CN103779533A - 电池电极，电池，和用于制作电池电极的方法 - Google Patents

Abstract

电池电极，电池，和用于制作电池电极的方法。根据各种实施例的电池电极可以包括：衬底，其包括被配置为面对离子载送电解质的表面；和在所述表面的第一部分处的第一扩散率变化区域，其中第一扩散率变化区域被配置为改变由电解质载送的离子到衬底中的扩散，并且其中所述表面的第二部分没有第一扩散率变化区域。

Description

电池电极,电池,和用于制作电池电极的方法

技术领域

各种实施例涉及电池电极，电池，和用于制作电池电极的方法。

背景技术

随着在电子装置，例如在便携电子装置（诸如便携电话，笔记本）中电池增加的使用，在这些便携电子装置中使用的电池的电荷存储时间和容量也已经受到增加的关注。在给电池充电时，电池，例如可再充电的电池（例如诸如锂离子二次电池）的容量可被电池电极（例如阳极）的性能限制。例如，在许多情况下，给电池充电可能导致电池的阳极的显著的体积膨胀，其可能最终导致阳极的裂化或者破裂。因此，充电量可能被这种破裂限制。

发明内容

根据各种实施例的电池电极可以包括：衬底，其包括被配置为面对离子载送电解质的表面；和在所述表面的第一部分处的第一扩散率变化区域，其中第一扩散率被配置为改变由电解质载送的离子到衬底中的扩散，并且其中所述表面的第二部分没有第一扩散率变化区域。

根据各种实施例的电池可以包括：离子载送电解质；和至少两个电池电极。至少两个电池电极中的至少一个电池电极可以包括：包括面对离子载送电解质的表面的衬底，和在所述表面的第一部分处的第一扩散率变化区域，其中第一扩散率变化区域被配置为改变由离子载送电解质载送的离子到衬底中的扩散，其中所述表面的第二部分没有第一扩散率变化区域。

根据各种实施例，用于制作电池电极的方法可以包括：提供包括被配置为面对离子载送电解质的表面的衬底；在所述表面的第一部分处形成第一扩散率变化区域，其中所述表面的第二部分保持没有第一扩散率变化区域，并且其中第一扩散率变化区域被配置为改变由电解质载送的离子到衬底中的扩散。

附图说明

在附图中，遍及不同视图，相似的参考标记通常指的是相同部分。附图不必要按比例，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。在下面的描述中，本发明的各种实施例参照下面的附图被描述，其中：

图1示出图示出电池的截面图。

图2A和图2B示出在图1中示出的电池的阳极的一部分的放大图。

图3A和图3B示出图示出根据各种实施例的电池电极的各种截面图。

图4A和图4B示出图示出根据各种实施例的电池电极的各种截面图。

图5示出图示出根据各种实施例的电池电极的截面图。

图6示出图示出根据各种实施例的电池电极的截面图。

图7示出根据各种实施例的用于制作电池电极的方法。

图8A至图8G示出图示出根据各种实施例的用于制作电池电极的方法的各种截面图。

图9A至图9E示出图示出根据各种实施例的用于制作电池电极的方法的各种截面图。

图10A至图10H示出图示出根据各种实施例的用于制作电池电极的方法的各种截面图。

图11示出图示出根据各种实施例的电池的截面图。

具体实施方式

下面详细的描述涉及附图，所述附图借助图示示出其中可以实施本发明的实施例和具体细节。这些实施例被足够详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明。可以使用其它实施例并且在不脱离本发明的范围的情况下可以作出结构、逻辑和电气改变。各种实施例不一定是互相排斥的，因为一些实施例可以与一个或多个其它实施例结合以形成新的实施例。针对结构或者器件描述了各种实施例，并且针对方法描述了各种实施例。可以理解结合结构或者器件描述的一个或者多个（例如全部）实施例可以同样地适用于方法，并且反之亦然。

词“示例性的”在本文中被用来表示“用作实例，例子，或者例证”。本文被描述为“示例性的”的任何实施例或者设计不一定被解释为比其它实施例或者设计优选或者有利。

本文中被用来描述在侧面或者表面“上面”形成特征（例如层）的词“上面”，可以被用来表示该特征（例如该层）可以“直接”形成在所暗示的侧面或者表面“上面”，例如与所暗示的侧面或者表面直接接触。本文中被用来描述在侧面或者表面“上面”形成特征（例如层）的词“上面”，可以被用来表示该特征（例如该层）可以“间接”形成在所暗示的侧面或者表面“上面”，其中一个或者多个另外的层被布置在所暗示的侧面或表面和被形成的层之间。

以类似的方式，本文使用的描述特征被设置在另一特征上面的词“覆盖”，例如层“覆盖”侧面或者表面，可以被用来表示该特征，例如该层，可以被设置在所暗示的侧面或者表面上，并且与所暗示的侧面或者表面直接接触。本文使用的描述特征被设置在另一特征上面的词“覆盖”，例如层“覆盖”侧面或者表面，可以被用来表示该特征，例如该层，可以被设置在所暗示的侧面或者表面上，并且与所暗示的侧面或者表面间接接触，其中一个或者多个另外的层被布置在所暗示的侧面或表面和覆盖层之间。

如本文结合词句“在表面处”或“在表面的一部分处”（一些其它元件的表面，例如衬底的表面，诸如例如在图中示出的衬底310的表面）使用的术语“区域”或“层”，例如如在诸如“在衬底的表面的第一/第二部分处的第一/第二扩散率变化区域”的词句中使用的，可以例如包括或者指的是在表面处或者在表面上（或者在表面的一部分处或者在表面的一部分上）形成的区域或者层，例如在衬底的表面处或者在衬底的表面上形成的区域或层，或者可以例如包括或者指的是衬底本身的区域或层（或者表面的一部分的区域或者层），或者可以例如包括或者指的是在其它元件（例如衬底）内形成的区域或者层，例如接近其它元件的表面（或表面的一部分）和/或在其它元件的表面（或表面的一部分）下面。

随着在电子装置，例如在便携电子装置（诸如便携电话，笔记本）中电池增加的使用，电池的电荷存储时间和容量也已经受到增加的关注。通常，当在一个或多个电池的电极（例如阳极）中存储的电荷为低时，电池，例如可再充电电池（有时也被称作蓄电池或二次电池），例如，诸如锂离子二次电池，可能需要被充电或者再次充电。

给电池充电或者再次充电可以包括将离子（例如锂离子）插入或者加载到电池的电极（本文也被称作电池电极）中，例如到电池的阳极中。在充电期间当离子被插入到电池电极中时电池电极的体积可能增大。例如，锂离子电池电极可以包括硅，当在充电期间被加载有锂离子时，其可能经历高达300%的体积膨胀。这个体积膨胀可能在电池电极的材料中引起应力和/或应变，其可能导致电池电极的表面的破裂或者裂化。因此，可能不利地影响电池电极的电荷存储容量，和/或电荷存储时间。

图1示出图示出电池100的截面图。

电池100可以例如是锂离子电池，并且可以包括电池电极102和104。电池电极102可以被配置为阴极102，并且电池电极104可以被配置为阳极104。阳极104可以包括半导体材料，或者可以由半导体材料构成，例如，诸如硅。电池100可以进一步包括在阴极102和阳极104与电解质108之间设置的分离器元件106。电解质108可以给阴极102和阳极104供应为给电池100充电和/或再次充电所需要的离子（例如锂离子）。阳极104的表面104a（例如阳极104的顶部表面）可以面对电解质108，并且离子可以通过阳极104的表面104a被插入或者加载到阳极104中。阳极104可以包括衬底110。衬底110可以被图案化以具有在衬底110的基底区域114上延伸的多个台（turret）112。台112可以用于增加阳极104的表面面积并且因而可以在充电和/或再次充电过程期间增加阳极104的存储容量。换句话说，电池100的阳极104（例如锂离子电池的硅阳极）可以具有由台112的阵列构成的结构化表面，因为容量原因其可以被用来增加阳极114的表面面积。

例如，台112和基底区域114可以通过蚀刻被形成。可替代地，台112可以通过在基底区域114上选择性地生长台112来形成。电池100可以包括在不面对电解质108的衬底110的表面的各部分（例如一个或者多个侧壁）上形成的钝化层116并且可以为电池100提供水密的和/或气密的密封。此外，电池100的外壳（未示出）可以被钝化层116覆盖。钝化层116可以包括不同材料例如氧化硅（SiO₂），氮化硅（Si₃N₄），或者其它此类本领域中已知的合适的钝化材料。钝化层116可以防止或者减少来自电解质108的离子（例如锂离子）到邻近部件（未示出）的扩散。电池100可以包括在阴极102上形成的密封剂118。密封剂118可以为电池100提供水密的和/或气密的密封。电池100可以包括在背对电解质108的阳极104的面（例如背对电解质108的衬底110的面，例如衬底110的背面）上形成的一个或者多个导电层120，122。

图2A和图2B示出在图1中示出的电池100的阳极104的部分A的放大图。

在第一视图中，图2A示出阳极104的未被充电的状态，换句话说是没有离子或者基本没有离子（例如锂离子）被加载到阳极104中的状态。在给电池100充电期间，离子（例如锂离子）可以被插入到阳极104中，并且这可能引起阳极104的材料的体积膨胀，如在图2B中的第二视图中示出。例如，对于硅阳极，在给电池100充电和/或再次充电的时候，可以在离子插入（例如锂离子插入）期间观察到高达300%的硅的体积膨胀。

如在图2B中示出的，阳极104的一些区域可以以对阳极104（例如阳极104的台112）的材料具有很小的应力和/或应变来膨胀。例如，当离子（例如锂离子）被加载或者插入到阳极104中时，台112可以膨胀而不会裂化和/或破裂。然而，如在图2B中示出的，可以存在在体积膨胀期间可经历大的应力和/或应变的阳极104的区域和/或表面，例如基底区域114的表面114a。由于施加在这些表面和/或区域上的大的应力和/或应变（如在图2B中由箭头115表示的），这些表面和/或区域可能经历破裂和/或裂化。例如，在给电池充电期间电池的硅阳极的体积膨胀可能引起硅阳极的硅底板（在图2B中由基底区域114表示）的裂化和/或破裂。用作说明地，离子（例如锂离子）可以被存储在硅阳极的硅底板中，并且这可能引起硅底板膨胀，其可能导致硅底板和/或电池100的外壳的裂化和/或破裂。充电的量可能被这种破裂和/或裂化限制。

在这些区域和/或表面中的阳极104的材料的裂化和/或破裂可能会降低阳极104的电荷存储容量。不同地说，阳极104的这些区域和/或表面可能会显示出保留可被加载或插入到其中的离子的减小的能力。此外，在可再充电电池100的情况下，电池100的重复充电可将这些区域和/或表面暴露到更多应力和/或应变，因而使在这些区域中的裂化和/或破裂变得更坏。因此，可能会不利地影响电池100的寿命。因此，提供具有长时间段地存储其电荷（即被加载或者插入到其中的离子）的能力和/或增加可被加载或插入到其中的离子的数目的能力的电池电极（例如阳极）可能是所希望的，其中电池电极的材料的裂化和/或破裂被防止或者大大地降低。

