TW201225389A - Composite structures containing high capacity porous active materials constrained in shells - Google Patents

Composite structures containing high capacity porous active materials constrained in shells Download PDF

Info

Publication number
TW201225389A
TW201225389A TW100138361A TW100138361A TW201225389A TW 201225389 A TW201225389 A TW 201225389A TW 100138361 A TW100138361 A TW 100138361A TW 100138361 A TW100138361 A TW 100138361A TW 201225389 A TW201225389 A TW 201225389A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
shell
porous substrate
electrode
active material
substrate structure
Prior art date
Application number
TW100138361A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI574448B (zh
Inventor
Rainer J Fasching
Zu-Qin Liu
Song Han
Ghyrn E Loveness
Constantin I Stefan
Original Assignee
Amprius Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amprius Inc filed Critical Amprius Inc
Publication of TW201225389A publication Critical patent/TW201225389A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI574448B publication Critical patent/TWI574448B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0421—Methods of deposition of the material involving vapour deposition
    • H01M4/0428—Chemical vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/049—Manufacturing of an active layer by chemical means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1395—Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/387—Tin or alloys based on tin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/52—Removing gases inside the secondary cell, e.g. by absorption
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

201225389 六、發明說明： 對相關申請案之交叉參考 本申請案依據35 U.S.C. § 119(e)主張2010年10月22曰申 請之題為「COMPOSITE STRUCTURES CONTAINING HIGH CAPACITY POROUS ACTIVE MATERIALS CONSTRAINED IN SHELLS」的美國臨時專利申請案第61/406,049號（代理 人案號AMPRP018P)之權利，該申請案以引用的方式全部 併入本文中。 【先前技術】 對高電容可再充電電化學電池之商業需求很強。許多領 域（諸如，航空航天、醫療器件、攜帶型電子器件及汽車） 將自電池具有較高重量及/或體積電容受益。鋰離子技術 已提供在此方面之實質改良。然而，迄今為止，該技術已 主要地受約束於基於低電容石墨之負電極。石墨在鋰化期 間具有僅為372 mAh/g之理論電容，且其實際電容甚至更 低。 已提議將矽、鍺、錫及許多其他材料（因其高鋰化電容） 作為石墨之替換或至石墨之添加劑。舉例而言，估計矽之 理論電容為約4,200 mAh/g。然而，此等高電容材料中之 許多者由於其不良的循環壽命效能（其通常自在鋰化期間 的實質體積改變產生）而尚未廣泛採用。舉例而言，當矽 經鋰化至其理論電容時，其膨脹多達400%。此等量值之 體積改變造成高電容活性材料結構及其固體電解質相界 (SEI)層中之相當大的應力，且通常導致電極結構之機械破 159625.doc 201225389 裂及粉碎及電化學電池之顯著電容衰退β 【發明内容】 提供新穎電極材料複合式結構，其含有形成至多孔基底 結構内之高電容活性材料。該結構亦包括囊封此等多孔基 底結構之殼。在活性材料之鋰化期間，該殼機械約束該多 孔基底結構。該殼允許㈣子通過，但防止電解質溶劑與 囊封之活性材料相互作用。在某些實施例中，該殼含有 碳’而該多孔基底結構含有石夕。雖㈣傾向於在經化期間 膨脹’但基底結構之孔冑率（或更通常地，在殼内部的空 隙空間之可利用性)有助於容納殼内之此額外體積，而不 將其破«實質上增大總體妹材料複合式結構之總體大 小。此允許將複合式結構整合至各種類型之電池組電極内 及使高電容活轉料循環，而不彳請電極之㈣結構及使 電池組之循環特性劣化。 本文中描述之電極材料複合式結構可用於-㈣子電池 之一電極中。在某些實施例中，一種電極材料複合式結構 包括：一多孔基底結構，其具有—高電容活性材料；及一 殼’其囊封該多孔基底結構。該殼機械約束該多孔基底結 構’且允轴離子在該高電容活性材料之經化及去經化期 1 ι過。π $時實質上防止—或多種電解質溶劑與囊封 ㈣㈣之該高電W材料相互作用。該多孔基底結構 =隙率在該高電容活性材料之鐘化期間減小，且在該高 電谷活性材料之去鐘化期間增大。在某些實施例令，該電 極材料複合式結構為負電極材料之—部分或為一負電極活 I59625.doc 201225389 性材料。該高電容活性材料可包括下列材料中之—或多 者：結晶石夕、非晶石夕、氧化石夕、氮氧化石夕、含錫材料含 硫材料及含鍺材料。該殼可包括下列材料中之一或多個： 碳、㈣氧l(LiP〇N)、氧化鈦、氧化矽、氧化紹、锡、 銅、錫合金及銅合金。 在某些實施例中，該多孔基底結構在該高電容活性材料 之鐘化及去鐘化期間之任一時刻維持至少某一孔隙率。舉 例而言，當該高電容活性材料經化至其理論鐘化電容之至 V約75 /〇時，6亥多孔基底結構可保留至少約1 〇%之—孔隙 率。在某些實施例中，該殼在該高電容活性材料之鐘化及 去鐘化期間大體上不經歷塑性變形。該電極材料複合式結 構可包括額外多孔基底結構β在此等情形下，相同殼可囊 封-個以上多孔基底結構。舉例而言，一殼可在該多個多 孔基底結構周圍形成一整體囊封體。在特定實施例中，至 少兩個多孔基底結構在該電極材料複合式結構内相互接 觸。在同樣的或其他實施例中，該殼可電整合多個多孔基 底結構。 在某些實施例中’該電極材料複合式結構具有在約财 米與30微米之間的一平均主要尺寸。該殼可具有在約丄奈 米與100奈米之間的-平均厚度。在某些實施例中一中 間層疋位於该多孔基底結構與該殼之間。該多孔基底結構 之該高電容活性材料可包括石夕（諸如，多孔石夕），而該殼可 包括碳》在同樣的或其他實施例中，該殼可包括不存在於 該多孔基底結構中之至少一材料。在某些實施例中，該多 159625.doc ^
