CN114830381A - 电极集电器架构 - Google Patents
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Abstract
一种与碱金属离子电池中的电极一起使用的集电器。该集电器包括：第一集电器层，其包括第一集电器材料并具有限定第一组晶界的第一晶粒结构；第二集电器层，其包括具有限定第二组晶界的第二晶粒结构的第二集电器材料；以及界面区域，其分隔第一和第二集电器层，使得第一和第二组晶界不穿过界面区域。
Description
技术领域
本发明涉及与电极一起使用的集电器、多层电极架构以及制造多层电极架构的方法。更具体地，本发明涉及用于碱金属离子电池的集电器和多层电极架构。
背景技术
电池架构通常包括与每个电极相关的集电器，集电器用于收集电流并将其传导至电池内的适当点。包括集电器而不是依赖于电极本身通常是有益的，因为集电器可能比电极材料具有更高的电导率，或者可能具有其他期望的性质。集电器通常由诸如过渡金属的导电材料制成，并且通常被提供作为放置在电极上并与之电接触的箔。在电极是阴极且阴极材料足够坚固以经受真空沉积过程的情况下，集电器层可以直接沉积到阴极上。
图1示出了这种典型的已知阴极-集电器架构2，具有阴极3和集电器层4。集电器4具有包括晶界5网络的晶粒结构。该网络从邻近阳极的集电器4的表面延伸到相对的表面6。晶界5为金属离子的扩散提供了快速通道，因此在组装的电池中，来自阴极3的金属离子将倾向于通过晶界5扩散到集电器4的表面6，特别是在电池的高负载下。除非表面6被另外保护，否则金属离子将与周围气氛反应，导致金属离子的总体损失，并因此导致电池容量的损失。这可以通过将该架构封装在厚(～5μm)的聚合物封装层7中来减轻，但这种层显著增加了电池的寄生质量和体积，从而降低了其体积和重量能量密度。
尽管这种晶界扩散机制对于任何电极材料都会发生，但在电极材料特别易反应的情况下，这尤其成问题。
对于阳极集电器来说，锂的反应性质会使与集电器层的相互作用成为问题。因此，在阳极是锂金属层的电池架构中，通常避免使用单独的集电器层，而是通常使用单一的厚锂层作为阳极和集电器。该结构必须以与图1的结构相同的方式封装，以防止锂损失，从而以相同的方式降低电池的体积和重量能量密度。
正是在这种背景下设计了本发明。
发明内容
在此背景下，本发明在于一种与碱金属离子电池中的电极一起使用的集电器。该集电器包括：第一集电器层，其包括第一集电器材料并具有限定第一组晶界的第一晶粒结构；第二集电器层，其包括具有限定第二组晶界的第二晶粒结构的第二集电器材料；以及界面区域，其分隔第一和第二集电器层，使得第一和第二组晶界不穿过界面区域。
这种架构的结果是，集电器的晶界网络整体上在第一和第二集电器之间的界面区域上是不连续的。当第一集电器层与电极(例如锂金属电极)接触时，电极材料(例如锂离子)将倾向于扩散到第一组晶界中，远离电极。然而，当电极材料到达界面区域时，晶界网络被破坏，因为这些组晶界没有延伸超过界面区域。因此，电极材料不能容易地进一步扩散到第二集电器层中，并且保留在第一集电器层中。这通过晶界扩散减少了电极材料的寄生损失。通过基本防止电极材料扩散穿过集电器层的整个厚度，可以省去保护集电器层表面和防止该表面的电极材料损失所需的保护层。这减少了整个电池的寄生质量，从而提高了其体积和重量性能。
电极可以是碱金属离子电极，并且可以是阳极，例如锂金属阳极或锂金属离子阳极。
第二集电器材料可以不同于第一集电器材料。
第一和第二集电器材料可以是金属材料，其可以是过渡金属或其合金。例如，第一和第二集电器材料中的每一种可以选自由以下构成的组：铂、铜、镍、钴、钛、银、铬、铱、钽、钨和钼，并且优选地选自由以下构成的组：铂、铜、镍、钴和钛。
第一集电器材料可以是铜和/或第二集电器材料可以是铂。
第一和第二集电器层可以在界面区域直接接触。
可替代地，集电器可以包括在第一和第二集电器层之间的第三集电器层，其包括第三集电器材料。在这种情况下，第三集电器层可以限定界面区域。
在第一和第二集电器材料是金属材料的情况下，第三集电器材料可以包括金属间材料，该金属间材料包括第一和第二集电器材料的混合物。