一个或多个实施例的效果可以是在充电或再次充电过程期间防止或者大大地降低来自电解质的离子到电池电极（例如阳极）的可能易于裂化和/或破裂的区域和/或表面（例如，诸如在图1中示出的电池100的阳极104的基底区域114）中的扩散。

一个或者多个实施例的效果可以是在充电或者再次充电过程期间可以防止或者大大地降低离子到电池电极（例如阳极）的可能易于裂化和/或破裂的区域和/或表面（例如，诸如在图1中示出的电池100的阳极104的基底区域114）中的插入。

一个或者多个实施例的效果可以是在充电或者再次充电过程期间大大降低在电池电极（例如阳极）的可能易于裂化和/或破裂的区域和/或表面（例如，诸如在图1中示出的电池100的阳极104的基底区域114）中的体积膨胀。

一个或者多个实施例的效果可以是在电池的充电或者再次充电过程期间防止或者大大降低在电池电极中的裂化和/或破裂。

一个或者多个实施例的效果可以是在多个充电和放电周期，例如几十，几百或几千，或者甚至更多的充电和放电周期内防止或者大大降低在电池电极中的裂化和/或破裂。

一个或者多个实施例的一个方面可以是可以提供可具有长时间段地存储或保持被加载或插入到其中的的离子的能力的电池电极。

一个或者多个实施例的效果可以是在充电或者再次充电过程期间增强或者便于离子到电池电极的可能不太易于裂化和/或破裂的区域和/或表面（例如，诸如在图1中示出的电池100的阳极104的台112）中的插入。

一个或者多个实施例的效果可以是给电池充电（例如给电池完全地充电）所花费的时间的大大降低。换句话说，一个或者多个实施例的效果可以是充电时间的大大降低。

图3A和图3B示出图示出根据各种实施例的电池电极300的各种截面图。

如在图3A中的第一视图中示出的，电池电极300可以包括衬底310。衬底310可以包括被配置为面对离子载送电解质308的表面312a，312b，314a。电池电极300可以包括在表面312a，312b，314a的第一部分310a处的第一扩散率变化区域397，如在图3A中所示。表面312a，312b，314a可以进一步包括第二部分310b，其可以没有第一扩散率变化区域397，如在图3A中所示。

根据一个或者多个实施例，电池电极300可以在放电模式中用作阳极。换句话说，电池电极300可以被配置为是电池的负极板，所述负极板被配置为吸引由离子载送电解质308载送的带正电荷的离子和/或排斥由离子载送电解质308载送的带负电荷的离子。在其它实施例中，电池电极300可以在放电模式中用作阳极。换句话说，电池电极300可以被配置为是电池的正极板，所述正极板被配置为排斥由离子载送电解质308载送的带正电荷的离子和/或吸引由离子载送电解质308载送的带负电荷的离子。

在一个或者多个实施例中，第一扩散率变化区域397可以包括，或者可以是在衬底310内形成的区域。在一个或者多个实施例中，第一扩散率变化区域397可以包括，或者可以是衬底310的表面312a，312b，314a的一部分。在一个或者多个实施例中，在衬底310的表面312a，312b，314a的第一部分310a处的第一扩散率变化区域397可以已经通过将离子注入到衬底310中来被形成，并且可以例如延伸到衬底310中到一定深度。例如，第一扩散率变化区域397可以具有从衬底310的表面314a测量的厚度T1（如在图3A中所示）。

根据实施例，第一扩散率变化区域397可以被配置为降低由电解质308载送的离子到衬底310（例如到衬底310的在表面312a，312b，314a的第一部分310a下面的部分中）中的扩散。

根据实施例，第一扩散率变化区域397可以具有大于或者等于约1nm的厚度T1，例如大于或者等于约25nm，例如在从大约1nm到大约10μm的范围中，例如在从大约1nm到大约1μm的范围中，例如在从大约1nm到大约100nm的范围中，例如在从大约1nm到大约50nm的范围中，例如在从大约10nm到大约25nm的范围中，然而根据其它实施例其它值也可以是可能的。

根据实施例，衬底310可以包括半导体材料，或者可以由半导体材料构成，例如，诸如硅，然而包括复合半导体材料的其它半导体材料也可以是可能的。根据实施例，半导体材料可以从材料组中选择，该组由下述构成：硅，锗，氮化镓，砷化镓，和碳化硅，然而根据其它实施例其它材料也可以是可能的。

根据实施例，衬底310可以是掺杂衬底，例如，掺杂半导体衬底，例如，诸如掺杂硅衬底，掺杂锗衬底，掺杂氮化镓衬底，掺杂砷化镓衬底，或者掺杂碳化硅衬底，然而根据其它实施例其它掺杂衬底也可以是可能的。

在这一点上，术语“掺杂衬底”可以包括其中整个衬底310被掺杂的情况，以及其中仅衬底310的一部分（例如上部）被掺杂的情况。衬底310可以是p掺杂衬底（换句话说是掺杂有p型掺杂剂的衬底310）或者是n掺杂衬底（换句话说是掺杂有n型掺杂剂的衬底310）。根据实施例，用于掺杂衬底310的掺杂剂可以包括从材料组中选择的至少一种材料，或者由从材料组中选择的至少一种材料构成，该组由下述构成：硼，铝，镓，铟，锑，磷，砷，和锑，然而根据其它实施例其它材料也可以是可能的。作为实例，衬底310可以是掺杂有p型掺杂剂（例如硼）的硅衬底。通过另一实例，衬底310可以是掺杂有n型掺杂剂（例如磷，砷或者锑）的硅衬底。

根据实施例，衬底310可以包括这样的材料，或者由这样的材料构成：当被加载或插入有由电解质308载送的离子时，该材料可以改变其体积。根据实施例，衬底310可以包括这样的材料，或者由这样的材料构成：当由电解质308载送的离子扩散到衬底310中时，该材料可以增加体积。有时衬底310的材料的每单位体积的最大体积变化可以被称作衬底310的材料的最大膨胀度。当衬底310的材料被完全地加载或插入有由电解质308载送的离子，使得来自电解质308的另外的离子的接受也许不可能时（例如利用通过锂离子载送电解质载送的锂离子被完全锂化的硅衬底），衬底310的材料的最大膨胀度可以被测量。

根据实施例，衬底310可以包括这样的材料，或者可以由这样的材料构成：当被完全地加载有由电解质308载送的离子时，该材料可以具有大于或者等于约5%的最大膨胀度，例如大于或者等于约10%，例如大于或者等于约50%，例如大于或者等于约100%，例如大于或者等于约200%，例如大于或者等于约300%，例如在从约5%到约400%的范围中，例如，在从约10%到约400%的范围中，例如在从约50%到约400%的范围中，例如在从约100%到约400%的范围中，例如约300%，然而根据其它实施例其它最大膨胀度值也可以是可能的。

根据实施例，由电解质308载送的离子可以包括从材料组中选择的至少一种材料的离子，该组由下述构成：碱金属，碱土金属，硫族元素，和卤素，然而根据其它实施例其它材料也可以是可能的。

根据实施例，由电解质308载送的离子可以包括从材料组中选择的至少一种材料的离子，该组由下述构成：镁，钠，锂，钾，钙，氧，硫，氯，和氟，然而根据其它实施例其它材料也可以是可能的。载送锂离子的电解质308也可以归于锂离子载送电解质，镁离子载送电解质，钠离子载送电解质，钾离子载送电解质，钙离子载送电解质，氧离子载送电解质，硫离子载送电解质，氯离子载送电解质，和氟离子载送电解质中的至少一种，然而根据其它实施例其它离子载送电解质也可以是可能的。

在这一点上，电池电极300可以是锂离子电池的电极（例如阳极）（在下面也被称作锂离子电池电极）。类似地，电池电极300可以是镁离子电池，钠离子电池，钾离子电池，钙离子电池，氧离子电池，硫离子电池，氯离子电池，和/或氟离子电池的电极（例如阳极），然而根据其它实施例电池电极300也可以与其它类型的电池一起使用。

根据实施例，如上面提到的，衬底310可以是掺杂衬底，并且在衬底310的表面312a，312b，314a的第一部分310a处的第一扩散率变化区域397可以包括在掺杂衬底310中的相反掺杂区域，或者可以由在掺杂衬底310中的相反掺杂区域构成。根据实施例，在掺杂衬底310中的相反掺杂区域可以通过将离子（例如相反掺杂剂离子）注入到掺杂衬底310中来形成。在一个或者多个实施例中，相反掺杂区域可以通过将掺杂剂离子（例如相反掺杂剂离子）注入到掺杂衬底310中并且随后激活被注入的掺杂剂离子（例如热激活，例如通过加热，例如激光热加热）来形成。在一个或者多个实施例中，热激活可以允许被注入有掺杂剂离子（例如相反掺杂剂离子）的掺杂衬底310的区域的再结晶。在一个或者多个实施例中，相反掺杂区域可以通过将掺杂剂离子（例如相反掺杂剂离子）注入到掺杂衬底310中而不激活被注入的掺杂剂离子来形成。

在一个或者多个实施例中，术语“相反掺杂区域”可以包括或者可以指的是在衬底310中的区域，在该区域具有一种电导率类型的掺杂剂（例如p型掺杂剂）的衬底310的掺杂剂浓度可以至少基本上用相反电导率类型的掺杂剂（例如n型掺杂剂）补偿。例如，在一个或者多个实施例中，术语“相反掺杂区域”可以包括或者指的是在衬底310中的具有比衬底本身小的衬底的多数载流子浓度的区域。

例如，根据一个实施例，衬底310的多数载流子可以是空穴（例如，当衬底310被掺杂或者预掺杂有p型掺杂剂以提供p型掺杂衬底时）。根据该实施例，在衬底310中的相反掺杂区域可以具有比衬底310更小的空穴浓度。类似地，根据另一实施例，衬底310的多数载流子可以是电子（例如，当衬底310被掺杂或者预掺杂有n型掺杂剂以提供n型掺杂衬底时）。根据该实施例，在衬底310中的相反掺杂区域可以具有比衬底310更小的电子浓度。因此，在衬底310中的相反掺杂区域可以具有可与衬底310的固有材料特性不同的固有材料特性。

在一个或者多个实施例中，术语“相反掺杂区域”可以包括或者可以指的是在衬底310中的区域，在该区域具有一种电导率类型的掺杂剂的衬底310的掺杂剂浓度用相反电导率类型的掺杂剂过度掺杂。在这种情况下，在衬底310中的相反掺杂区域中的多数载流子的类型可以与衬底310的多数载流子的类型不同。例如，相反掺杂区域的多数载流子可以由空穴构成，而衬底310的多数载流子可以由电子构成，或者反之亦然。因此，在衬底310中的相反掺杂区域可以具有可与衬底310的固有材料特性不同的固有材料特性。

因此，根据实施例，衬底310可以是掺杂衬底，并且第一扩散率变化区域397可以包括在掺杂衬底310中的相反掺杂区域，或者可以由在掺杂衬底310中的相反掺杂区域构成。根据实施例，掺杂衬底310可以被掺杂有n型掺杂剂，并且在形成第一扩散率变化区域397的掺杂衬底310中的相反掺杂区域可以被掺杂有p型掺杂剂，或者反之亦然。