S 201225389 孔基底結構對該殼之一體積比為至少約+。 、1 坏即，電極材 料複合式結構平均具有按體積計比多孔基底材料少十倍之 殼材料，諸如，高電容活性材料。 亦提供一種電極，該電極包括一電化學活性複合式結 構，其具有一多孔基底結構及囊封該多孔基底結構之一 . ㉟。該多孔基底結構包括-高電容活性材料。該殼機械約 束該多孔基底結構，且允許鋰離子在該高電容活性材料之 鋰化及去鋰化期間通過該殼，同時實質上防止一或多種電 解質溶劑與囊封於該殼内之該高電容活性材料相互作用。 该多孔基底結構之孔隙率在該高電容活性材料之鋰化期間 減小，且在其去鋰化期間增大。該電極亦包括—傳導性基 板，該基板支撐該電化學活性複合式結構且維持與該多孔 基底之該高電容活性材料之電子連通。 在某些實施例中，該電極亦包括一黏合劑材料，其支撐 在該傳導性基板上之該電化學活性複合式結構。在同樣的 或其他實施例中，該電化學活性複合式結構之該殼將該電 化學活性複合式結構附著至該傳導性基板。舉例而言，該 设可與形成於該傳導性基板之一表面上的一殼材料之一層 • 形成—整體°在某些實施例中，該多孔基底結構與該傳導 • 基板直接接觸4例而言，該多孔基底結構可為紫根至 β亥傳導性基板之基板。該多孔基底結構紮根至該傳導性基 板而生長。 、亦提供—種鍾離子電池，其包括具有—電化學活性複合 式結構之負電極。該電化學活性複合式結構包括：一多孔 159625.doc 201225389 基底結構，其具有一高電容活性材料；及一殼，其囊封該 多孔基底結構。該殼機械約束該多孔基底結構，且允許鐘 離子在該高電容活性材料之鋰化及去鋰化期間通過該殼， 同時實質上防止一或多種電解質溶劑與囊封於該殼内之該 高電容活性材料相互作用。該多孔基底結構之孔隙率在該 高電容活性材料之鋰化期間減小，且在其去鋰化期間增 大。该鍾離子電池亦包括一正電極及電解質。該電解質提 供該負電極與該正電極之間的離子連通，且包括該等鋰離 子。在某些實施例中，該電解質包括下列電解質溶劑中之 一或多者：碳酸鹽、亞硝酸鹽、酯、醯胺及磷酸鹽。該殼 可實質上不可滲透該一或多種電解質溶劑。該殼在其外表 面上形成一 SEI層’該外表面由該殼與該多孔基底結構分 開。 亦提供一種製造用於在一鋰離子電池中使用的電極之方 法°該方法可涉及提供具有一高電容活性材料之多孔基底 結構’及在該等多孔基底結構上形成一或多個殼以囊封此 南電容活性材料。該一或多個殼機械約束該多孔基底結 構’且允許鐘離子在該高電容活性材料之鐘化及去裡化期 間通過該殼’同時實質上防止一或多種電解質溶劑與囊封 於s亥设内之該高電容活性材料相互作用。該多孔基底結構 之孔隙率在該高電容活性材料之鋰化期間減小，且在其去 鋰化期間增大。該方法亦可涉及在一黏合劑中混合囊封於 該等殼中之該等多孔基底結構以形成一漿料，及將該漿料 塗佈至一傳導性基板上。 159625.doc 201225389 在某些實施例中，形成一或多個殼涉及將該等多孔基底 結構附著至一傳導性基板。此操作可開始於將該等多孔基 底結構提供於一傳導性基板上且接著形成一殼，殼之一部 分可作為一層體形成於該傳導性基板上，藉此將該等多孔 基底結構附著至該傳導性基板。該等多孔基底結構可藉由 在小於約700C之一溫度下還原煙霧狀二氧化石夕及/或藉由 蝕刻矽結構來形成。多孔基底結構可自冶金級矽形成。一 或多個设可藉由化學氣相沈積含碳材料於該等多孔基底結 構上來形成《在其他實施例中，形成該一或多個殼可涉及 碳化一聚合物前驅物。 以下參看諸圖進一步描述此等及其他實施例。 【實施方式】 在以下描述中，闡明了眾多特定細節以便提供對所提出 之概念之透徹理解。