀处理涉及对应的离子、阳极金属离子通过电解质层从电镀电解质302到集流器元件10的定向转移。将参照图2B更详细地说明关于阳极金属电镀处理的最相关方面。 [0049] 阳极金属组合物通常包括选自锂(Li)、钠(Na)和钾(K)的一种或更多种碱金属或基本上由其组成。锂就其相对有利的氧化还原电位和可获得的功率密度而言是优选的。应注意，电镀处理与阳极金属电池内的原位阳极金属电镀处理(例如，在初始充电循环期间)的不同之处在于，与在电池的封闭环境内由此从电池内的总锂库存中提取电镀的锂金属相反，本处理导致形成具有预加载量的锂金属的电极部分(隔离地)，由此从外部源获得锂。重要的是，通过本电镀方法获得的形成的电极部分不同于在沉积固体或半固体电解质20之前在涉及阳极沉积方法(例如，锂金属蒸发)的处理中制造的部分。如将在下文中更详细地说明的，根据本公开内容形成的电极部分1n最显著地不同在于阳极金属的沉积层本质上被先前沉积的电解质20的层覆盖。该层有利地覆盖了从其沉积开始以及在后续处理或存储阶段期间就已经存在的下层阳极金属，从而减轻了沉积的阳极金属(例如，锂)由于与来自环境(例如，O2、N2和CO2)的活性物质发生反应而发生的降解，已知这些活性物质会与原始碱金属 0 (例如，锂金属、Li)发生反应，这些活性物质通常存在于制造干燥室中，并且甚至作为在惰性气氛(例如，氩气)下执行处理的情况下不可避免的痕量，这将不利地使生产高度复杂和昂贵，对于工业规模生产更是如此。 [0050] 复合电解质被配置成允许阳极金属离子的传输，同时足够刚性、坚固，以将负极部分与对应的正极(阴极)分开。在一些实施方式中，电极部分1n可以结合到电池结构中，由此电解质20充当分隔器，该分隔器将阳极与相对电极1p电分隔，同时允许离子在其间传输。相对电极1p包括用于提供/收集电子的电子导电集流器80。阴极集流器80可以例如如所示地设置为载体82优选地为柔性载体的上的电子导电膜81。 [0051] 在一些实施方式中，例如如图1A所示，负极部分可以结合在电池结构1000中，电池结构1000包括电极部分1n与对电极部分1p之间的一个或更多个分隔器结构50。替选地或另外地，电池可以包括一个或更多个电解质组合物例如阴极电解质60，以改善阴极与阳极之间的离子传输。 [0052] 在任何情况下，电解质20至少在电镀之前包括一种或更多种功能性添加剂，其与电镀的阳极金属反应以形成本领域中已知为固体电解质界面(SEI)的层。在电镀时，添加剂参与与阳极金属的反应形成SEI。在电镀之后，添加剂的量明显减少，并且甚至可以基本上为零。 [0053] 为了避免原始电镀的阳极金属与电镀电解质302中包括的溶剂反应，电解质20层通常也对所述溶剂的向内渗透具有抗性。固体或半固体电解质20通常是混合或复合电解质，其包括聚合物基质、分散在混合固体电解质中的金属盐(通常遍布聚合物基质)，以及优选地一种或更多种添加剂以改善阳极金属离子传导。 [0054] 聚合物基质可以由任何合适的组合物形成。通常，基质包括本领域已知的一种或更多种聚合物，包括但不限于聚丙烯酸酯、聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚烯烃或其共聚物。 [0055] 因此，在一些实施方式中，方法包括在电镀之前用复合固态电解质20的层涂覆200集流器10的步骤。 [0056] 在强烈优选的实施方式中，例如如图1B所示，电解质20形成为包括至少两个不同层的堆叠，所述至少两个不同层的堆叠包括i)覆盖集流器元件10的第一层21，该第一层21至少最初包含通过与电镀的阳极金属组合物30反应形成固体电解质界面(SEI)40层的一种或更多种功能性添加剂，以及ii)第二层22，该第二层22覆盖第一层30并且对电镀电解质中包括的溶剂朝向第一层和/或电镀的阳极金属组合物30的向内渗透具有抗性。提供单独的层有利地将SEI形成与抵抗电镀电解质中包括的溶剂的向内渗透分开。也就是说，可以独立于对电镀电解质302中包括的溶剂的向内渗透具有抗性或至少较少渗透的第二层的组合物来调节包括SEI形成添加剂的第一层的组合物。因此，多层复合固体电解质将包含第一层即SEI形成层21和第二层22，该第二层22对用于电镀的液体电解质具有抗性(例如基本上不可渗透或至少比第一层更具有抗性)。通过选择电镀电解质302中包括的基质聚合物和溶剂，可以方便地获得溶剂电阻率或至少差的渗透性。例如，根据电镀电解质302中使用的溶剂，基质聚合物可以选择为相互不相容。