根据一个或者多个实施例，在掺杂衬底310中的相反掺杂区域可以充当对由电解质308（例如锂离子载送电解质）载送的离子（例如锂离子）到衬底310中的扩散的势垒（例如电势势垒和/或物理势垒和/或化学势垒（例如扩散势垒））。因此，在一个或者多个实施例中，在掺杂衬底310中的相反掺杂区域可以减少（例如降低和/或延迟）由电解质308载送的离子到衬底310中的扩散。因此，第一扩散率变化区域397可以被配置为充当在电池电极300（例如，电池的阳极，诸如锂离子电池的硅阳极）的表面314a处的扩散势垒和/或电势势垒。

根据实施例，衬底310可以包括基底区域314和从基底区域314延伸的至少一个突起312（例如在基底区域314上延伸和/或延伸到离子载送电解质308中），如在图3A中所示。基底区域314可以例如包括或者被配置为电池电极300的底板。被配置为面对离子载送电解质308的衬底310的表面312a，312b，314a可以包括下述，或者可以由下述构成：基底区域314的表面314a（例如基底区域314的顶部表面）和至少一个突起312的表面312a，312b。在一个或者多个实施例中，至少一个突起312的表面312a，312b可以包括如下，或者可以由下述构成：至少一个突起312的一个或者多个侧壁312b的表面和/或背对基底区域314的表面312a（例如至少一个突起312的顶部表面）。

根据实施例，至少一个突起312可以例如具有柱、台、金字塔、倒金字塔、截锥、或者倒截锥的形状，然而根据其它实施例其它形状也可以是可能的。

根据实施例，至少一个突起312沿着在图3A中示出的平面A-B的截面可以例如具有圆形形状，矩形形状，三角形形状，椭圆形形状，二次方形状，多边形形状，或者不规则形状，然而根据其它实施例其它形状也可以是可能的。

根据实施例，至少一个突起312的高度H可以大于或者等于约30μm，例如在从约30μm到约450μm的范围中，例如在从约30μm到约100μm的范围中，例如在从约35μm到约50μm的范围中，例如约35μm，然而根据其它实施例其它值也可以是可能的。

根据实施例，至少一个突起312的宽度W可以小于或者等于约500μm，例如小于或者等于约350μm，例如小于或者等于约150μm，例如小于或者等于约100μm，例如小于或者等于约70μm，例如约50μm，例如在从约1nm到约500μm的范围中，例如在从约1nm到约350μm的范围中，例如在从约1nm到约150μm的范围中，例如在从约1nm到约100μm的范围中，例如在从约1nm到约70μm的范围中，例如在从约1nm到约50μm的范围中，然而根据其它实施例其它值也可以是可能的。

在一个或者多个实施例中，衬底310可以包括多个突起312，如在图3A中所示（两个突起312被示出作为实例，然而在一些实施例中突起312的数目可以大于2，并且可以例如是几十，几百，或者几千，或者甚至更多个突起）。突起312可以全部具有相同的或者基本相同的宽度W和/或高度H。然而，可以是可能的是，多个突起312中的至少一个突起的宽度W和/或高度H可与该多个突起312中的至少一个其它突起的宽度W和/或高度H不同。

根据实施例，衬底310的表面312a，312b，314a的第一部分310a可以包括基底区域314的表面314a或者可以由基底区域314的表面314a构成，并且衬底310的表面312a，312b，314a的第二部分310b可以包括至少一个突起312的表面312a，312b，或者可以由至少一个突起312的表面312a，312b构成，例如，诸如，至少一个突起312的一个或者多个侧壁312b的表面和/或背对基底区域314的至少一个突起312的表面312a（如在图3A中示出的）。

如上面所描述的，第一扩散率变化区域397可以是在被配置为面对离子载送电解质308（例如锂离子载送电解质）的衬底310的表面312a，312b，314a的第一部分310a处。因此，根据实施例，第一扩散率变化区域397可以是在基底区域314的表面314a处，并且至少一个突起312的表面可以没有第一扩散率变化区域397（例如至少一个突起312的一个或者多个侧壁312b的表面和/或背对基底区域314的表面312a可以没有第一扩散率变化区域397，如在图3A中示出的）。例如，第一扩散率变化区域397可以在电池电极的底板的表面处（例如电池电极300的基底区域314的表面314a）。

根据实施例，在基底区域314的表面314a处的第一扩散率变化区域397可以被配置为减少（例如降低和/或延迟）由电解质308载送的离子到衬底310中（例如到衬底310的在基底区域314的表面314a下面的部分中）的扩散。用作说明地，第一扩散率变化区域397可以充当对由电解质308载送的离子到衬底310中扩散的扩散势垒和/或电势势垒。

根据实施例，在基底区域314的表面314a处的第一扩散率变化区域397的作用可以是防止或者大大地减少在电池的充电和/或再次充电过程和/或放电期间或者之后在电池电极300中的破裂和/或裂化。

根据实施例，在基底区域314的表面314a处的第一扩散率变化区域397的作用可以是防止或者大大地减少在充电或再次充电过程期间来自电解质308的离子到电池电极300的可易于裂化和/或破裂的区域和/或表面（例如，诸如电池电极300的衬底310的基底区域314）中的扩散。

根据实施例，在基底区域314的表面314a处的第一扩散率变化区域397的作用可以是可以防止或者大大地减少在充电或再次充电过程期间离子到电池电极300的可易于裂化和/或破裂的区域和/或表面（例如，诸如衬底310的基底区域314）中的插入。

根据实施例，在基底区域314的表面314a处的第一扩散率变化区域397的作用可以是在充电或再次充电过程期间大大地减少在电池电极300的可易于裂化和/或破裂的区域和/或表面中（例如，诸如衬底310的基底区域314）中的体积膨胀。

根据实施例，在基底区域314的表面314a处的第一扩散率变化区域397的作用可以是在多个充电和放电周期内防止或者大大地减少在电池电极300中的裂化和/或破裂。

根据实施例，在基底区域314的表面314a处的第一扩散率变化区域397可有助于提供具有长时间段地存储或保持被加载或者插入到其中的离子的能力的电池电极300。

如在图3B中的第二视图中所示，可以利用在基底区域314的表面314a处的第一扩散率变化区域397来防止或者大大地减少在电池的充电或者再次充电期间在电池电极300中的破裂和/或裂化。可以通过第一扩散率变化区域397防止由电解质308载送的离子扩散到衬底310的基底区域314中，同时来自电解质308的离子到衬底310的至少一个突起312中的向内扩散可以以不受阻的方式继续进行。如在图3B中示出的，这可以防止或者大大地减少在基底区域314中的电池电极300的体积膨胀。用作说明地，在一个或者多个实施例中，通过第一扩散率变化区域397的扩散势垒和/或电势势垒的积累可以防止或者大大地减少在电池电极300（例如硅电池电极）的基底区域314（例如底板）中离子（例如锂离子）的存储。根据一个或者多个实施例，可例如通过离子注入形成的第一扩散率变化区域397在充电和/或放电周期期间可以对分层是鲁棒的，由于被注入的第一扩散率变化区域397的固有材料特性。

图4A和图4B示出图示出根据各种实施例的电池电极400的各种截面图。

在图4A和图4B中的与在图3A和图3B中相同的参考符号表示与在图3A和图3B中相同的或者相似的元件。因此，那些元件将不再次在这里被详细地描述；对上面的描述进行参考。在下面描述在图4A和图3A之间的区别。

在电池电极400中，第一扩散率变化区域497可以是在被配置为面对离子载送电解质308（例如锂离子载送电解质）的衬底310的表面312a，312b，314a的第一部分410a处，而衬底310的表面312a，312b，314a的第二部分410b可以没有第一扩散率变化区域497。如在图4A中所示，衬底310的表面312a，312b，314a的第一部分410a可以包括至少一个突起312的表面312a，312b，或者可以由至少一个突起312的表面312a，312b构成，例如，诸如至少一个突起312的一个或者多个侧壁312b的表面和/或背对基底区域314的表面312a，同时衬底310的表面312a，312b，314a的第二部分410b可以包括基底区域314的表面314a，或者可以由基底区域314的表面314a构成，例如，诸如基底区域314的顶部表面（如在图4A中所示）。

根据实施例，第一扩散率变化区域497可以在至少一个突起312的表面312a，312b（例如至少一个突起312的一个或多个侧壁312b的表面和背对基底区域314的表面312a）处，并且基底区域314的表面314a（例如基底区域314的顶部表面）可以没有第一扩散率变化区域497，如在图4A中所示。

根据实施例，第一扩散率变化区域497可以被配置为增强（例如增加和/或便于）由电解质308载送的离子到衬底310中（例如到至少一个突起312中）的扩散。例如，第一扩散率变化区域497可以充当扩散增强器和/或可以具有可增加和/或便于由电解质308载送的离子到衬底310中的扩散的固有电势。换句话说，第一扩散率变化区域497可以具有扩散增强作用和/或可以积累可增大扩散过程的固有电势。

根据实施例，第一扩散率变化区域497可以包括，或者可以是在衬底310中的非晶区域。根据实施例，在衬底310中的非晶区域可以通过将离子（例如质子，掺杂剂离子，相反掺杂剂离子）注入到衬底310中形成。

在一个或者多个实施例中，衬底310（例如掺杂的或未掺杂的半导体衬底，例如包括硅或其它半导体材料或者由硅或其它半导体材料构成）可以包括这样的材料，或者可以由这样的材料构成：该材料具有规则晶体结构或者作为晶体特征的长程晶格有序性（例如硅晶体，锗晶体，氮化镓晶体，砷化镓晶体，碳化硅晶体中的任何一个的规则晶体结构）。

根据实施例，在衬底310中的非晶区域可以是在衬底310中的可具有非晶结构（例如具有不规则晶体结构的结构或者没有任何晶体的长程晶格有序性特征的结构）的区域。作为实例，非晶区域可以包括，或者可以具有不规则玻璃结构。

根据实施例，非晶区域可以便于来自电解质308的离子到衬底310中的扩散，例如到至少一个突起312中的扩散。因此，在一个或多个实施例中，在衬底310中的非晶区域可以被配置为增强（例如增加和/或便于）由电解质308载送的离子到衬底310中的扩散。例如，在衬底310中的非晶区域可以充当扩散增强器和/或可以具有可增加和/或便于由电解质308载送的离子到衬底310中的扩散的固有电势。

根据实施例，第一扩散率变化区域497的厚度可以是在从约1nm到约10μm的范围中，例如在从约1nm到约1μm的范围中，例如在从约1nm到约100nm的范围中，例如在从约1nm到约50nm的范围中，例如在从约10nm到约25nm的范围中，然而根据其它实施例其它值也可以是可能的。

根据实施例，在至少一个突起312的表面312a，312b处的第一扩散率变化区域497的作用可以是增强或者便于在充电或者再次充电过程期间离子到电池电极400的可能不太易于裂化和/或破裂的区域和/或表面（例如，诸如衬底310的至少一个突起312）中的插入。