集电器的厚度tcc可以在约20nm和约500nm之间。
集电器可具有厚度tcc，并且第一集电器层可具有厚度Tfcc，该厚度为集电器厚度tcc的至少10％，优选为集电器厚度tcc的10％至90％。
本发明还扩展到一种用于碱金属离子电池的多层电极架构。该多层电极架构包括电极层和任一前述权利要求所述的集电器，其中第一集电器层与电极层接触。
本发明进一步扩展到一种制造用于碱金属离子电池的多层电极架构的方法。该方法包括：提供具有电极表面的电极；在电极表面上，沉积第一集电器材料的第一集电器层，该第一集电器层具有限定第一组晶界的第一晶粒结构；以及在第一集电器层上，沉积第二集电器材料的第二集电器层，该第二集电器层具有限定第二组晶界的第二晶粒结构，从而限定第一和第二集电器层之间的边界，使得第一和第二组晶界不穿过该边界。
该方法可以进一步包括允许第一和第二集电器材料在边界处相互扩散，以在第一和第二集电器层之间形成第三集电器层，第三集电器层限定界面区域，使得第一和第二组晶界不穿过界面区域。
电极可以是负电极或阳极。阳极可以包括锂或LiPON，在这种情况下，碱金属离子电池可以是锂电池。
本发明还进一步扩展到一种制造用于碱金属离子电池的包括碱金属阳极和过渡金属集电器层的阳极架构的方法。该方法包括：提供具有衬底支撑件和过渡金属离子源的反应器；将碱金属电极设置在衬底支撑件上；向源施加第一偏置电势以产生源电势，从而产生从源到衬底的过渡金属离子流；施加第二偏置电势，当该第二偏置电势被施加到衬底支撑件时，将产生小于源电势并大于接地电势的衬底电势；以及向衬底支撑件施加第二偏置电势，以控制衬底电势和源电势之间的电势差，从而控制过渡金属离子到达碱金属电极的能量。
衬底支撑件可以是静止的，或者衬底支撑件可以允许衬底移动，例如在连续制造过程中。为此，衬底支撑件本身可以是可移动的，例如衬底支撑件可以包括多个可旋转卷轴。
该方法可以包括改变第二偏置电势以改变电势差。
该方法可以包括冷却衬底，例如通过冷却衬底支撑件。
过渡金属集电器层可以包括第一和第二集电器层，并且该方法可以包括：提供第一过渡金属离子源，并向该源施加第一偏置电势，以产生第一源电势；选择第二偏置电势，当该第二偏置电势被施加到衬底支撑件时，将产生小于第一源电势并大于接地电势的衬底电势；以及向衬底支撑件施加第二偏置电势；从而在所述碱金属电极上沉积第一过渡金属层；并且随后：提供第二过渡金属离子源，并向该源施加第三偏置电势，以产生第二源电势；选择第四偏置电势，当该第四偏置电势被施加到衬底支撑件时，将产生小于第二源电势并大于接地电势的衬底电势；以及向衬底支撑件施加第四偏置电势；从而在第一过渡金属层上沉积第二过渡金属层。这样，集电器层可以沉积在包括两个过渡金属层的电极上。
在这种情况下，第二偏置电势可以不同于第四偏置电压。
碱金属电极可以包括和/或设置在细长条上。衬底支撑件可以包括用于卷轴到卷轴过程的可旋转卷轴。在这种情况下，将碱金属电极布置在衬底支撑件上的步骤可以包括将细长条卷绕到卷轴上；并且向衬底支撑件施加第二和/或第四偏置电势的步骤可以包括使卷轴与电刷连接器接触，并且通过电刷连接器向卷轴施加偏置电势。
特别是当碱金属电极是锂电极时，该方法可以包括选择第一偏置电势，使得过渡金属离子到达碱金属电极的能量小于16eV。
本发明还扩展到一种包括镀有过渡金属集电器层的碱金属阳极的碱金属离子电池。碱金属阳极尤其可以是锂阳极。
在上述方法或电池中，过渡金属集电器层可包括选自由以下构成的组的材料：铂、铜、镍、钴、钛、银、铬、铱、钽、钨和钼，优选选自由以下构成的组：铂、铜、镍、钴和钛。特别地，过渡金属可以是铂。
过渡金属集电器层的厚度tcc可以在约20nm和约500nm之间。
碱金属阳极可以包括碱金属薄膜。碱金属可以是锂。
一个方面或实施例的优选和可选特征可以单独使用，也可以与其他方面和实施例适当组合使用。
附图说明
图1已在上面通过本发明的背景被描述。为了可以更容易理解本发明，现在将参考其余附图，通过示例的方式描述本发明的实施例，其余附图中：
图2是用于碱金属离子电池的多层电极架构的横截面示意图，包括电极和集电器架构；
图3是用于碱金属离子电池的另一多层电极架构的横截面示意图；