可在無此等特定細節中之一些或全部 之情況下實踐所提出之概念。在其他情況下，未詳細描述 熟知的程杨作以便*會不必要地混淆所描述之概念。雖 然將結合特定實施例描述—些概念，但應理解，此等實施 例並不意欲為限制性的。 一雖然高電容電化學活性活性材料可改良電化學電池之電 谷i_此等材料中之§午多者展現在電池組循環期間之實質 體積改變’諸如，在鋰化期間之膨脹及在去鋰化期間之收 縮舉例而5，在1^4.山結構中，矽在至約42〇〇 mAh/g之 其理論電容之鋰化期間可膨脹侧之多。此量值之體積 改變可造成内部電極結構之粉碎、與電極的電連接之失去 159625.doc 201225389 及電池之電容衰退β 7 f不又限於任何特定理論之情況下，咸信鐘化-去鐘化 循=對應於高電容活性材料結構中之大的張應力，其造成 此等結構及一般而令由加恭 Q内°卩電極結構内的開裂及其他形式之 機械損壞。結果，若敁笙 右此4結構大於此等材料之某些破裂極 限（例如，對於石夕，赵方A丨， 双白不米），則藉由高電容活性材料製
造之電極可經歷活性好M 材科之粉碎。此等機械破裂可導致在 電極内的電連接之〇 失去’且活性材料之部分可變得斷開連 接且電化學閒置，從而道+ 而導致電谷衰退。額外問題可自高電 谷活性材料結構出規， 從而s此等結構在鋰化期間膨脹及 在去鋰化期間收縮時，損壞其固體電解質界面(s叫層。 SEI層可在形成循環後長時間内繼續破壞及自我修復，且 藉由使總㈣層變厚、消耗鐘及電解質溶劑及其他原因而 促成額外電容衰退。 提議新穎電極材料複合式結構，其包括含有高電容活性 材料之多孔基底結構及囊封此等多孔基底結構之殼。殼經 設計以在聽·去鐘化循環期間機械約束多孔基底。雖缺 殼允許裡離子通過’但其防止電解質溶劑及/或其他電解 質組分與高電容活性材料相互作用。因而，多孔基底結構 通常不形成SEI層，且保持受到殼保護。實情為，sei層可 形成於殼之曝露至所有電解質組分的外表面上。即使高電 容活性材料可在經化期間在殼内部膨脹，多孔基底結構之 孔隙率亦可足以容納額外體積。一般而言，殼在多孔基底 結構内及在多孔基底結構與可用以容納對應於高電容活性 159625.doc 10 201225389 材料之操作鐘化極限之尚電容活性材料之膨服的殼之間具 有足夠的未佔據空間。此空間可來自多孔基底結構之小 孔且在某些實施例中，來自殼與基底結構之間的空隙。 可利用之空間在鐘化期間經部分或完全伯據，且接著在去 』間再-人形成。在循環期間，可能存在在殼内部（例 如，在小孔與空隙之間)的可利用空間之某一重新分佈。 一貫例之簡要描述可有助於提供料種結構及功能特徵 之更好理解。多孔基底結構可包括石夕，而對應的殼可包括 碳。可將二氧化石夕作為起始物質或触刻石夕粒子來形成多孔 夕”口構#著在此等多孔矽結構上形成碳殼，從而導致電 極材料複合式結構。此等複合式結構可在碳殼之形成期間 整合至負電極内，使得將碳殼用於將複合式結構附著至傳 導I·生基板或者，此等複合式結構可在形成碳殼之後整合 至負電極内，舉例而.吕，藉由將複合式結構與聚合物黏合 劑-起混合成漿料且將漿料塗佈至傳導性基板上。在鐘化 期間’石夕在碳殼内部膨脹，但石夕基底結構之孔隙率足以容 納此膨脹。初始孔隙率可經選擇，使得當石夕鐘化至其操作 電容時，仍存在殼内部剩餘之某一孔隙率或（更一般來說） • 自由”。應注意，操作電容並*始終對應於選定活性材 •'料之理論電容°舉例而言’含有此等多切結構之電極可 僅鐘化至約1500 mAh/g與3〇〇〇 mAh/g之間。在某些實施例 中’殼可對複合式結構之總電容有影響。 返回至先前實例，當石夕鐘化且膨腺時，其通常變得較 軟。另-方面，當碳鐘化時，其變得較硬，且除了實質上 159625.doc 201225389 保留其初始體積之外，亦較能抵抗機械應力。因而，碳殼 變得更能夠約束膨脹之矽基底結構，而較軟的經鋰化之矽 更易於在殼内重新分佈且佔據可利用之自由空間。