根据实施例，在至少一个突起312的表面312a，312b处的第一扩散率变化区域497的作用可以是与来自电解质308的每单位时间的离子到电池电极400的其它区域（例如基底区域314）中存储或者插入相比，来自电解质308的每单位时间更多的离子到电池电极400的至少一个突起312中存储或者插入。

根据实施例，在至少一个突起312的表面312a，312b处的第一扩散率变化区域497可以具有渐变厚度（如在图4A中所示）。根据实施例，渐变厚度可以具有线性轮廓（如在图4A中所示），然而根据其它实施例其它厚度轮廓也可以是可能的。

根据实施例，在至少一个突起312的表面312a，312b处的第一扩散率变化区域497的渐变厚度可以从至少一个突起312的最底部402增加到背对基底区域314的至少一个突起312的表面312a（例如至少一个突起312的顶部表面）。例如，在至少一个突起312的可能能够适应或者承受更大体积膨胀的区域中（例如至少一个突起312的更接近背对基底区域314的表面312a的区域），第一扩散率变化区域497可以具有比在至少一个突起312的可能仅能够适应或者承受较小体积膨胀的区域（例如更接近至少一个突起312的最底部402的区域）中更大的厚度。

根据实施例，在至少一个突起312的表面312a，312b处的第一扩散率变化区域497的渐变厚度的作用可以是从背对基底区域314的至少一个突起312的表面312a到至少一个突起312的最底部402的扩散增强作用的平稳渐弱。因此，第一扩散率变化区域497的渐变厚度的作用可以是可以防止和/或大大地减少在至少一个突起312的一些部分中（例如在至少一个突起312的最底部402处）的破裂和/或裂化。

如在图4B中的第二视图中示出的，在充电或者再次充电过程期间离子可以被存储和/或保持在电池电极400的可能不太易于裂化和/或破裂的区域和/或表面中（例如，诸如衬底310的至少一个突起312）中。例如，在电池电极的显著结构（例如至少一个突起312）处的第一扩散率变化区域497可以充当扩散增强器和/或具有固有电势势垒的区域，其可以防止或者大大地减少在电池电极300（例如硅电池电极）的基底区域314（例如底板）中离子（例如锂离子）的存储。

图5示出图示出根据各种实施例的电池电极500的截面图。

在图5中的与在图3A和图3B中相同的参考符号表示与在图3A和图3B中相同或者相似的元件。因此，那些元件将不再次在这里被详细地描述；对上面的描述进行参考。在图5和图3A之间的区别在下面被描述。

根据实施例，电池电极500可以包括在衬底310的表面312a，312b，314的第一部分510a处的第一扩散率变化区域597，和在衬底310的表面312a，312b，314的第二部分510b处的第二扩散率变化区域599。根据实施例，衬底310的表面312a，312b，314的第一部分510a可以包括基底区域314的表面314a，或者可以由基底区域314的表面314a构成，并且衬底310的表面312a，312b，314的第二部分510b可以包括至少一个突起312的表面312a，312b，或者可以由至少一个突起312的表面312a，312b构成。因此，在一个或者多个实施例中，第一扩散率变化区域597可以在基底区域314的表面314a处，并且第二扩散率变化区域599可以是在至少一个突起312的表面312a，312b处，如在图5中所示的。

在一个或者多个实施例中，第一扩散率变化区域597可以类似于在图3A中示出的第一扩散率变化区域397那样配置，并且可以例如被配置为减少（例如降低和/或延迟）由电解质308载送的离子到衬底310中（例如到基底区域314中）的扩散。

例如，在一个或者多个实施例中，衬底310可以是掺杂衬底，并且第一扩散率变化区域597可以包括或者可以是在掺杂衬底310中的相反掺杂区域并且可以被配置成充当对由电解质308（例如锂离子载送电解质）载送的离子（例如锂离子）到衬底310中的扩散的势垒（例如电势势垒和/或物理势垒（例如扩散势垒）），类似于如上面结合图3A和图3B描述的第一扩散率变化区域397。

在一个或者多个实施例中，第二扩散率变化区域599可以类似于在图4A中示出的第一扩散率变化区域497那样配置，并且可以例如被配置为增强（例如增加和/或便于）由电解质308载送的离子到衬底310中（例如到至少一个突起312中）的扩散。

例如，在一个或者多个实施例中，第二扩散率变化区域599可以包括或者可以是在衬底310（例如掺杂或者未掺杂的半导体衬底）中的非晶区域并且可以被配置为增强（例如增加和/或便于）由电解质308载送的离子到衬底310中（例如到至少一个突起312中）的扩散，类似于如上面结合图4A和图4B描述的第一扩散率变化区域497。

因此，在图5中示出的电池电极500可以组合在图3A和图3B中示出的电池电极300的一个或者多个作用，其中在图4A和图4B中示出电池电极400的一个或者多个作用。

图6示出图示出根据各种实施例的电池电极600的截面图。

在图6中的与在图3A中相同的参考符号表示与在图3A中相同或者相似的元件。因此，那些元件将不再次在这里被详细地描述；对上面的描述进行参考。在图3A和图6之间的区别在下面被描述。

电池电极600可以包括在衬底310的表面312a，312b，314a的第一部分610a处的第一扩散率变化区域697。第一扩散率变化区域697可以被设置在衬底310的表面312a，312b，314a的第一部分610a上，如在图6中所示。根据实施例，衬底310的表面312a，312b，314a的第一部分610a可以包括基底区域314的表面314a，或者可以由基底区域314的表面314a构成（如在图6中所示）。根据一个或者多个实施例，第一扩散率变化区域697可以包括或者可以是第一扩散率变化层。

根据一个或者多个实施例，第一扩散率变化区域697可以包括，或者可以是聚合物层，或者类聚合物层。根据实施例，在衬底310的表面312a，312b，314a的第一部分610a处的第一扩散率变化区域697可以包括抗蚀剂材料，或者可以由抗蚀剂材料构成（例如光致抗蚀剂，酰亚胺材料，聚酰亚胺材料，环氧树脂材料）。

根据其它实施例，第一扩散率变化区域697可以包括金属或金属合金，或者可以由金属或金属合金构成。根据实施例，金属可以包括从金属组中选择的至少一种金属，该组由下述构成：铜，镍，钴，铁，锰，铬，钒，钛，铑，钌，钼，铌，锆，铱，锇，铼，钨，钽和铪，或者包括前述金属中的至少一种的合金。

根据实施例，第一扩散率变化区域697可以充当对由电解质308（例如锂离子载送电解质）载送的离子（例如锂离子）到衬底310中的扩散的势垒（例如物理势垒（例如，诸如扩散势垒））。换句话说，第一扩散率变化区域697可以被配置为减少（例如降低和/或延迟）由电解质308（例如锂离子载送的电解质）载送的离子（例如锂离子）到衬底310（例如半导体衬底，例如未掺杂或者掺杂的硅衬底）中的扩散。

在一个或者多个实施例中，第一扩散率变化区域697可以通过在整个衬底310（例如晶片）上沉积抗蚀剂层（例如光致抗蚀剂或类聚合物层）来形成。在沉积之后，抗蚀剂层可以通过凹进处理被构造以产生第一扩散率变化区域697。第一扩散率变化区域697可以用作抵抗由电解质载送的离子（例如锂离子）的扩散势垒或者扩散减少层，使得可以防止或者大大地减少衬底310（例如硅衬底）的基底区域314的裂化和/或破裂。

各种实施例可以提供用于制作电池电极的方法。

图7示出根据各种实施例的用于制作电池电极的方法700。

根据实施例，用于制作电池电极的方法700可以被用来制作阳极。根据实施例，用于制作电池电极的方法700可以被用来制作阴极。

方法700可以包括提供具有表面的衬底，该表面被配置为面对离子载送电解质（在702中）；并且在衬底的表面的第一部分处形成第一扩散率变化区域（在704中）。表面的第二部分可以保持没有第一扩散率变化区域。第一扩散率变化区域可以被配置为改变由电解质载送的离子到衬底中的扩散。

根据实施例，第一扩散率变化区域可以被配置为减少由电解质载送的离子到衬底中的扩散。根据另一实施例，第一扩散率变化区域可以被配置为增强由电解质载送的离子到衬底中的扩散。

根据实施例，衬底可以是掺杂衬底（包括例如p掺杂半导体材料或n掺杂半导体材料，或者由p掺杂半导体材料或n掺杂半导体材料构成）。在该实施例中，在衬底的表面的第一部分处形成第一扩散率变化区域（在704中）可以包括在掺杂衬底中形成相反掺杂区域。根据实施例，在掺杂衬底中形成相反掺杂区域可以包括将相反掺杂离子注入到掺杂衬底中并且在注入相反掺杂离子之后将衬底退火。

在一个或者多个实施例中，方法700可以进一步包括在衬底的表面的第二部分处形成第二扩散率变化区域（在706中）。根据实施例，在衬底的表面的第一部分处形成的第一扩散率变化区域（在704中）可以被配置为减少（例如降低和/或延迟）由电解质载送的离子到衬底中的扩散，并且在衬底的表面的第二部分处形成的第二扩散率变化区域（在706中）可以被配置为增强（例如增加和/或便于）由电解质载送的离子到衬底中的扩散。

电池电极，或者电池电极的一个或者多个部分，可以按照本文描述的一个或者多个实施例被进一步配置，例如本文上面结合图3A至图6描述的一个或者多个实施例。

图8A至图8G示出图示出根据各种实施例的用于制作电池电极的方法的各种截面图并且可以例如被用来制作在图4A中示出的电池电极400。

在图8A至图8G中的与在图4A中相同的参考符号表示与在图4A中相同或者相似的元件。因此，那些元件将不再次在这里被详细地描述；对上面的描述进行参考。

用于制作电池电极的方法可以包括在衬底310的第一部分410a处形成第一扩散率变化区域497之前将衬底310图案化，如在图8A至8D中所示。在一个或多个实施例中，衬底310可以是掺杂衬底（例如掺杂半导体衬底，例如掺杂硅衬底）。

如在图8A中的视图800中所示，将衬底310图案化可以包括在衬底310的表面804（例如顶部表面）上形成掩模层802，例如抗蚀剂层（例如光致抗蚀剂层）或者硬掩模（例如氮化硅层）。在衬底310的表面804上形成掩模层802（例如抗蚀剂层，例如光致抗蚀剂层）可以例如使用沉积工艺，例如，诸如化学气相沉积（CVD）工艺，低压CVD（LPCVD）工艺，等离子体增强化学气相沉积（PECVD）工艺，高密度等离子体化学气相沉积（HDP-CVD）工艺，物理气相沉积（PVD）工艺，溅射工艺，和旋涂工艺，或者在本领域中如此类可被知晓的其它合适的沉积工艺中的至少一种来执行。

如在图8B中的视图801中所示，将衬底310图案化可以进一步包括将掩模层802图案化（由箭头806表示）以从衬底310的表面804去除掩模层802的一部分以形成图案化掩模层808。将掩模层802图案化（由箭头806表示）可以利用蚀刻工艺，例如，诸如湿法蚀刻工艺或干法蚀刻工艺（例如等离子体蚀刻工艺），或者（例如在抗蚀剂层的情况下）利用包括曝光，显影，和脱胶的光刻工艺，或者利用在本领域中如此类可被知晓的其它合适的工艺来执行。