图4是用于在碱金属表面上沉积过渡金属层的设备的示意图，该设备支撑包括碱金属表面的衬底和提供过渡金属离子源的靶；
图5A至5C是示意图，示出了当固定电势VSource施加到图4的设备的靶时，改变施加到图4的设备的衬底的电势VSub的效果；
图6A至6E是制造图2和3的多层电极架构的方法的步骤示意图；以及
图7是用于在阳极上沉积集电器层的另一设备的示意图。
具体实施方式
图2示出了多层电极架构10，包括电极层12形式的电极和集电器层14形式的集电器。在使用中，电极架构10被集成到电池中(未示出)。
集电器层14包括与电极相邻的第一集电器层16和覆盖第一集电器层16的第二集电器层18。这样，第一集电器层16被夹在电极层12和第二集电器层18之间。
界面区域20(在这种情况下为基本二维的界面平面)限定在第一和第二集电器层16、18之间，而电极界面22限定在第一集电器层16和电极层12之间。第二集电器层18的外表面24是自由表面，其在使用中可以暴露于电池中的气氛。
第一集电器层16包括第一集电器材料，并具有包括限定第一晶界网络26的第一组晶界的第一晶粒结构。第一晶界网络26在电极界面22和界面区域20之间延伸。第二集电器层18包括第二集电器材料，并具有包括限定第二晶界网络28的第二组晶界的第二晶粒结构。第二晶界网络28在界面区域20和外表面24之间延伸。
重要地，第一和第二晶界网络26、28不穿过界面区域20。换句话说，第一和第二晶界网络26、28各自在界面区域20处截断，使得晶界网络26、28在界面区域20处封闭。将组合的第一和第二晶界网络26、28视为整个集电器层14的共同晶界网络，可以说共同晶界网络在界面区域20上是不连续的，因此在第一和第二集电器层16、18之间是不连续的。
由于这种不连续性，如果来自电极12的金属离子扩散到电极界面22处的第一集电器层的第一组晶界26中，晶界扩散将在界面区域20处停止，因为晶界网络被破坏。因此，金属离子将不容易进一步扩散到第二集电器层18中，并且保留在第一集电器层16中。这通过晶界扩散减少了电极材料的寄生损耗，并且避免了对封装层的需要。
更详细地考虑该架构的各个层，电极层12包括电极材料。在该示例中，电极12是阳极，其包括充当碱金属离子源的阳极材料。阳极材料例如可以是碱金属，比如锂，其可以作为沉积在衬底上的锂薄膜提供。在其他示例中，阳极材料可以包括含碱金属离子的化合物，比如锂磷氧氮化物(“LiPON”)，其可以类似地作为沉积在衬底上的薄膜提供。
在图2的示例中，集电器层14直接沉积在电极层12上，以产生多层薄膜架构，这将在下面更详细地描述。
更详细地考虑第一和第二集电器层16、18，第一和第二集电器材料中的每一种都是导电材料，并且优选是过渡金属，比如铂、铜、镍、钴、钛、银、铬、铱、钽、钨或钼。特别优选的过渡金属是铂、铜、镍、钴和钛，并且在特别优选的实施例中，第一集电器材料是铜，第二集电器材料是过渡金属，比如铂。
在图2的示例中，第一和第二集电器材料是不同的材料。形成不同集电器材料的第一和第二集电器层16、18是确保第一和第二晶界网络26、28不同且不延伸穿过界面区域20的简单且有效的方式。当第二集电器层18是直接沉积在第一集电器层16上的沉积层时，这是特别有益的，因为它允许第二集电器层18直接沉积在第一集电器层16上，从而提供简单的制造过程，同时保持界面区域20上的分离的晶界网络。然而，在其他实施例中，第一和第二集电器材料可以是相同的材料，只要第一和第二晶界网络26、28不延伸穿过界面区域20。
集电器层14的总厚度tcc在约20nm和约500nm之间。换句话说，第一和第二集电器层16、18的组合厚度在约20nm和约500nm之间。集电器层14的总厚度tcc基本与图1的集电器层4的总厚度相同，因此不需要由于图2的集电器14的多层架构而提供额外的厚度。
第一集电器层16的厚度tfcc为集电器层14的厚度tcc的至少10％，优选为集电器层14的厚度tcc的10％至90％。相应地，第二集电器层18的厚度tscc为集电器层14的厚度tcc的至多90％，优选为集电器层14的厚度tcc的10％至90％。特别地，可以选择两层的相对厚度，以使相对较贵的材料的量最小化，并使相对较便宜的材料的量最大化，从而降低集电器层的总成本。