例如，电解质20中特别是第二层22中包括的基质聚合物可以被选择为在溶剂中难溶或甚至基本上不溶，或者比第一层21中包括的聚合物(包括SEI形成添加剂)至少更难溶优选地至少50％。优选地，第二层中包括的基质聚合物在电镀条件下在电镀电解质302中包括的溶剂中的溶解度≤5wt％，更优选地≤5g/kg，甚至更优选地≤1g/kg。 [0057] 为了在整个电解质中保持离子传导，两个层通常都将含有对应的阳极金属盐。对于锂金属电极，这些添加剂包括Li盐，例如LiTFSI(双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂)、LiClO4(高氯酸锂)、LiFSI(双(氟磺酰基)酰亚胺锂)、LiBF4(四氟硼酸锂)、LiBOB(双(草酸)硼酸锂)、LiDFOB(二氟(草酸)硼酸锂)、LiTf(三氟甲磺酸锂)和/或LiTDI(2‑三氟甲基‑4,5‑二氰基咪唑锂)。 [0058] 在一些实施方式中，例如如图1B所示，电极部分包括另外的离子扩散层23。在电解质20涂层上沿着与集流器元件10相对的外部面设置该离子扩散层23。在电镀之前，将离子扩散层23提供给电解质20。另外的离子导电层23包括这样的组合物和厚度：其使得能够进行金属离子传输，同时在电镀时至少有助于减轻电镀电解质302中包括的溶剂朝向电解质 20并因此朝向阳极金属组合物30的进入。该层通常包括无机或陶瓷组合物，或者基本上由无机或陶瓷组合物形成。合适的组合物包括氧化铝、氧化钛、氧化锌和LiPON。另外(在电池上下文中)，离子扩散层23可以保护阳极金属层免受液体电池电解质组合物(例如，阳极电解质，如果提供的话)中包括的溶剂的影响。离子扩散层23的厚度通常足够薄以使得金属离子能够通过。厚度在约1nm至10nm的范围内，优选地在1nm至5nm之间，例如约1nm至2nm。发现逐渐变厚的层越来越阻碍离子传导，同时在减轻溶剂进入方面几乎没有提供附加的益处。 离子扩散层23可以使用已知方法方便地以合适的厚度提供，已知方法包括但不限于干气相沉积方法，例如PVD、CVD和ALD。所述方法中的每一个都可以有利地与本文公开的卷对卷处理组合。 [0059] 已知形成稳定SEI层的SEI形成添加剂在本领域中是公知的。添加剂包括但不限于：琥珀腈；离子液体，例如N‑丙基‑N‑甲基吡咯烷鎓；锂盐，例如双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂、双(氟磺酰基)酰亚胺锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、氟化锂、六氟砷酸锂、六氟磷酸锂、硝酸锂；或其组合。有利地，基质聚合物可以是被发现有利地有助于SEI形成的聚合物，包括但不限于：聚醚，例如PEO或共聚物；以及聚碳酸酯，例如聚碳酸亚丙酯(PPC)或共聚物。通过引用并入本文的J.Mol.Model.article:6,(2017)描述了用于锂离子电池的多种SEI形成电解质添加剂。通常，用于Li电池的形成的SEI组合物包括以下中的一种或更多种：LiF、Li烷基碳酸酯、Li2CO3、Li2O、Li醇盐等。这些组合物可以在电池形成期间在阳极处减少电解质、溶剂和/或盐而形成。通过引用并入本文的H.Wu等人(Recent Progress in Understanding Solid Electrolyte Interphase on Lithium Metal Anodes，载于Advanced Energy Materials第11卷，第5期，2021年，2003092)提供了锂金属阳极上的材料、添加剂和SEI形成的概述。发明人发现，对于除了Li以外的阳极金属(例如，K和/或Na)，在添加剂、SEI形成和其保护特性方面，类似的原理成立。 [0060] 第二层可以但通常在不同的聚合物基质内包含类似或甚至相同的金属盐。该基质可以有利地被特别调节以抵抗电镀电解质302中包括的溶剂的渗透。在优选实施方式中，第二层的基质聚合物包括一种或更多种多氟化聚合物，例如聚偏二氟乙烯(PVDF)、PVDF‑HFP和聚丙烯腈(PAN)或其共聚物。替选地或另外地，第二层的基质聚合物可以包括聚酰胺、聚丙烯和聚乙烯中的一种或更多种。 [0061] 为了进一步提高金属离子导电性，固体或半固体电解质20优选地至少第二层可以包含一种或更多种无机填料颗粒，所述一种或更多种无机填料颗粒包括：一种或更多种第一类型的填料颗粒，其包括无机电介质组合物或基本由其组成；和/或一种或更多种第二类型的填料颗粒，其包括固态电解质颗粒例如LLZO、Li金属卤化物、LATP或基本由其组成。 [0062] 电介质可以基于金属氧化物或准金属氧化物，例如，SiO2、TiO2或其组合。优选地，颗粒包括高k电介质或基本由其组成，即至少在约20℃至约100℃的温度范围内介电常数超过约4的材料。优选地，介电常数≥20，更优选地≥40。最优选地，介电常数超过100。合适的材料包括但不限于金属钛酸盐(MTiOx)，包括但不限于基于钡、锶、钙、铜和钇的钛酸盐以及其组合和/或衍生物，例如掺杂的金属钛酸盐。优选示例包括钛酸钡、钛酸锶及其组合。除了提高离子导电性之外，还发现电介质颗粒的引入有利地提高跨混合固体电解质层的电场的均匀化。发明人认为，电介质填料的引入可以使跨层的金属离子传输均匀化以及/或者减轻由于重复充电和放电循环而在与阳极材料的界面处的枝晶形成。发明人发现，介电常数越高，均匀化就越好。优选地，颗粒主要是在混合固体电解质层内和/或其子层中具有均匀分布的离散颗粒。除了对场进行对准之外，发现电介质颗粒有利地降低聚合物基质的软化和/或玻璃化转变温度，因此有助于混合固体电解质的离子导电性。 [0063] 电解质20通常将具有在约10微米至50微米的范围内的厚度。较厚的层提高了对底镀的阳极金属的保护，使其免于环境影响和与镀液的接触。电解质20可以更厚，例如高达 100μm或更大，但是发明人发现，关于阳极金属层的益处可能不再成比例地增加。第一层(SEI形成层21)通常具有超过500nm，优选地≥1μm或≥2μm，例如在约1μm至10μm的范围内的厚度。较薄的层可能降低形成的SEI层在保护阳极金属免于因与环境反应而降解方面的有效性。第二层(溶剂抗性层22)通常具有≥5μm，优选地≥10μm，例如在约10μm至40μm的范围内的厚度t22。 [0064] 形成的阳极金属层的厚度可以有利地调节到期望的规格，例如通过控制一个或更多个电镀条件，如将参照图2B和图4A更详细地说明的。通常，沉积的阳极金属层30的厚度t30取决于电极部分1n的预期应用。对于一些电池应用，阳极金属层例如锂金属层的厚度可以在1μm至5μm的范围内调节。 [0065] 在一些实施方式中，例如如图1A所示的集流器元件10可以是金属元件，例如平面元件诸如箔，其由在电池操作期间稳定(不参与氧化还原反应)的任何金属组合物形成。通常，金属可以包括铜或镍，或者甚至基本由铜或镍组成。在其他或另外的实施方式中，例如如图1B所示，集流器元件10可以被提供为沿着载体12例如聚合物或金属箔的面提供的电子导电膜11例如铜膜。 [0066] 在优选实施方式中，例如如图2A、图2B和图3A所示，集流器元件10形成为柔性箔，例如形成为金属膜或形成为柔性载体12上的导电膜11。通常，箔具有在1μm至50μm的范围内的厚度。优选地，箔具有在5μm至15μm的范围内的厚度，这提供了柔性和处理特性的良好平衡。 [0067] 因此，方法100可以有利地被配置为卷对卷处理。有利地，集流器元件可以具有工业上相关的宽度，例如高达3m，例如在0.3m至2.5m的范围内，从而使得能够大规模生产预加载的电极部分。 [0068] 图2A示意性地示出了制造如本文所公开的电极部分的被配置为连续卷对卷处理的方法100。在方法中，从卷(左)供应的集流器元件10被输送到工位，所述工位用于通过电镀来电镀300一定量的阳极金属组合物30作为在集流器元件10与覆盖集流器元件10的电解质20之间的层。 [0069] 在电镀之前，方法包括用复合固态或半固态电解质20的层涂覆200集流器10的步骤。尽管未完全详细地示出，但固态电解质20形成为两个不同层的堆叠，所述两个不同层的堆叠包括：i)覆盖集流器元件10的第一层21，该第一层21至少最初包含形成固体电解质界面(SEI)的一种或更多种功能性添加剂，以及ii)第二层22，该第二层22覆盖第一层30并且对电镀电解质中包括的溶剂的向内渗透具有抗性。电解质20中包括的层中的每一层可以使用本领域已知的方法提供，所述方法包括狭缝模涂覆、挤出、旋涂、浸涂等。 [0070] 在电镀300一定量的阳极金属组合物30之后，将形成的预加载的电极部分1n收集在卷上(图2A中最右侧)以用于储存。可选地，形成的电极部分可以被切割成块以用于储存和/或直接处理以例如制造电池。 [0071] 将认识到，作为替选方案，方法可以被配置为逐片处理。 [0072] 图2B、图3A和图4A示出了电镀300，其中，图4A提供了图2B中标记的区域的更详细视图。 [0073] 一般而言，电镀处理通过借助于直流电还原金属的阳离子而在集流器元件10上产生金属涂层，即阳极金属涂层30。集流器元件10充当电解槽的阴极(负极)；电镀电解质是包括待涂覆的金属的盐(例如，Li盐)的溶液。阳极(正极)通常由包括对应金属的电极形成，所述电极通常是该金属的块体或一些惰性导电材料的块体。电流由外部电力供应提供。 [0074] 在实施方式中，如图2B和图3A所示，具有电解质20的涂层(为了清楚起见，在图2B中示出为单层)的集流器元件10被输送通过电化学电镀浴槽301。由于电镀导致保护性SEI层的形成，因此电镀尤其和整个生产处理可以在干燥室环境中方便地执行，而不需要降低或消除环境气氛中的O2、N2和/或CO2水平。 [0075] 浴槽301包含膜浸入其中的液体电镀电解质302。对于Li金属电镀，电解质将包括锂盐，例如LiTSI、LIFSI、LiNO3、LiF、LiClO4、LIF、LIBF4、LiBOB、LiDFOB和LiPF6中的一个或更多个；以及溶剂。溶剂通常选自以下中的一个或更多个：离子液体、碳酸盐、醚、氟化醚、氟化碳酸盐、有机磷酸盐、具有磺酰基的溶剂、酯溶剂。例如，以下中的一个或更多个：DOL(二氧戊环)、DME(二甲氧基乙烷)、EC(碳酸亚乙酯)和DEC(碳酸二乙酯)、DMC(碳酸二甲酯)、FEC(氟碳酸亚乙酯)、VC(碳酸亚乙酯)、PC(碳酸亚丙酯)、HFE(氢氟醚)、FEMC(碳酸三氟乙基甲基酯)。将认识到，电解质20特别是第二层22的溶剂和成分的选择将是相互选择的，以避免溶剂渗透通过固态或半固态电解质20。浴槽在电镀期间的温度取决于待电镀的金属的类型。对于锂电镀，温度通常被控制为20℃至80℃的范围内的温度。 [0076] 电镀电解质302与阳极金属离子(例如，Li离子)的源310接触。可选地，源可以是由电解质本身中的一定量的阳极金属盐提供的阳极金属离子。在这种情况下，阳极金属盐将需要在电镀期间周期性地或连续地补充，以防止阳极金属离子耗尽。优选地，源由固体源例如金属或金属氧化物提供。该源可以作为电解槽的阴极(负极)连接，从而连续地补充通过电镀到集流器元件10(作为槽的阳极连接)上而损失的阳极金属离子。 [0077] 对于锂电镀，源可以是Li金属源。有利地，源可以包含通常存在于商业获得的锂金属(例如，箔)的表面上的氧化物、氢氧化物或碳酸盐。 [0078] 如图4A中详述的，阳极金属离子31通过固体电解质20层转移，用于作为阳极金属 0 40层电镀到之间的阳极金属组合物30上。通过电镀的阳极金属(例如，Li)与第一层21中包括的SEI添加剂反应，形成SEI层40。这是因为SEI层使得能够进一步传输阳极金属离子，并且阳极金属可以通过SEI层电镀。注意，箔被输送(在图4A中标记为方向D)，最初没有阳极金属层的区域A1变成包括预加载量的阳极金属的区域A2。 [0079] SEI层形成在电镀的阳极金属与电解质20之间的界面处。SEI层的形成通过SEI形成处理的自限制特性或通过消耗SEI形成添加剂而终止。 [0080] SEI层形成下层的阳极金属的固有保护，减轻其由于与环境反应而导致的Li金属损失的降解。电解质20特别是第二层保护形成的阳极金属免于与电镀电解质302中包括的溶剂反应。因为两个保护层在电镀阳极金属时都存在，所以与由此仅在完成阳极金属的沉积之后沉积或生成电解质和/或SEI层而制造的电极部分相比，形成的阳极金属层可以是异常纯净的，不含降解产物。 [0081] 电解质20的厚度优选在10μm至50μm的范围内。包括SEI形成添加剂的第一层21优选地具有至少最初在1μm至10μm的范围内的厚度t21。电镀电解质302中包括的对溶剂的渗透具有抗性的第二层通常具有在10μm至40μm的范围内的厚度。形成的SEI层可以有利地是共形覆盖层，所述共形覆盖层的厚度超过约1μm。更优选地更厚，例如≥2μm，诸如在1μm至5μm的范围内、2μm至5μm的范围内、1μm至10μm的范围内或2μm至10μm的范围内。 [0082] 阳极金属(例如，Li)电镀基于已知原理。电镀可以通过直流模式、脉冲模式或反向脉冲模式执行。通过控制一个或更多个电镀条件，可以方便地控制电镀的阳极金属层的量。 [0083] 在优选实施方式中，方法包括优选地由控制器C通过调整以下中的一个或更多个来控制电镀阳极金属层30的量，例如厚度(t30)：调整电镀期间的电镀电流I的幅度、持续时间和/或脉冲形状，以及/或者控制基板与电镀电解质的接触时间。