如在图8C中的视图803中所示，将衬底310图案化可以进一步包括使用图案化掩模层808作为蚀刻掩模来蚀刻衬底310（由箭头810表示）。可以使用蚀刻工艺，例如，诸如湿法蚀刻工艺或者干法蚀刻工艺，例如等离子体蚀刻工艺（例如博世（Bosch）蚀刻工艺）或在本领域中如此类可被知晓的其它合适的蚀刻工艺来执行蚀刻衬底310。蚀刻衬底310可以从衬底310形成至少一个突起312（例如台），诸如在一些实施例中的多个突起，和基底区域314（例如底板）。基底区域314可以具有表面314a，并且至少一个突起312可以具有表面312a，312b，包括例如背对基底区域314的表面312a（例如顶部表面）和一个或者多个侧壁312b。

如在图8D中的视图805中示出的，将衬底310图案化可以进一步包括在形成衬底310的至少一个突起312和基底区域314之后，从至少一个突起312的表面312a（例如顶部表面）去除图案化掩模层808（例如图案化的光致抗蚀剂）。在蚀刻衬底310之后可以使用蚀刻工艺，例如湿法蚀刻工艺，干法蚀刻工艺，等离子体蚀刻工艺，或在本领域中如此类可被知晓的其它合适的蚀刻工艺中的至少一种来执行去除图案化掩模层808。

用作说明地，图8D示出包括基底区域314和至少一个突起312的图案化衬底310，其中至少一个突起312的表面312a，312b可以构成图案化衬底310的表面的第一部分410a，并且基底区域314的表面314a可以构成图案化衬底310的表面的第二部分410b。

用于制作电池电极的方法可以进一步包括在图案化衬底310的表面的第一部分410a处形成第一扩散率变化区域497。根据实施例，在表面的第一部分410a处形成第一扩散率变化区域497可以包括在至少一个突起312的表面312a，312b处，例如，在一个或者多个侧壁312b和/或背对基底区域314的表面312a（例如至少一个突起312的顶部表面）处形成第一扩散率变化区域497。

如在图8E中的视图807中所示，在至少一个突起312的表面312a，312b处形成第一扩散率变化区域497可以包括在将衬底310图案化之后，在基底区域314的表面314a上形成（例如利用沉积工艺）掩模层812（例如，抗蚀剂层）。在一个或多个实施例中，掩模层812可以是凹进的掩模层（如在图8E中所示），其可被用来掩蔽衬底310（例如硅衬底）的基底区域314（例如底板）。

在一个或者多个实施例中，在基底区域314的表面314a上沉积掩模层812可以使用沉积工艺例如，诸如化学气相沉积（CVD）工艺，低压CVD（LPCVD）工艺，等离子体增强化学气相沉积（PECVD）工艺，高密度等离子体化学气相沉积（HDP-CVD）工艺，物理气相沉积（PVD）工艺，溅射工艺，和旋涂工艺，或者在本领域中如此类可被知晓的其它合适的沉积工艺中的至少一种来执行。

如在图8F中的视图809中所示，在至少一个突起312的表面312a，312b处形成第一扩散率变化区域497可以包括使用掩模层812作为注入掩模，将离子注入到至少一个突起312中，例如到至少一个突起312的表面312a，312b中（由箭头814表示）。因此，衬底310的显著部分（例如至少一个突起312）可以被注入有离子，同时衬底310的凹进区域（例如由掩模层812覆盖的基底区域314的表面314a）不被注入有离子。

根据实施例，衬底310可以是掺杂衬底并且将离子注入到至少一个突起312中可以包括注入相反掺杂离子。例如，根据实施例，将离子注入到至少一个突起312中可以包括将p型相反掺杂离子注入到n型掺杂衬底310中，或者反之亦然。根据实施例，相反掺杂离子可以包括，或者可以是下面材料中的至少一种的离子：硼，铝，镓，铟，锑，磷，砷，和锑，然而根据其它实施例其它材料也可以是可能的。作为实例，衬底310可以是掺杂有p型掺杂剂，例如硼的硅衬底，并且被注入到至少一个突起312中的相反掺杂离子可以是n型掺杂剂离子，例如磷，砷或者锑离子。

根据另一实施例，将离子注入到至少一个突起312中可以包括将质子注入到至少一个突起312中（例如，利用高能质子注入工艺）。

根据一个或者多个实施例，将离子注入到至少一个突起312中可以在衬底310的至少一个突起312中形成非晶区域。根据一个或者多个实施例，将离子注入到至少一个突起312中可以破坏在至少一个突起312的表面312a，312b中的晶格结构，因而形成非晶区域。如上面描述的，非晶区域可以增强（例如增加和/或便于）由电解质308（例如锂离子载送电解质）载送的离子到衬底310中的扩散。因此，通过将离子注入到衬底310中（例如到衬底310的至少一个突起312中）来形成的第一扩散率变化区域497可以被配置为增强（例如增加和/或便于）由电解质308（例如锂离子载送电解质）载送的离子到衬底310中，例如到衬底310的至少一个突起312中的扩散。

根据实施例，将离子注入到衬底310中（例如到衬底310的至少一个突起312中）可以包括倾斜注入（如在图8F中由箭头814示出的）。术语“倾斜注入”可以例如包括或者指的是以相对于表面法线的非零注入角度，例如小于或等于约80°，例如在从约10°到约80°的范围中的角度，例如约15°，或约30°，或约45°，或约60°的角度来实施的注入，然而其它注入角度也可以是可能的。根据实施例，倾斜注入到至少一个突起312（例如台）的侧壁312b中可以在侧壁312b处形成具有渐变厚度的非晶区域。非晶区域的渐变厚度可以例如用来平稳地使扩散增强作用渐弱，如上面结合图4A和4B描述的。

根据实施例，用于制作电池电极的方法可以进一步包括在将离子注入到至少一个突起312中之后去除掩模层812（例如利用标准抗蚀剂去除工艺）（如在图8G中的视图811中示出的）。

图9A至图9E示出图示出根据各种实施例的用于制作电池电极的方法的各种截面图并且可以例如被用来制作在图3A中示出的电池电极300。

在某种程度上，该方法与上面结合图8A至图8G描述的方法相似。具体地，在图9A至图9E中的与在图3A中和在图8A至图8G中相同的参考符号表示与在图3A中和在图8A至图8G中相同或者相似的元件。因此，那些元件将不再次在这里被详细地描述；对上面的描述进行参考。具体地，该方法可以包括在衬底310的第一部分310a处形成第一扩散率变化区域397之前将衬底310图案化，如在图9A至图9C中所示。在一个或者多个实施例中，衬底310可以是掺杂衬底（例如掺杂半导体衬底，例如掺杂硅衬底）。

图9A示出图示出衬底310的图案化的视图900。根据实施例，将衬底310图案化可以包括在被配置为面对离子载送电解质（例如在图3A中示出的电解质308）的衬底310的表面804上形成掩模层802（例如抗蚀剂层，例如光致抗蚀剂层）。上面关于在图8A中示出的掩模层802和衬底310描述的更多特征可以同样地适用于在图9A中示出的掩模层802和衬底310。

如在图9B中的视图901中示出的，将衬底310图案化可以进一步包括将掩模层802图案化（由箭头806表示）以从衬底310的表面804去除掩模层802的一部分以形成图案化掩模层808。上面关于在图8B中示出的图案化掩模层808描述的更多特征可以同样地适用于在图9B中示出的图案化掩模层808。

如在图9C中的视图903中示出的，将衬底310图案化可以进一步包括使用图案化掩模层808作为蚀刻掩模来蚀刻衬底310（由箭头810表示）。上面关于在图8C中示出的蚀刻衬底310（由箭头810表示）描述的更多特征可以同样地适用于在图9C中示出的蚀刻衬底310（由箭头810表示）。蚀刻衬底310可以从衬底310形成至少一个突起312（例如台），例如在一些实施例中的多个突起，和基底区域314（例如底板）。基底区域314可以具有表面314a，并且至少一个突起可以具有表面312a，312b，包括例如背对基底区域314的表面312a（例如顶部表面）和一个或者多个侧壁312b。

用作说明地，图9C示出包括基底区域314和至少一个突起312的图案化衬底310，其中基底区域314的表面314a可以构成图案化衬底310的表面的第一部分310a，并且至少一个突起312的表面312a，312b可以构成图案化衬底310的表面的第二部分310b。

用于制作电池电极的方法可以进一步包括在图案化衬底310的表面的第一部分310a处形成第一扩散率变化区域397。根据实施例，在表面312a，312b，314a的第一部分310a处形成第一扩散率变化区域397可以包括在衬底310的基底区域314的表面314a处形成第一扩散率变化区域397，或者可以由在衬底310的基底区域314的表面314a处形成第一扩散率变化区域397构成。

如在图9D中的视图905中所示，在基底区域314的表面314a处形成第一扩散率变化区域397可以包括将离子（例如掺杂剂离子，诸如n型掺杂剂，p型掺杂剂，或者相反掺杂剂离子）注入（由箭头902表示）到衬底310的基底区域314中。根据实施例，图案化掩模层808可以被用作注入掩模以允许离子被注入到衬底310的基底区域314中，并且没有到衬底310的至少一个突起312的表面312a，312b中。例如，离子注入（由箭头902表示）在通过将图案化掩模层808用作注入掩模来将衬底图案化（例如表面结构蚀刻）之后可以直接地接着进行。因此，可以保护至少一个突起312（例如台）的表面312a（例如顶部表面）免受离子注入影响。

根据实施例，在离子注入中使用的离子可以包括，或者可以是下面材料中的至少一种的离子：硼，铝，镓，铟，锑，磷，砷，和锑，然而根据其它实施例其它材料也可以是可能的。作为实例，衬底310可以是掺杂有p型掺杂剂，例如硼的硅衬底，并且被注入到基底区域314中的离子可以是n型相反掺杂离子，例如磷，砷或者锑离子。

根据实施例，在衬底310的基底区域314处形成第一扩散率变化区域397可以包括在将离子注入到基底区域314之后去除图案化掩模层808（例如利用标准脱胶工艺）（如在图9E中的视图907中示出的）。

根据实施例，在衬底310的基底区域314处形成第一扩散率变化区域397可以进一步包括在将离子注入到衬底310的基底区域314中之后将衬底310退火。根据实施例，在注入离子之后将衬底310退火可以引起被注入的离子对来自电解质（例如锂离子载送电解质）的离子（例如锂离子）到衬底310的基底区域314中的扩散形成电势势垒或者扩散势垒。根据实施例，在注入离子之后将衬底310退火可以修复由将离子注入到衬底310的基底区域314中引起的对基底区域314的表面314a中的晶格结构的破坏，因而对离子的扩散形成电势势垒或者扩散势垒。