图3示出了一种替代多层电极架构110，也包括电极层112形式的电极和集电器层114形式的集电器。该示例与图2的示例基本相同，除了与第一和第二集电器层16、18在界面区域20直接接触的图2的示例不同，在图3的示例中，第三集电器层130位于第一和第二集电器层116、118之间，使得第三集电器层130限定界面区域120，并且第一和第二集电器层116、118不直接接触。
在该示例中，第一和第二集电器材料是不同的金属材料，第三集电器材料是第一和第二集电器材料的金属间化合物。该金属间化合物以及因此第三集电器层130通过界面区域120处的第一和第二集电器材料的相互扩散形成。可以具体选择第一和第二集电器材料以提供期望的金属间化合物。例如，材料可以是提供铜-锡金属间化合物的铜和锡，或者提供黄铜(铜-锌)金属间化合物的铜和锌。金属间化合物可以具有约5至30nm的厚度，例如10nm。
金属间材料以及因此限定界面区域120的第三集电器层130基本没有晶界。结果，第三集电器层130执行破坏界面区域120上的整个晶界网络的相同功能，使得相应的第一和第二集电器材料的第一和第二晶界网络126、128不穿过界面区域120。
上述多层电极架构10、110可以通过任何合适的方法制造。在一示例性制造方法中，提供电极12、112，并且第一集电器层16、116首先例如通过溅射沉积在电极上。接下来，第二集电器层18、118也通过溅射沉积在第一集电器层16、116上。在存在第三集电器层130的示例中，允许第一和第二集电器层116、118相互扩散以形成第三集电器层130的金属间化合物。还设想了各种层作为层叠在一起的单独箔片提供的示例。
然而，下面将描述一种在碱金属阳极上提供集电器层架构的特别有益的方法，特别是将过渡金属集电器层直接沉积到锂阳极上的方法。需要强调的是，虽然这种方法可用于将图2和图3的多层集电器层直接沉积到锂阳极上，并在下面描述用于这种特定应用，但所述方法和设备也可用于将任何其他金属层直接沉积到碱金属表面比如锂表面上：例如，它可用于将单一过渡金属层沉积到锂上，锂可用于集电器以外的目的。
图4示出了用于将过渡金属层(例如上述集电器层14)沉积到碱金属表面(例如锂阳极的阳极表面)上的设备40。
设备40是传统溅射反应器的改进版本，为此，该反应器包括用于支撑衬底44的衬底支撑件42，以及用于接收过渡金属离子源的保持器，在此示例为溅射靶46。虽然未示出，但衬底支撑件42和保持器可被封闭在可密封室中，使得在沉积期间可以控制室中的气氛。设备40还可以包括用于冷却衬底的冷却装置：在这种情况下，冷却装置集成到衬底支撑件42中。
设备40还包括第一偏置装置48，其布置成向靶46施加第一偏置电势，从而在靶处产生源电势VSource。当施加第一偏置电势以产生源电势时，在源和由衬底支撑件42支撑的衬底44之间产生过渡金属离子流。
第二偏置装置49布置成向衬底保持器42施加第二偏置电势，从而在衬底保持器42处产生衬底电势VSub。第二偏置装置49配置成使得第二偏置电势可以变化，并且具体地可以变化以施加在最大电势和最小电势之间可变的电势，该最大电势等于施加到靶46的源电势VSource，该最小电势等于接地电势VGround。
可以选择第二偏置电势的值，以在靶46和衬底保持器42之间产生特定的电势差。电势差越高，靶材料(即过渡金属离子)朝向衬底44的吸引程度越大，因此过渡金属离子到达衬底44的能量越高。以这种方式，施加到衬底保持器42的电势可以用于调节过渡金属离子到达衬底44的能量。
图5A至5C示出了当固定电势VSource施加到靶46时，施加到衬底44的电势VSub的效果的示例。
在图5A中，施加到衬底44的电势VSub等于接地电势VGround：衬底电势VSub的最低边界。在这种情况下，施加到靶46的电势VSource和施加到衬底44的电势VSub＝VGround之间的电势差最大，因此过渡金属离子具有使用该设备可以实现的最高到达能量。
在图5B中，施加到衬底44的电势VSub等于源电势VSource：衬底电势VSub的最高边界。在这种情况下，施加到靶46的电势VSource和施加到衬底44的电势VSub＝VSource之间的电势差基本为零，因此过渡金属离子具有使用该设备可以实现的最低到达能量。