因此，电极部分(1n)可以设置有特定量的阳极金属，例如预限定的目标。 [0084] 对于可充电阳极金属离子电池，例如如图1A所示，阳极金属量的厚度优选地≥1μm，更优选地≥2μm，例如为5μm至10μm。可选地，高达50μm或甚至100μm。阳极金属层越厚，电池的缓冲容量就越大，并且操作寿命可能就越长。较薄的层是可能的，但提供较少的缓冲容量和/或可能变得不连续，从而在电池充电操作期间提供关于电镀的阳极金属的均匀化的降低的性能。 [0085] 对于二次锂硫(Li‑S)或锂空气(Li‑air)电池，例如如图4B和图4C所示，阳极金属层限定了电池的锂库存。因此，每单位面积的预加载的阳极金属的量通常较大，例如≥50μm，优选地≥100μm，例如在1μm与200μm之间，或更大。 [0086] 优选地，源是卷的形式，例如如图2B、图3A和图3B所示。例如，包括主体313的卷，主体313覆盖有作为阳极金属源311的膜或层(例如，箔)。优选地，卷和/或输送系统被配置成调整源与集流器元件10之间的相对分隔距离的位置。例如，通过将卷安装在可调保持器314上，如图所示。 [0087] 在优选实施方式中，卷和/或系统、源和/或卷可调，使得在操作期间，源可以与电解质20的外部面20f直接接触。调整源与电解质20之间的分隔距离直至直接接触有利地减小了源与集流器元件10之间的离子扩散路径长度。即使当卷上的阳极金属被消耗时，可调的卷还可以有利地保持卷与电解质涂层20之间的分隔距离，例如直接接触。 [0088] 在一些实施方式中，例如如图2B所示，卷被图案化以包括没有阳极金属源的部分。 例如通过在卷的周边周围包括间隙311g而没有阳极金属源来将源图案化可以有利地产生电极部分1n，其中电镀的阳极方法层包括具有减小的厚度或甚至间隙而没有电镀的阳极金属的区域。 [0089] 在一些实施方式中，基板箔在成对的卷310、320之间被引导，所述卷310、320被配置成在电镀期间将压缩压力施加到形成的阳极金属组合物30的层上。优选地在阳极金属卷与相对定位的可调对卷(counter roller)320之间。 [0090] 当沉积阳极金属上的层时向箔施加接触压力可以有利地降低沉积的阳极金属例 0 如Li 的孔隙率。另外，这样的配置可以用于促进在电镀点处施加的电场(E‑field)。另外，当沉积阳极金属上的层时向箔施加接触压力可以有利地减少电镀电解质302的总体积。 [0091] 在一些实施方式中，例如如图2B所示(描绘了与箔分开一定距离的卷)，弹性体层 312设置在卷310中的至少一个的主体313周围。弹性体层可以通过减轻例如由于表面粗糙度引起的尖峰力而有利地使施加的接触力均匀化。 [0092] 在其他或另外的优选实施方式中，将箔缠绕在电镀卷的周边的一部分周围，例如如图5A所示。与如图3A所示的相对窄或线接触相比，将箔缠绕在卷的一部分周围以增加的接触面积形成与卷的交叠。对于给定的输送速度，将箔缠绕在卷的一部分周围可以有利地增加箔与卷之间的接触时间(电镀时间)。增加接触时间可以有利地降低面积电镀速率。交叠的长度L可以例如通过对可移位的卷进行定位而变化。在一些实施方式中，通过使用一个或更多个附加的引导卷，交叠可以≥卷外表面面积的10％或更多，例如≥20％或≥30％，高达约50％或甚至更多，例如高达约75％。 [0093] 在优选实施方式中，将电镀速度设置为≤5μm/h。发现较低的电镀速率提供更一致、更均匀的电镀。发现电镀速率≤1μm/h时锂阳极金属质量最佳。 [0094] 在又一或另外的优选实施方式中，在电镀期间，在卷310与基板例如箔之间设置多孔分隔器315。分隔器可以有利地减少浴槽中电镀电解质302的总体积，或者甚至基本包含电镀电解质302的总量。在一些实施方式中，多孔分隔器作为临时层设置在固体或半固体电解质20上。替选地或另外地，分隔器可以作为单独的片供应在箔与卷之间，以例如与箔一起由卷优选地阳极金属卷输送。图3A示出了电镀处理，其中，分隔器315与箔10、20一起由阳极金属卷310输送。在优选实施方式中，例如如图所示，分离器315优选地借助于一个或更多个可调张力卷318作为邀请环被输送。注意，在如所示的实施方式中，阳极金属卷310和对卷 320已经被调整成接触箔。设置控制器C以保持接触压力。注意，当阳极金属311随时间消耗时，可以调整卷310、320的位置以保持与箔的接触。 [0095] 又进一步替选地或另外地，例如如图3B所示，分离器可以被配置为沿着卷310的外部面的层315。 [0096] 设置具有沿着卷的面的工作电解质或作为单独输送的片315的多孔分隔器减轻了在处理后从产品中移除分隔器的需要。优选地，分离器是(弹性的)可压缩分离器。设置可压缩(弹性)分隔器有利地改善了与电解质20的接触，并且使得能够减小/缓冲例如由于卷和/或产品上的起伏引起的峰值力。 [0097] 将理解，对于一种或更多种其他或另外的阳极金属(例如，Na或K)的电镀，将适当地调整电镀源、电镀电解质和条件。 [0098] 在一些实施方式中，电镀可以基本上是干燥电镀处理。干燥电镀处理可以通过在箔与阳极金属源之间采用干燥或半干燥电镀电解质层或带来实现。干燥或半干燥电镀处理减少或消除了溶剂与电镀的阳极金属之间的不利反应。在一些变型中，干燥或半干燥电解质可以是设置在电镀卷周围的固体或半固体电解质层316，例如如图5A所示。在其他实施方式中，干燥或半干燥电解质可以作为卷与箔之间的片或带提供。将认识到，可以提供少量的液体电解质作为润湿剂以改善与箔的接触。在使用干燥或半干燥电镀处理的情况下，第二电解质层可以被理解为向堆叠提供结构完整性。特别地，第二层22(比较图4A)可以被理解为由比第一层相对地更硬的组合物(例如，如本文公开的相对地更硬的聚合物或甚至陶瓷层)形成。这使得第一层能够相对地柔软，或者甚至是凝胶，这有利于减轻在干燥或半干燥电镀期间由于接触力引起的损坏。与符合3D结构化集流器(例如，如参照图2C至图2D和图5C所讨论的)相结合地，特别设想凝胶状的第一层。 [0099] 除了从外部源电镀并且作为从外部源电镀的替选方案，本文公开的电极部分也可以有利地用于电池产品中，而无需向电极提供预加载量的阳极金属(例如，锂)。在这样的应用中，可以在电池内原位提供电镀电解质和阳极金属源，例如在初始电池充电例程时阳极金属从其被电镀的阴极组合物和固态电解质。 [0100] 在一些优选实施方式中，例如如图5B所示，在电解质涂层20的第二层22的顶部上设置一个或更多个无机层25。替选地或另外地，可以在电解质涂层20的第一层21与第二层 22之间设置一个或更多个另外的无机层。一个或更多个无机层24、25可以进一步减少第一层与电镀环境之间的串扰。无机层可以但不一定具有相同或相似的组合物。在任一情况下，陶瓷层对阳极金属盐(碱离子或碱土离子，例如，锂离子)将是超亲的。阳极金属离子，例如，Li离子，导电性可以通过适当薄(例如，≤5nm)的组合物或本质上是阳极‑金属‑离子导电的组合物例如LiPON来实现。 [0101] 图5B、图5C和图5D示出了预加载阳极金属组合物之前的示例性电极部分1n’。在通过电镀预加载之前意味着电极部分可以被理解为基本上不含阳极金属。因此，这些部件可以被理解为用于本文所述的电镀处理的起始产品。总体上与本公开内容一致地，这些部分至少包括集流器元件10和电解质涂层20。电极部分不包括预沉积量的阳极金属。电解质涂层包含：i)覆盖集流器元件10的第一层21，该第一层包含一种或更多种功能性添加剂，所述一种或更多种功能性添加剂在与通过电镀提供的电镀的阳极金属组合物30反应时形成固体电解质界面40层；以及ii)如本文所公开的覆盖第一层的第二层22。第二层可以被理解为比第一层对电镀溶剂更具有抗性，特别是对后续电镀中使用的溶剂的进入更具有抗性。 [0102] 在一些实施方式中，薄陶瓷层24设置在电解质涂层的第一层21与第二层22之间，以在使得能够进行Li离子传导的同时进一步减轻溶剂进入第二层以及/或者从第二层交换溶剂。在其他或另外的实施方式中，陶瓷24的薄层在使得能够进行Li离子传导的同时减轻溶剂进入和/或交换。在又一实施方式中，例如如图所示，第二层22夹在第一陶瓷层与第二陶瓷层之间。除了减轻溶剂进入/交换之外，陶瓷层可以增加电解质涂层20的刚性。在集流器元件10是与凝胶状或半固体第一层相结合的包括多个向外延伸的细长突起10p的3D结构化集流器的情况下，这可能是特别有益的。 [0103] 在其他或另外的变型中，设置了双面涂覆阳极。图5D示出了具有双涂覆集流器元件的阳极部分1n’(在电镀之前)，所述双涂覆集流器元件包括载体箔1211，所述载体箔在相对侧上涂覆有电子导电金属膜11‑1、11‑2中的相应一个，所述电子导电金属膜11‑1、11‑2中的每一个设置有如本文所公开的电解质涂层20‑1、20‑2中的相应一个。 [0104] 这些双面电极可以有利地用于电池单元堆叠的组装。