鋰化級 別、孔料、殼厚度及其他參數可經選帛，使得殼在猶環 期間不被破壞或毀壞。在放電期間，石夕收縮’且可在殼内 邛形成小孔及/或空隙。該程序接著在隨後循環期間重 複’而不損壞碳殼。 雖然殼内部之高電容活性材料可在循環期間膨脹及收 縮但殼自身可保持相對完整。在某些實施例中，複合式 構或（更特疋5之）殼在循環期間並不實質上改變其外部 主要尺寸。在其他實施例中，複合式活性材料結構經歷對 於1 σ至各種電極系統（諸如，黏合劑系統）内仍可接受之 最小外部體積改變’而不超過黏合劑之彈性特性。黏合劑 材料之可能實例包括基於聚偏二氟乙烯（PVDF)及/或聚丙 烯酸（PAA)之黏合劑。在某些實施例中，複合式結構之主 要尺寸可在循環期間改變小於約2〇%，或更特定言之，小 於約10 /〇»應注意，結構或殼之此等尺寸改變實質上小於 囊封於喊中的高電容活性材料之對應改變。高電容活性材 料之體積改變主要由多孔基底結構之小孔，且在某些實施 例中由多孔基底結構與殼之間的空隙來容納、 雖然本文中藉由在電池充電期間經歷鋰化之參考電極 (亦即’負電極）描述許多實施例，但應理解’此等電極材 料複合式結構及方法亦可用於在電池放電期間鐘化之電極 (亦即正電極）。類似於在鋰化期間膨脹且可併入至多孔 159625.doc -12- 201225389 基底結構内用於在負電極中使用之石夕，許多正電極活性材 料亦在链化期間經歷體積改變。此等正電極活性材料之實 例包括鋰鈷氧化物、鎳鈷鋁氡化物、鎳鈷錳氧化物及一般 熟習此項技術者已知之其他物。 圖1為根據某些實施例的電極材料複合式結構ι00之示意 性橫截面表示。複合式結構100包括含有高電容活性材料 之多孔基底結構120。特定言之，圖1說明遍及多孔基底結 構1 20而分散之多個小孔130。多孔基底結構120囊封至殼 140内，殼140經組態以在鋰化期間機械約束多孔基底結構 120。在某些實施例中，殼丨4〇不經歷塑性變形，甚至當多 孔基底結構120之高電容活性材料在循環期間擴大及收縮 時亦如此。殼140可滲透鋰離子，且允許鋰離子在多孔基 底結構120之高電容活性材料之鋰化及去鋰化期間行進穿 過殼140。同時，殼140可經組態以實質上防止一或多種電 解質溶劑與多孔基底結構12〇之高電容活性材料相互作 用。因此’殼140可實質上不可滲透此等電解質溶劑。在 此等情形下，SEI層形成於殼140之外部表面142上。 殼140之可滲透性及機械約束特性視其材料組合物、厚 度、總尺寸及其他因素而定。殼14〇之厚度可變化，且可 通节由平均厚度來表徵。在其他實施例中，厚度可貫穿整 個殼實質上均勻。在某些實施例中，殼14〇之平均厚度處 於約1奈米與100奈米之間，或更特定言之，處於約5奈米 與25奈米之間。電極材料複合式結構1〇〇(或更特定言之， 喊140之外部表面142)之總尺寸可由主要尺寸表徵。為了 159625.doc •13· 201225389 ==，電極材料複合式結構之主要尺寸為其最大 寸“1中所不。總尺寸可在上端受到最大主要尺 寸限制及/或在下端夸丨 式結構可囊封非a Λ 要尺寸限制。較小的複合 於此目的 的活性材料，且需要相對大的殼用 比，二的二果’此等結構可具有過大的外表面積/體積 #致相對於高電容活性材料過多的殼材料。應注 :殼材料可對複合式結構之總鐘化電容有非常少的影塑 =影響，且通常應將相對於多孔核心材料之量或（更二 —之）相對於问電容活性材料的殼材料之量最小化。另 方面’較大的結構可能難以使用各種電極製造技術（諸 士混合、塗佈及以下參看圖3進一步描述之處理）加以處 ,另外，大的結構可超過殼及/或高電容活性材料之破 裂極限’且導致在殼内部的高電容材料之機械劣化。殼之 主要尺寸之增大通常使其更弱，且此因素可建立總尺寸之 對於a有較易於在鐘化期間膨脹之高電容活性材料 的複合式結構及/或對於在較寬鐘化範圍執行的複合式結 構尤其如此。 在同一電極中使用的多個結構之主要尺寸可變化，例 如，類似於石墨或鋰鈷氧化物粒子之大小分佈。因此，電 極材料複合式結構通常以平均主要尺寸來表徵。