在图5C中，施加到衬底44的电势VSub已被特别选择为处于最佳电平，并且被选择为低于源电势VSource并且高于接地电势VGround，即VGround<VSub<VSource。在这种情况下，施加到靶46的电势和施加到衬底44的电势之间的电势差处于特别选择的中间水平，选择该中间水平以优化过渡金属离子到达衬底的能量。
已经发现，上述设备和方法特别有利于在锂上沉积过渡金属层，并且事实上允许将过渡金属层直接沉积到锂金属表面上，据发明人所知，这是以前没有实现的。先前已经发现，将过渡金属直接沉积到锂金属表面上是不可能的，因为必须施加到过渡金属靶上以提供所需过渡金属离子流的电势会导致过渡金属离子的到达能量，该到达能量虽然对于在许多衬底表面上的沉积是可接受的，但对于在锂表面上的沉积却是成问题的，因为锂表面特别容易过激励或破坏。
通过将精心选择的电势施加到衬底保持器42上，从而施加到衬底44上，仍可以将足够的源电势施加到靶46上，以提供所需的过渡金属离子流，但可以将到达衬底44的能量调节到适合锂表面的水平。特别地，已经发现，将到达能量调节到小于16eV允许集电器材料沉积到锂表面上。
现在将参照图6A至6E和图4描述制造图2和3的多层电极架构10的方法。
首先，用户首先提供如图6A所示的衬底50。接下来，如图6B所示，锂阳极层12、112例如通过溅射沉积在衬底50上。可以使用图4的设备或者使用任何其他合适的溅射设备进行溅射。如果使用图4的设备，锂阳极层12可以在现在描述的后续步骤之前立即沉积在衬底50上，这可能有利于在后续步骤之前保持原始的锂阳极表面。
接下来，如图6C和6D所示，使用图4的设备将集电器层14沉积在锂阳极表面22、122上。特别地，衬底50和相关的锂阳极层12、112以及锂阳极表面22、122一起限定了图4的衬底44，它们布置在反应器的衬底支撑件42上。第一集电器材料(在这种情况下是适当的过渡金属，比如铜)的第一靶46也布置在反应器中的适当位置。
衬底电势VSub被选择并施加到衬底，源电势VSource被施加到第一靶46。这两个电势用于产生朝向锂阳极表面22、122的第一过渡金属离子流，其中第一过渡金属离子的到达能量被调节为期望的到达能量。这样，如图6C所示，使用图4的设备将第一集电器层16、116直接沉积到锂阳极表面22、122上。在该步骤中，衬底44可以另外被冷却装置冷却：这对于防止吸附原子注入或在锂阳极表面冷凝时的迁移特别有益。
当第一集电器层16、116已经沉积到所需厚度时，第一靶切换为第二集电器材料的第二靶46(在这种情况下是另一种合适的过渡金属，比如铂)。向第二靶施加源电势VSource，以产生朝向第一集电器层16、116的第二过渡金属离子流。可选地，可以选择不同的衬底电势VSub并施加到衬底44，以控制第二过渡金属离子的到达能量。这样，第二集电器层18、118直接沉积在第一集电器层16、116上，如图6D所示。
在图E所示的可选附加步骤中，可以包括该步骤以制造图3的多层架构，允许第一和第二集电器层116、118的第一和第二集电器材料相互扩散，以形成限定第三集电器层130的金属间化合物。
因此，所描述的设备和方法允许过渡金属层比如集电器层14成功地沉积在锂表面比如锂阳极表面上，而不损坏下方锂金属，并且以提供均匀的过渡金属层而不将过渡金属注入锂中的方式沉积。如果需要，可以使用这种技术沉积多层不同的过渡金属，以提供上面图2和3所示类型的集电器架构。
图7示出了适用于连续卷轴到卷轴过程的替代设备140。该设备包括可旋转卷轴形式的衬底支撑件142和靶146。第一偏置装置148布置成以与上面关于图4描述的第一偏置装置48相同的方式偏置靶146。
还提供第二偏置装置149用于偏置衬底支撑件142。第二偏置装置149基本与上面关于图4描述的第二偏置装置49相同，除了它适于允许连接到限定衬底支撑件142的卷轴，同时仍允许卷轴旋转。为此，图4的设备包括电刷连接器152，以在第二偏置装置149和限定衬底支撑件142的卷轴之间提供电连接。
在上面关于图2、3和6描述的示例中，集电器层包括两个或三个集电器层。然而，也可以设想其他数量的集电器层，并且对根据上述架构和方法可以提供的层数没有限制。