取决于设置在任一面上的后续覆盖层的性质例如阴极的或阳极的，这些双电极可以用于组装串联或双极单元堆叠。 [0105] 在一些优选实施方式中，例如如图1B所示，电极部分1n包括成核层15。将成核层或合金化层施加至集流器元件10(例如直接施加到如图所示的金属涂层11上)可以有利地提高在后续电镀期间形成在其上的阳极金属覆盖层的均匀性。成核层被认为充当集流器元件 10与阳极金属组合物30之间的润湿层。对于锂基电池，种子层可以被称为亲锂的。对于其他金属，该层例如可以称为亲钠的或亲钾的。种子层通常包括电子导电组合物或基本由其组成，所述电子导电组合物包括但不限于Zn、Sn、In、Mg、Al、Ti、Mo、Cr、碳石墨、类石墨烯等中的一种或更多种。润湿效果被认为至少部分地基于种子层组合物与阳极金属组合物的合金化。当这样的合金化层比较薄(例如，10nm至500nm)时，其可以被视为种子层。当该层较厚(高达例如20μm)时，其可以被视为阳极金属的主体材料。因此，后续提供的阳极金属层可以被认为是一种或更多种阳极金属和种子组合物的合金(例如，在锂用作阳极金属的情况下的Sn‑Li、In‑Li、Zn‑Li等)。在任一情况下，种子/合金化层实现集流器元件上的均匀阳极金属沉积，从而提高电池性能和可靠性。 [0106] 可选地，种子组合物可以包括其氧化物，例如氢氧化物，例如ZnOx。这些氧化物将通过与相对地更正电性的阳极金属组合物接触而减少。 [0107] 种子层15通常直接在沉积电解质20之前提供。合适的方法包括ALD、PVD、CVD和电镀。对于结构化集流器元件10，例如，如关于图2C和图2D所讨论的，共形层沉积方法例如ALD和/或电镀可以是优选的。可选地，成核层可以通过电解质层20或另一固体电解质层电镀。 [0108] 将认识到，本公开内容还涉及如下电极部分，该电极部分优选地可以通过本文公开的方法获得。尤其涉及如下电极部分，该电极部分包括在其上设置有固体或半固体电解质层的集流器元件，以及被设置为集流器元件与电解质之间的层的预加载量的阳极金属组合物。 [0109] 另外，本公开内容涉及包括电极部分(1n)的能量存储装置例如电池，以及制造这样的装置的方法。 [0110] 转到图1A，描绘了预加载的电极部分1n，其包括被设置为集流器元件10与固体电解质层20之间的层的阳极金属组合物30。如图1B中更详细地示出的，沿着电解质与阳极金属组合物30的层之间的界面形成固体电解质界面(SEI)层40。 [0111] 在优选实施方式中，例如如图所示，电解质20包括i)覆盖集流器元件10的第一层 21，以及ii)覆盖第一层的第二层22。通过所公开的方法获得的SEI层可以有利地具有在使得电极能够在干燥室环境中制造的范围内的厚度(t30，参见图4A)。如参考该方法详述的，第一层至少在电镀之前包含一种或更多种功能性添加剂，以用于通过与电镀的阳极金属组合物30的反应形成固体电解质界面40层。第二层对电镀电解质302中包括的溶剂朝向电镀的阳极金属组合物30的向内渗透具有抗性。 [0112] 由于与阳极金属的沉积一起直接形成的保护性SEI层，电极的特征在于预加载量的阳极金属的减轻的降解和/或均匀性。相比之下，包括在形成SEI层之前沉积的预加载的阳极金属层的电极将由于与环境例如空气反应的产物而具有相对较大的Li损失和/或对应的不均匀性。 [0113] 在一些实施方式中，例如如图1B所示，电极部分1n包括种子层15。 [0114] 有利地，预加载的电极部分1n可以是柔性的，例如箔，如关于图2A和图2B所说明的。 [0115] 在一些实施方式中，集流器元件是包括多个向外延伸的细长突起的3D结构化元件。图2C示出了示例性集流器元件10，其包括从导电基部11b向外延伸的突起11p。基部可以是金属箔或膜。替选地或另外地，基部可以设置在载体例如柔性载体12上。具有例如支柱或柱形式的突起的基部形成支架结构，固体或半固体电解质20覆盖物沉积在该支架结构上。 因此，该结构用于承载通过电镀沉积的一定量的阳极金属组合物。 [0116] 优选地，突起至少沿着外部面(例如，侧壁)是导电的，以便改善至/来自基部的电流传输。形成的预加载的3D电极有利地在容量和速率方面提供改善的性能。 [0117] 将认识到，当电解质20作为多层堆叠被提供时，包括SEI添加剂的第一层21将优选地延伸到3D集流器中，而第二层22——溶剂电阻层——将优选地被提供为平面覆盖层(不在支柱之间延伸)，例如如图2D所示。 [0118] 可选地，电解质可以形成为单层，该单层对电镀电解质中包括的溶剂的向内渗透具有抗性并且包括SEI形成添加剂。 [0119] 现在将参照图1A、图3B和图3C描述与包括本文公开的电极部分1n的能量存储装置相关的示例性实施方式以及制造这样的装置的方法。 [0120] 图3C示意性地示出了制造电池1000的方法500。方法包括：提供501如本文所公开的具有预加载量的阳极金属的电极部分1n；以及将该部分组装510在电池结构中与对电极部分1p相对。如关于图1A所述，方法还可以包括以下操作中的一个或更多个：在电极部分1n与对电极部分1p之间设置一个或更多个另外的分隔器50结构。替选地或另外地，方法可以包括提供一个或更多个电解质组合物例如阴极电解质60，以改善阴极与阳极之间的离子传输。 [0121] 图1A、图4B和图4C示出了包括如本文所公开的电极部分1n和对电极部分1p的电池 1000的示例性实施方式。 [0122] 在一些优选实施方式中，例如如图1A和图2B所示，电池包括沿着对电极部分1p的面设置的阴极组合物70。 [0123] 在特别优选的实施方式中，电池形成为二次锂金属离子电池，其中，阴极组合物70和预加载的阳极金属组合物30的层均包括锂。注意，除了由阴极组合物提供的锂库存之外，预加载的锂金属层可以有利地提供缓冲量的锂。预加载的锂金属层充当用于后续原位电镀的锂金属的成核层或电镀层(例如，在初始或后续充电操作期间)，以及充当缓冲以在电池操作期间至少在锂金属电镀和除镀处理中的初始处理期间替代锂库存组合物的损失。阴极组合物的组成以及提供阴极组合物70的方法是本领域公知的。合适的组合物包括锂金属盐，例如，LiM氧化物组合物或锂金属硫化物(LiM‑S)组合物。例如，加载Li的陶瓷，诸如LixMyOz或LiaMbPO4(其中M通常是Co、Ni、Al、Mn、Fe和Sn中的一种或更多种)。 [0124] 在其他实施方式中，可获取的阳极金属库存主要或甚至仅由预加载的锂金属层30的预加载的阳极金属的量来确定。 [0125] 图4B示出了形成为二次锂硫(Li‑S)电池的二次锂电池。电极部分1n通过附加的分隔器50与对电极分开，该对电极包括具有硫阴极(S8)阴极组合物的正集流器结构80。考虑到设置在集流器元件10上的电解质涂层20，附加的分隔器50是可选的。然而，可以应用附加的分隔器50来改善阳极与阴极之间的离子传输。描绘了放电循环期间的电池，其中，来自阳极处的锂氧化反应的电子经由外部负载行进到阴极。电解质中的锂离子迁移到阴极，在阴极处硫被还原为硫化锂(Li2S)。在再充电循环期间，硫被再氧化，并且锂离子返回以在阳极处还原。 [0126] 图4C示出了形成为二次锂空气(Li‑S)电池的二次锂电池，该二次锂空气(Li‑S)电池使用阳极处的锂的氧化和阴极处的氧的还原来诱导电子e‑的流动，标记为电流“I”。类似于Li‑S电池，电池内的阳极金属(锂)库存主要或甚至仅由在相应充电和放电操作期间在阳极与阴极之间循环的预加载的阳极金属(锂)的量确定。 [0127] 描绘了充电循环期间处于部分充电状态的电池(具有可选的附加的分隔器50)，由此锂库存的一部分在阳极30’处处于还原(金属状态)，并且剩余部分在阴极处以氧化形式 70’被包含。 [0128] 为了清楚和简明描述的目的，本文中将特征描述为相同或单独实施方式的一部分，然而，将认识到，本发明的范围可以包括具有所描述的全部或一些特征的组合的实施方式。当然，应当认识到，上述实施方式或处理中的任何一个可以与一个或更多个其他实施方式或处理组合，以在发现和匹配设计和优点方面提供甚至进一步的改善。 [0129] 在解释所附权利要求时，应当理解，词语“包括”不排除除了给定权利要求中列出的元件或动作之外的其他元件或动作的存在；在元件之前的词语“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在；权利要求中的任何附图标记不限制其范围；若干“器件”可以由相同或不同的项或实现的结构或功能表示；除非另有特别说明，否则任何所公开的装置或其部分可以组合在一起或分离成另外的部分。在一个权利要求涉及另一权利要求的情况下，这可以指示通过组合它们各自的特征而实现的协同优势。但是，在相互不同的权利要求中叙述某些措施这一事实并不指示这些措施的组合也不能有利地使用。因此，本实施方式可以包括权利要求的所有工作组合，其中每个权利要求原则上可以指任何前述权利要求，除非上下文明确排除。