图10A至图10H示出图示出根据各种实施例的用于制作电池电极的方法的各种截面图。

在某种程度上，该方法类似于上面结合图9A至图9D描述的方法并且可以，例如被用来制作在图5中示出的电池电极500。具体地，在图10A至图10H中的与在图5中和在图9A至图9E中相同的参考符号表示与在图5中和在图9A至图9e中相同或者相似的元件。因此，那些元件将不再次在这里被详细地描述；对上面的描述进行参考。具体地，该方法可以包括在衬底310的第一部分510a处形成第一扩散率变化区域597之前将衬底310（例如掺杂衬底，例如掺杂半导体衬底，例如掺杂硅衬底）图案化并且在衬底310的第二部分510b处形成第二扩散率变化区域599。

图10A示出图示出衬底310的图案化的视图1000。根据实施例，将衬底310图案化可以包括在被配置为面对离子载送电解质（例如在图5中示出的电解质308）的衬底310的表面804上沉积掩模层802（例如抗蚀剂层，例如光致抗蚀剂层）。上面关于在图9A中示出的掩模层802和衬底310描述的更多特征可以同样地适用于在图10A中示出的掩模层802和衬底310。

如在图10B中的视图1001中示出的，将衬底310图案化可以进一步包括将掩模层802图案化（由箭头806表示）以从衬底310的表面804去除掩模层802的一部分以形成图案化掩模层808。上面关于在图9B中示出的图案化掩模层808描述的更多特征可以同样地适用于在图10B中示出的图案化掩模层808。

如在图10C中的视图1003中所示，将衬底310图案化可以进一步包括将图案化掩模层808用作蚀刻掩模来蚀刻衬底310（由箭头810表示）。上面关于在图9C中示出的蚀刻衬底310（由箭头810表示）描述的更多特征可以同样地适用于在图10C中示出的蚀刻衬底310（由箭头810表示）。蚀刻衬底310可以从衬底310形成至少一个突起312（例如台），例如在一些实施例中的多个突起，和基底区域314（例如底板）。基底区域314可以具有表面314a，并且至少一个突起可以具有表面312a，312b，包括例如背对基底区域314的表面312a（例如顶部表面）和一个或者多个侧壁312b。

用作说明地，图10C示出包括基底区域314和至少一个突起312的图案化衬底310，其中基底区域314的表面314a可以构成图案化衬底310的表面的第一部分510a，并且至少一个突起312的表面312a，312b可以构成图案化衬底310的表面的第二部分510b。

用于制作电池电极的方法可以进一步包括在衬底310的表面的第一部分510a处形成第一扩散率变化区域597，并且在衬底310的表面的第二部分510b处形成第二扩散率变化区域599。根据实施例，在衬底310的表面的第一部分510a处形成第一扩散率变化区域597可以包括在衬底310的基底区域314的表面314a处形成第一扩散率变化区域597，或者可以由在衬底310的基底区域314的表面314a处形成第一扩散率变化区域597构成，并且在衬底310的表面的第二部分510b处形成第二扩散率变化区域599可以包括在至少一个突起312的表面312a，312b处（例如在一个或者多个侧壁312b和/或背对基底区域314的表面312a（例如至少一个突起312的顶部表面）处）形成第二扩散率变化区域599，或者可以由在至少一个突起312的表面312a，312b处（例如在一个或者多个侧壁312b和/或背对基底区域314的表面312a（例如至少一个突起312的顶部表面）处）形成第二扩散率变化区域599构成。

如在图10D中的视图1005中所示，在衬底310的表面的第一部分510a处（例如在基底区域314的表面314a处）形成第一扩散率变化区域597可以包括将离子（例如掺杂剂离子，诸如n型掺杂剂，或者p型掺杂剂，或者相反掺杂剂离子）注入（由箭头902表示）到衬底310的基底区域314中。根据实施例，图案化掩模层808可以被用作注入掩模以允许离子被注入到衬底310的基底区域314中，并且没有被注入到衬底310的至少一个突起312的表面312a，312b中。上面关于图9D中将离子注入到衬底的基底区域314中（由箭头902表示）描述的更多特征可以同样地适用于在图10D中示出的将离子注入到衬底的基底区域314中（由箭头902表示）。

如在图10E中的视图1007中所示的，图案化掩模层808可以在将离子（例如掺杂剂离子，诸如n型掺杂剂，或者p型掺杂剂，或者相反掺杂剂离子）注入到衬底310的基底区域314中之后例如利用蚀刻，诸如使用标准脱胶工艺被去除。

根据实施例，形成第一扩散率变化区域597可以进一步包括在将离子（例如掺杂剂离子，诸如n型掺杂剂，或者p型掺杂剂，或者相反掺杂剂离子）注入到衬底310的基底区域314中之后，例如在已经去除图案化掩模层808之后将衬底310退火。根据实施例，将衬底310退火可以对来自电解质（例如锂离子载送电解质）的离子（例如锂离子）到衬底310的基底区域314中的扩散形成电势势垒或者扩散势垒。

如在图10F中的视图1009中所示，在衬底310的表面的第二部分510b处,例如在至少一个突起312的表面312a，312b处形成第二扩散率变化区域599可以包括在基底区域314的表面314a上形成掩模层1002。在基底区域314的表面314a上形成的掩模层1002可以被形成在第一扩散率变化区域597上。上面关于在图8E中示出的掩模层812描述的更多特征可以同样地适用于在图10F中示出的掩模层1002。

如在图10G中的视图1011中所示，在衬底310的表面的第二部分510b处,例如在至少一个突起312的表面312a，312b处形成第二扩散率变化区域599可以包括使用掩模层1002作为注入掩模来将离子（例如掺杂剂离子，诸如n型掺杂剂，或者p型掺杂剂，或者相反掺杂剂离子）注入到至少一个突起312中。上面关于图8F中将离子注入到至少一个突起312中（由箭头814表示）描述的更多特征可以同样地适用于在图10G中示出的将离子注入到至少一个突起312中（由箭头814表示）。

根据一个或者多个实施例，在衬底310的表面的第一部分510a处,例如在基底区域314的表面314a处形成的第一扩散率变化区域597可以被配置为减少（例如降低和/或延迟）由电解质308（例如锂离子载送电解质）载送的离子到衬底310中的扩散，并且在衬底310的表面的第二部分510b处,例如在至少一个突起312的表面312a，312b处形成的第二扩散率变化区域599可以被配置为增强（例如增加和/或便于）由电解质308（例如锂离子载送电解质）载送的离子到衬底310中的扩散。

根据实施例，衬底310可以是掺杂衬底，并且在衬底310的表面的第一部分510a处,例如在基底区域314的表面314a处的第一扩散率变化区域597可以包括在掺杂衬底310中的相反掺杂区域，或者可以由在掺杂衬底310中的相反掺杂区域构成，并且在衬底310的表面的第二部分510b处,例如在至少一个突起312的表面312a，312b处的第二扩散率变化区域599可以包括在掺杂衬底310中的非晶区域，或者可以由在掺杂衬底310中的非晶区域构成。根据一个或者多个实施例，在衬底310中形成相反掺杂区域可以包括将离子注入到衬底310中并且随后将衬底310退火，同时在衬底310中形成非晶区域可以包括在没有随后退火的情况下将离子注入到衬底310中。

根据实施例，掩模层1002可以在将离子（例如掺杂剂离子，诸如n型掺杂剂，或者p型掺杂剂，或者相反掺杂剂离子，或者质子）注入到至少一个突起312中之后被去除（如在图10H中的视图1013中所示）。

各种实施例可以提供电池。

图11示出根据各种实施例的电池1100的截面图。

根据实施例，电池1100可以包括离子载送电解质1108和至少两个电池电极1102，1104，例如阳极1104和阴极1102。

根据实施例，至少两个电池电极1102，1104中的至少一个电池电极（例如电池电极1104）可以包括衬底1110。衬底1110可以包括面对离子载送电解质1108的表面1112a，1112b，1114a。至少一个电池电极1104可以包括在表面1112a，1112b，1114a的第一部分1110a处的第一扩散率变化区域1197。第一扩散率变化区域1197可以被配置为改变由离子载送电解质1108载送的离子到衬底1110中的扩散。表面1112a，1112b，1114a的第二部分1110b可以没有第一扩散率变化区域1197（如在图11中所示）。根据实施例，电池电极1100可以包括在表面的第二部分1110b处的第二扩散率变化区域（在图11中未示出，参见例如图5）。尽管第一扩散率变化区域1197在图11中被示出为在衬底1110的基底区域1114的表面1114a处，应该理解根据另一实施例第一扩散率变化区域1197也可以是在衬底1110的表面1112a，1112b，1114a的其它部分处，例如在衬底1110的至少一个突起1112的表面1112a，1112b处（未示出，参见例如图4）。电池1100，或者电池1100的一个或者多个部分，例如电池电极1104和/或离子载送电解质1108可以例如依照本文描述的一个或多个实施例来被配置。

根据一个或者多个实施例，可以提供电池电极。在一个或者多个实施例中，电池电极可以包括：衬底，其包括被配置为面对离子载送电解质的表面；和在所述表面的第一部分处的第一扩散率变化区域，其中第一扩散率变化区域可以被配置为改变由电解质载送的离子到衬底中的扩散，并且其中所述表面的第二部分可以没有第一扩散率变化区域。

在一个或者多个实施例中，衬底可以包括半导体材料。

在一个或者多个实施例中，半导体材料可以从材料组中被选择，该组由下述构成：硅，锗，氮化镓，砷化镓，和碳化硅。

在一个或者多个实施例中，当被完全地加载有由电解质载送的离子时，衬底可以包括具有大于或者等于约5%的最大膨胀度的材料。

在一个或者多个实施例中，电池电极在放电模式中被配置为阳极。

在一个或者多个实施例中，由电解质载送的离子可以包括从材料组中选择的至少一种材料的离子，所述组由下述构成：碱金属，碱土金属，硫族元素，和卤素。

在一个或者多个实施例中，由电解质载送的离子可以包括从材料组中选择的至少一种材料的离子，该组由下述构成：镁，钠，锂，钾，钙，氧，硫，氯，和氟。

在一个或者多个实施例中，第一扩散率变化区域可以被配置为减少由电解质载送的离子到衬底中的扩散。

在一个或者多个实施例中，衬底可以是掺杂衬底，并且第一扩散率变化区域可以包括在掺杂衬底中的相反掺杂区域。

在一个或者多个实施例中，第一扩散率变化区域可以包括抗蚀剂材料。

在一个或者多个实施例中，第一扩散率变化区域可以包括金属或者金属合金。

在一个或者多个实施例中，第一扩散率变化区域可以被配置为增强由电解质载送的离子到衬底中的扩散。

在一个或者多个实施例中，第一扩散率变化区域可以包括在衬底中的非晶区域。

在一个或者多个实施例中，电池电极可以进一步包括：在所述表面的第二部分处的第二扩散率变化区域，其中第一扩散率变化区域可以被配置为减少由电解质载送的离子到衬底中的扩散，并且其中第二扩散率变化区域可以被配置为增强由电解质载送的离子到衬底中的扩散。