需要强调的是，图2和图3所示类型的架构可以通过任何合适的方法制造，并且不一定需要使用图4或图7的设备和/或使用图6的方法制造。还需要强调的是，图6的方法和图4或7的设备可用于在任何碱金属表面上沉积任何过渡金属层，特别是锂表面，并且它们的使用不限于图1和3的架构。然而，当使用图4或图7的设备和/或图6的方法在锂阳极上生产图2或图3的过渡金属集电器架构时，确实产生了特别的优点，因为该方法或设备允许过渡金属层直接沉积在锂金属表面上，使得单独的集电器层可以起到保护锂阳极的作用，同时集电器层的多层架构防止锂通过晶界扩散损失。结果，可以在单一多层薄膜架构中制造锂阳极和集电器，使得可以完全省去封装层，从而提供具有改进的体积和重量能量密度的锂电池。
在不脱离所附权利要求的范围的情况下，其他变化和修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。
Claims (15)
1.一种与碱金属离子电池中的电极一起使用的集电器，该集电器包括：
第一集电器层，其包括第一集电器材料并具有限定第一组晶界的第一晶粒结构；
第二集电器层，其包括第二集电器材料，所述第二集电器材料具有限定第二组晶界的第二晶粒结构；以及
界面区域，其分隔第一和第二集电器层，使得第一和第二组晶界不穿过界面区域。
2.根据权利要求1所述的集电器，其中，所述第二集电器材料不同于所述第一集电器材料。
3.根据任一前述权利要求所述的集电器，其中，所述第一和第二集电器材料是金属材料。
4.根据权利要求3所述的集电器，其中，所述第一和第二集电器材料中的每个选自由以下构成的组的材料：铂、铜、镍、钴、钛、银、铬、铱、钽、钨和钼，优选选自由以下构成的组：铂、铜、镍、钴和钛。
5.根据权利要求4所述的集电器，其中，所述第一集电器材料是铜和/或所述第二集电器材料是铂。
6.根据任一前述权利要求所述的集电器，其中，所述集电器包括位于所述第一和第二集电器层之间的第三集电器层，所述第三集电器层包括第三集电器材料，所述第三集电器层限定所述界面区域。
7.根据从属于权利要求3至5中任一项的权利要求6所述的集电器，其中，所述第三集电器材料包括金属间材料，所述金属间材料包括所述第一和第二集电器材料的混合物。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的集电器，其中，所述第一和第二集电器层在所述界面区域直接接触。
9.根据任一前述权利要求所述的集电器，其中，所述集电器的厚度tcc在约20nm和约500nm之间。
10.根据任一前述权利要求所述的集电器，其中，所述集电器具有厚度tcc，并且所述第一集电器层具有厚度Tfcc，该厚度为集电器厚度tcc的至少10％，优选为集电器厚度tcc的10％至90％。
11.一种用于碱金属离子电池的多层电极架构，该多层电极架构包括：
电极层；以及
根据任一前述权利要求所述的集电器，其中，所述第一集电器层与所述电极层接触。
12.一种制造用于碱金属离子电池的多层电极架构的方法，该方法包括：
提供具有电极表面的电极；
在电极表面上，沉积第一集电器材料的第一集电器层，该第一集电器层具有限定第一组晶界的第一晶粒结构；以及
在第一集电器层上，沉积第二集电器材料的第二集电器层，该第二集电器层具有限定第二组晶界的第二晶粒结构，从而限定第一和第二集电器层之间的边界，使得第一和第二组晶界不穿过该边界。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括允许所述第一和第二集电器材料在所述边界处相互扩散，以在所述第一和第二集电器层之间形成第三集电器层，所述第三集电器层限定界面区域，使得所述第一和第二组晶界不穿过所述界面区域。
14.根据权利要求11所述的多层电极架构或根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述电极是阳极。
15.根据权利要求14所述的多层电极架构或方法，其中，所述阳极包括锂或LiPON。
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