在一个或者多个实施例中，衬底可以是掺杂衬底，其中第一扩散率变化区域可以包括在掺杂衬底中的相反掺杂区域，并且其中第二扩散率变化区域可以包括在掺杂衬底中的非晶区域。

在一个或者多个实施例中，第一扩散率变化区域可以具有在从大约1nm到大约10μm的范围中的厚度。

在一个或者多个实施例中，第一扩散率变化区域和第二扩散率变化区域中的至少一个可以具有在从大约1nm到大约10μm的范围中的厚度。

在一个或者多个实施例中，衬底可以包括基底区域和从该基底区域延伸的至少一个突起，并且被配置为面对离子载送电解质的表面可以包括基底区域的表面和至少一个突起的表面。

在一个或者多个实施例中，被配置为面对离子载送电解质的表面的第一部分可以包括基底区域的表面，被配置为面对离子载送电解质的表面的第二部分可以包括至少一个突起的表面，并且第一扩散率变化区域可以被配置为减少由电解质载送的离子到衬底中的扩散。

在一个或者多个实施例中，被配置为面对离子载送电解质的表面的第一部分可以包括至少一个突起的表面，被配置为面对离子载送电解质的表面的第二部分可以包括基底区域的表面，并且第一扩散率变化区域可以被配置为增强由电解质载送的离子到衬底中的扩散。

在一个或者多个实施例中，第一扩散率变化区域可以具有渐变厚度。

在一个或者多个实施例中，衬底可以包括基底区域和从基底区域延伸的至少一个突起，被配置为面对离子载送电解质的表面的第一部分可以包括基底区域的表面；并且被配置为面对离子载送电解质的表面的第二部分可以包括至少一个突起的表面。

根据一个或者多个实施例，可以提供一种电池。该电池可以包括离子载送电解质；和至少两个电池电极，其中至少两个电池电极中的至少一个电池电极可以包括：衬底，其包括面对离子载送电解质的表面；和在所述表面的第一部分处的第一扩散率变化区域，其中该第一扩散率变化区域可以被配置为改变由离子载送电解质载送的离子到衬底中的扩散，其中所述表面的第二部分可以没有第一扩散率变化区域。

在一个或者多个实施例中，电池的电池电极的衬底可以包括基底区域和从基底区域延伸的至少一个突起，其中被配置为面对离子载送电解质的表面的第一部分可以包括基底区域的表面，其中面对离子载送电解质的表面的第二部分可以包括至少一个突起的表面，并且其中第一扩散率变化区域可以被配置为减少由离子载送电解质载送的离子到衬底中的扩散。

在一个或者多个实施例中，电池的电池电极的衬底可以是掺杂半导体衬底，并且其中第一扩散率变化区域可以包括在基底区域中的相反掺杂区域。

在一个或者多个实施例中，电池的电池电极的衬底可以包括基底区域和从基底区域延伸的至少一个突起，其中面对离子载送电解质的表面的第一部分可以包括至少一个突起的表面，其中面对离子载送电解质的表面的第二部分可以包括基底区域的表面，并且其中第一扩散率变化区域可以被配置成增强由离子载送电解质载送的离子到衬底中的扩散。

在一个或者多个实施例中，电池的电池电极的第一扩散率变化区域可以包括在至少一个突起中的非晶区域。

在一个或者多个实施例中，电池的电池电极可以进一步包括：在所述表面的第二部分处的第二扩散率变化区域，其中第一扩散率变化区域可以被配置为减少由离子载送电解质载送的离子到衬底中的扩散，并且其中第二扩散率变化区域可以被配置成增强由离子载送电解质载送的离子到衬底中的扩散。

在一个或者多个实施例中，电池的电池电极的衬底可以包括基底区域和从基底区域延伸的至少一个突起，其中面对离子载送电解质的表面的第一部分可以包括基底区域的表面，并且其中面对离子载送电解质的表面的第二部分可以包括至少一个突起的表面。

在一个或者多个实施例中，电池的至少一个电池电极可以被配置作为电池的阳极。

在一个或者多个实施例中，电池可以被配置作为锂离子电池。

根据一个或者多个实施例，可以提供一种用于制作电池电极的方法。在一个或者多个实施例中，该方法可以包括：提供衬底，其包括被配置为面对离子载送电解质的表面；在衬底的表面的第一部分处形成第一扩散率变化区域，其中所述表面的第二部分可以保持没有第一扩散率变化区域，并且其中第一扩散率变化区域可以被配置为改变由电解质载送的离子到衬底中的扩散。

在一个或者多个实施例中，在该方法中提供的衬底可以包括半导体材料。

在一个或者多个实施例中，第一扩散率变化区域可以被配置为减少由电解质载送的离子到衬底中的扩散。

在一个或者多个实施例中，衬底可以是掺杂衬底，并且其中形成第一扩散率变化区域可以包括在掺杂衬底中形成相反掺杂区域。

在一个或者多个实施例中，在掺杂衬底中形成相反掺杂区域可以包括将相反掺杂离子注入到掺杂衬底中并且在注入相反掺杂离子之后将衬底退火。

在一个或者多个实施例中，第一扩散率变化区域可以被配置为增强由电解质载送的离子到衬底中的扩散。

在一个或者多个实施例中，形成第一扩散率变化区域可以包括在衬底中形成非晶区域。

在一个或者多个实施例中，在衬底中形成非晶区域可以包括将离子注入到衬底中。

在一个或者多个实施例中，该方法可以进一步包括：在衬底的表面的第二部分处形成第二扩散率变化区域，其中第一扩散率变化区域可以被配置为减少由电解质载送的离子到衬底中的扩散，并且其中第二扩散率变化区域可以被配置为增强由电解质载送的离子到衬底中的扩散。

在一个或者多个实施例中，衬底可以是掺杂衬底，并且形成第一扩散率变化区域可以包括在掺杂衬底中形成相反掺杂区域，并且形成第二扩散率变化区域可以包括在掺杂衬底中形成非晶区域。

在一个或者多个实施例中，该方法可以进一步包括：将衬底图案化以具有基底区域和从基底区域延伸的至少一个突起，其中被配置为面对离子载送电解质的衬底的表面可以包括基底区域的表面和至少一个突起的表面，并且其中在衬底的表面的第一部分处形成第一扩散率变化区域可以包括在基底区域的表面处形成第一扩散率变化区域。

在一个或者多个实施例中，将衬底图案化可以包括：在被配置为面对离子载送电解质的衬底的表面上形成（例如沉积）掩模层（例如抗蚀剂层）；将掩模层图案化（例如蚀刻）以从所述表面去除掩模层的一部分以形成图案化掩模层；并且使用图案化掩模层作为蚀刻掩模来蚀刻衬底以形成基底区域和至少一个突起。

在一个或者多个实施例中，在基底区域的表面处形成第一扩散率变化区域可以包括将离子注入到基底区域中并且在将离子注入到基底区域中之后将衬底退火。

在一个或者多个实施例中，将离子注入到基底区域中可以包括使用图案化掩模层作为注入掩模。

在一个或者多个实施例中，该方法可以进一步包括：将衬底图案化以具有基底区域和从基底区域延伸的至少一个突起，其中被配置为面对离子载送电解质的衬底的表面可以包括基底区域的表面和至少一个突起的表面，并且其中在衬底的表面的第一部分处形成第一扩散率变化区域可以包括在至少一个突起的表面处形成第一扩散率变化区域。

在一个或者多个实施例中，将衬底图案化可以包括：在被配置为面对离子载送电解质的衬底的表面上形成（例如沉积）掩模层（例如抗蚀剂层）；将掩模层图案化（例如蚀刻）以从所述表面去除掩模层的一部分以形成图案化掩模层；使用图案化掩模层作为蚀刻掩模来蚀刻衬底以形成基底区域和至少一个突起；并且在蚀刻衬底之后去除图案化掩模层。

在一个或者多个实施例中，在衬底的至少一个突起的表面处形成第一扩散率变化区域可以包括：在基底区域的表面上形成掩模层；并且使用掩模层作为注入掩模来将离子注入到至少一个突起中。

在一个或者多个实施例中，将离子注入到至少一个突起中可以包括将离子倾斜注入到至少一个突起中。

在一个或者多个实施例中，该方法可以进一步包括：将衬底图案化以具有基底区域和从基底区域延伸的至少一个突起，其中被配置为面对离子载送电解质的衬底的表面可以包括基底区域的表面和至少一个突起的表面，其中在衬底的表面的第一部分处形成第一扩散率变化区域可以包括在基底区域的表面处形成第一扩散率变化区域，并且其中在衬底的表面的第二部分处形成第二扩散率变化区域可以包括在至少一个突起的表面处形成第二扩散率变化区域。

在一个或者多个实施例中，将衬底图案化可以包括：在被配置为面对离子载送电解质的衬底的表面上形成（例如沉积）掩模层（例如抗蚀剂层）；将掩模层图案化（例如蚀刻）以从所述表面去除掩模层的一部分以形成图案化掩模层；并且使用图案化掩模层作为蚀刻掩模来蚀刻衬底以形成基底区域和至少一个突起。

在一个或者多个实施例中，在基底区域的表面处形成第一扩散率变化区域可以包括：在至少一个突起的表面处形成第二扩散率变化区域之前，使用图案化掩模层作为注入掩模来将离子注入到基底区域中；并且在将离子注入到基底区域中之后将衬底退火。

在一个或者多个实施例中，在至少一个突起的表面处形成第二扩散率变化区域可以包括：在基底区域的表面处形成的第一扩散率层的表面上形成掩模层；并且使用掩模层作为注入掩模将离子注入到至少一个突起中。

虽然本公开的各种方面已经被具体示出并且参照本公开的这些方面被描述，本领域技术人员应该理解在不脱离如由所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在其中作出形式和细节方面的改变。本公开的范围因此由所附权利要求表示，并且因此旨在包括落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变。

Claims (53)

1.一种电池电极，包括：

衬底，其包括被配置为面对离子载送电解质的表面；和

在所述表面的第一部分处的第一扩散率变化区域，

其中所述第一扩散率变化区域被配置为改变由电解质载送的离子到所述衬底中的扩散，并且

其中所述表面的第二部分没有第一扩散率变化区域。

2.权利要求1的电池电极，

其中所述衬底包括半导体材料。

3.权利要求2的电池电极，

其中所述半导体材料从材料组中选择，所述组由下述构成：硅，锗，氮化镓，砷化镓，和碳化硅。

4.权利要求1的电池电极，

其中当被完全地加载有由电解质载送的离子时，所述衬底包括具有大于或者等于约5%的最大膨胀度的材料。

5.权利要求1的电池电极，

其中所述电池电极在放电模式中被配置为阳极。

6.权利要求1的电池电极，

其中由电解质载送的离子包括从材料组中选择的至少一种材料的离子，所述组由下述构成：碱金属，碱土金属，硫族元素，和卤素。

7.权利要求1的电池电极，

其中由所述电解质载送的所述离子包括从材料组中选择的至少一种材料的离子，所述组由下述构成：镁，钠，锂，钾，钙，氧，硫，氯，和氟。

8.权利要求1的电池电极，

其中第一扩散率变化区域被配置为减少由所述电解质载送的离子到所述衬底中的扩散。

9.权利要求1的电池电极，

其中所述衬底是掺杂衬底，并且其中第一扩散率变化区域包括在掺杂衬底中的相反掺杂区域。

10.权利要求1的电池电极，

其中所述第一扩散率变化区域包括抗蚀剂材料。

11.权利要求1的电池电极，

其中所述第一扩散率变化区域包括金属或者金属合金。

12.权利要求1的电池电极，

其中所述第一扩散率变化区域被配置为增强由电解质载送的离子到所述衬底中的扩散。

13.权利要求1的电池电极，

其中所述第一扩散率变化区域包括在所述衬底中的非晶区域。

14.权利要求1的电池电极，进一步包括：

在所述表面的第二部分处的第二扩散率变化区域，

其中所述第一扩散率变化区域被配置为减少由电解质载送的离子到所述衬底中的扩散，并且

其中所述第二扩散率变化区域被配置为增强由电解质载送的离子到所述衬底中的扩散。

15.权利要求14的电池电极，

其中所述衬底是掺杂衬底，其中所述第一扩散率变化区域包括在掺杂衬底中的相反掺杂区域，并且其中所述第二扩散率变化区域包括在所述掺杂衬底中的非晶区域。

16.权利要求1的电池电极，

其中所述第一扩散率变化区域具有在从大约1nm到大约10μm的范围中的厚度。

17.权利要求14的电池电极，

其中所述第一扩散率变化区域和所述第二扩散率变化区域中的至少一个具有在从大约1nm到大约10μm的范围中的厚度。

18.权利要求1的电池电极，

其中所述衬底包括基底区域和从所述基底区域延伸的至少一个突起，

其中被配置为面对所述离子载送电解质的所述表面包括所述基底区域的表面和所述至少一个突起的表面。

19.权利要求18的电池电极，

其中被配置为面对所述离子载送电解质的表面的第一部分包括所述基底区域的所述表面，

其中被配置为面对所述离子载送电解质的表面的第二部分包括所述至少一个突起的所述表面，并且

其中所述第一扩散率变化区域被配置为减少由所述电解质载送的离子到所述衬底中的扩散。

20.权利要求18的电池电极，

其中被配置为面对所述离子载送电解质的表面的所述第一部分包括所述至少一个突起的表面，

其中被配置为面对所述离子载送电解质的表面的所述第二部分包括所述基底区域的表面，并且

其中所述第一扩散率变化区域被配置为增强由所述电解质载送的离子到所述衬底中的扩散。

21.权利要求20的电池电极，

其中所述第一扩散率变化区域包括渐变厚度。

22.权利要求14的电池电极，

其中所述衬底包括基底区域和从所述基底区域延伸的至少一个突起；

其中被配置为面对所述离子载送电解质的表面的所述第一部分包括所述基底区域的表面；并且

其中被配置为面对所述离子载送电解质的表面的所述第二部分包括所述至少一个突起的表面。

23.一种电池，包括：

离子载送电解质；和

至少两个电池电极，其中所述至少两个电池电极中的至少一个电池电极包括：

衬底，其包括面对所述离子载送电解质的表面；和

在所述表面的第一部分处的第一扩散率变化区域，其中所述第一扩散率变化区域被配置为改变由离子载送电解质载送的离子到所述衬底中的扩散，其中所述表面的第二部分没有所述第一扩散率变化区域。

24.权利要求23的电池，

其中所述衬底包括基底区域和从所述基底区域延伸的至少一个突起，

其中被配置为面对所述离子载送电解质的表面的所述第一部分包括所述基底区域的表面，

其中面对所述离子载送电解质的表面的所述第二部分包括所述至少一个突起的表面，并且

其中所述第一扩散率变化区域被配置为减少由离子载送电解质载送的离子到所述衬底中的扩散。

25.权利要求24的电池，

其中所述衬底是掺杂半导体衬底，并且

其中所述第一扩散率变化区域包括在所述基底区域中的相反掺杂区域。

26.权利要求23的电池，

其中所述衬底包括基底区域和从所述基底区域延伸的至少一个突起，

其中面对所述离子载送电解质的表面的所述第一部分包括所述至少一个突起的表面，

其中面对所述离子载送电解质的表面的所述第二部分包括所述基底区域的表面，并且

其中所述第一扩散率变化区域被配置成增强由所述离子载送电解质载送的离子到所述衬底中的扩散。

27.权利要求26的电池，

其中所述第一扩散率变化区域包括在所述至少一个突起中的非晶区域。

28.权利要求23的电池，其中所述至少一个电池电极进一步包括：

在所述表面的所述第二部分处的第二扩散率变化区域，

其中所述第一扩散率变化区域被配置为减少由所述离子载送电解质载送的离子到所述衬底中的扩散，并且

其中所述第二扩散率变化区域被配置成增强由所述离子载送电解质载送的离子到所述衬底中的扩散。

29.权利要求28的电池，

其中所述衬底包括基底区域和从所述基底区域延伸的至少一个突起，

其中面对所述离子载送电解质的表面的所述第一部分包括所述基底区域的表面，并且

其中面对所述离子载送电解质的表面的所述第二部分包括所述至少一个突起的表面。

30.权利要求23的电池，

其中所述至少一个电池电极被配置作为所述电池的阳极。

31.权利要求23的电池，

被配置作为锂离子电池。

32.一种用于制作电池电极的方法：

提供衬底，其包括被配置为面对离子载送电解质的表面；

在所述衬底的所述表面的第一部分处形成第一扩散率变化区域，

其中所述表面的第二部分保持没有所述第一扩散率变化区域，并且

其中所述第一扩散率变化区域被配置为改变由所述电解质载送的离子到所述衬底中的扩散。

33.权利要求32的方法，

其中所述衬底包括半导体材料。

34.权利要求32的方法，

其中所述第一扩散率变化区域被配置为减少由所述电解质载送的离子到所述衬底中的扩散。

35.权利要求32的方法，

其中所述衬底是掺杂衬底，并且其中形成所述第一扩散率变化区域包括在所述掺杂衬底中形成相反掺杂区域。

36.权利要求35的方法，

其中在掺杂衬底中形成相反掺杂区域包括将相反掺杂离子注入到所述掺杂衬底中并且在注入所述相反掺杂离子之后将所述衬底退火。

37.权利要求32的方法，

其中所述第一扩散率变化区域被配置为增强由所述电解质载送的离子到所述衬底中的扩散。

38.权利要求32的方法，

其中形成所述第一扩散率变化区域包括在所述衬底中形成非晶区域。

39.权利要求38的方法，

其中在所述衬底中形成所述非晶区域包括将离子注入到所述衬底中。

40.权利要求32的方法，进一步包括：

在所述衬底的所述表面的所述第二部分处形成第二扩散率变化区域，

其中所述第一扩散率变化区域被配置为减少由所述电解质载送的离子到所述衬底中的扩散，并且

其中所述第二扩散率变化区域被配置为增强由所述电解质载送的离子到所述衬底中的扩散。

41.权利要求40的方法，

其中所述衬底是掺杂衬底，其中形成所述第一扩散率变化区域包括在所述掺杂衬底中形成相反掺杂区域，并且其中形成所述第二扩散率变化区域包括在所述掺杂衬底中形成非晶区域。

42.权利要求32的方法，进一步包括：

将所述衬底图案化以具有基底区域和从所述基底区域延伸的至少一个突起，

其中被配置为面对所述离子载送电解质的所述衬底的所述表面包括所述基底区域的表面和所述至少一个突起的表面，并且其中在所述衬底的所述表面的所述第一部分处形成所述第一扩散率变化区域包括在所述基底区域的所述表面处形成所述第一扩散率变化区域。

43.权利要求42的方法，其中将所述衬底图案化包括：

在被配置为面对所述离子载送电解质的衬底的表面上形成掩模层；

将所述掩模层图案化以从所述表面去除所述掩模层的一部分以形成图案化掩模层；并且

使用图案化掩模层作为蚀刻掩模来蚀刻所述衬底以形成所述基底区域和所述至少一个突起。

44.权利要求42的方法，

其中在所述基底区域的表面处形成所述第一扩散率变化区域包括将离子注入到所述基底区域中并且在将所述离子注入到所述基底区域中之后将所述衬底退火。

45.权利要求44的方法，

其中将离子注入到所述基底区域中包括使用所述图案化掩模层作为注入掩模。

46.权利要求32的方法，进一步包括：

将所述衬底图案化以具有基底区域和从所述基底区域延伸的至少一个突起，

其中被配置为面对所述离子载送电解质的所述衬底的所述表面包括所述基底区域的表面和所述至少一个突起的表面，并且其中在所述衬底的所述表面的所述第一部分处形成所述第一扩散率变化区域包括在所述至少一个突起的所述表面处形成所述第一扩散率变化区域。

47.权利要求46的方法，其中将所述衬底图案化包括：

在被配置为面对所述离子载送电解质的衬底的表面上形成掩模层；

将所述掩模层图案化以从所述表面去除所述掩模层的一部分以形成图案化掩模层；

使用所述图案化掩模层作为蚀刻掩模来蚀刻所述衬底以形成所述基底区域和所述至少一个突起；并且

在蚀刻所述衬底之后去除所述图案化掩模层。

48.权利要求46的方法，

其中在所述衬底的所述至少一个突起的所述表面处形成所述第一扩散率变化区域包括：

在所述基底区域的所述表面上形成掩模层；并且

使用所述掩模层作为注入掩模来将离子注入到所述至少一个突起中。

49.权利要求48的方法，

其中将所述离子注入到所述至少一个突起中包括将所述离子倾斜注入到所述至少一个突起中。

50.权利要求40的方法，进一步包括：

将所述衬底图案化以具有基底区域和从所述基底区域延伸的至少一个突起，

其中被配置为面对所述离子载送电解质的所述衬底的所述表面包括所述基底区域的表面和所述至少一个突起的表面，其中在所述衬底的所述表面的所述第一部分处形成所述第一扩散率变化区域包括在所述基底区域的所述表面处形成所述第一扩散率变化区域，并且

其中在所述衬底的所述表面的所述第二部分处形成所述第二扩散率变化区域包括在所述至少一个突起的所述表面处形成所述第二扩散率变化区域。

51.权利要求50的方法，其中将所述衬底图案化包括：

在被配置为面对所述离子载送电解质的衬底的表面上形成掩模层；

将所述掩模层图案化以从所述表面去除所述掩模层的一部分以形成图案化掩模层；并且

使用所述图案化掩模层作为蚀刻掩模来蚀刻所述衬底以形成所述基底区域和所述至少一个突起。

52.权利要求51的方法，

其中在所述基底区域的所述表面处形成所述第一扩散率变化区域包括：

在所述至少一个突起的表面处形成所述第二扩散率变化区域之前，使用图案化掩模层作为注入掩模来将离子注入到基底区域中并且在将所述离子注入到所述基底区域中之后将所述衬底退火。

53.权利要求50的方法，

其中在所述至少一个突起的表面处形成所述第二扩散率变化区域包括：

在所述基底区域的所述表面处形成的所述第一扩散率层的表面上形成掩模层；并且

使用所述掩模层作为注入掩模将离子注入到所述至少一个突起中。

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