在某些實 施例中，複合式結構之平均主要尺寸處於約5 〇奈米與3 〇微 米之間，或更特定言之，處於約〇5微米與1〇微米之間。 複合式結構可呈具有低縱橫比之粒子及/或具有高縱橫比 (例如，大於約四）之棒、管或線的形式。 159625.doc • 14· 201225389 ==電極結構之大小及其他純可視形成多孔基底結 構的南電容活性材料之組合物及形態而定。舉例而言如 與非晶石夕相反的結晶石夕可更可接受用於較小複合式結構。 此外，複合式設計使使用比無囊封之情況下原本不可能使 用之尚電容活性材料大的高電容活性材料成為可能。舉例 而言，當所有三個尺寸超過數百奈米時，實質上純石夕結構 可在裡化循環期間超過其破裂極限且開始破裂。然而，本 文中描述之-些含石夕複合式結構可為m米且甚至職米 之大且在無複合式結構之破裂之情況下操作。在殼内的 高電容活性材料之破裂為較不關注的問題，此係因為此等 材料多孔且囊封於可防止活性材料之外部擴大且維持破裂 之部分之間的電及機械連接之殼中。即使在循環期間發生 -些破裂’殼亦防止活性材料之所得碎片變得與複合式結 構之其餘部分電及機械分離。多孔基底結構之不同碎片之 間的某-分離可為可能的，在該情況下，經由殼實現此等 碎片之間的機械及電整合。 如上k到，多孔基底結構丨2〇包括一或多種高電容活性 材料’諸如，石夕、非晶石夕、氧化石夕、氣氧化石夕、含錫材料 (例如，錫、氧化錫、氧化鈦）、含硫材料及含鍺材料、各 種金屬氫化物（例如，MgH2)、矽化物、磷化物及氮化物。 活性材料及其組合之其他實例包括：碳_矽組合（例如，塗 佈碳之矽、塗佈矽之碳、摻雜有矽之碳、摻雜有碳之矽及 包括碳及矽之合金）、碳-鍺組合（例如，塗佈碳之鍺、塗佈 鍺之碳、摻雜有鍺之碳及摻雜有碳之鍺）及碳_錫組合（例 159625.doc 201225389 如，塗佈碳之錫、塗佈錫之碳、摻雜有錫之碳及摻雜有碳 之錫）’及與氧化物混合之矽。通常將高電容活性材料定 義為具有至少約700 mAh/g之理論鋰化電容的活性材料。 在某些實施例中，活性層中的高電容活性材料之一部分相 對於負活性材料之總量為至少約5〇%，或至少約75%，或 至少約80%，或至少約85%，或至少約9〇。/(^亦可使用此 等材料之經摻雜的及非化學計量的變化。 多孔基底結構120可具有基於高電容活性材料之期望膨 脹特性及目標鋰化級別（其有時稱作操作電容）選擇之初始 孔隙率（在任何鋰化前）。在某些實施例中，高電容活性材 料之操作電容可為其理論電容之至少約5〇%，或更特定言 之，理論電容之至少約75%，或甚至理論電容之至少約 9〇 /〇。當咼電容活性材料鋰化且擴大時，此孔隙率將在循 環期間改變。舉例而言，對於晶體矽的每矽原子之體積為 約 0.02 W ’ 對於Lil2Si7'約 〇.〇6 細3，對於Li〗4Si6 約 〇 〇52 nm3 ’ 對於 Li13Si4-約 0.067 nm3 且對於 u22Si5-約 0 082 nm3，其中LiuSh為對應於約4200 mAh/g之電容的矽之理 論鋰化極限》 多孔基底結構120通常當高電容活性材料鋰化時變得較 不多孔，且當移除鋰時變得較多孔。在某些實施例令，多 孔基底結構120保留某一孔隙率，甚至當將高電容活性材 料充電至其操作電容（其通常小於其理論電容）時亦如此。 舉例而言，當將高電容活性材料鋰化至可對應於其理論電 容之至少約50%或至少約75%的其操作電容時，多孔基底 159625.doc • 16 * 201225389 可具有至少約5°/。，或更特定言之至少約1 〇%或甚至至少約 25〇/°之孔隙率。在特定實施例中，高電容活性材料包括 石夕’且將其充電至在約2〇〇〇 mAh/g至3000 mAh/g之間的操 作電容。多孔基底結構保留在此鋰化級別之某一孔隙率。 在操作電容極限下之孔隙率可處於約5%與25%之間，或更 特定言之，處於約1〇。/0與2〇%之間。用於含矽活性材料之 特定電荷位準可為約2500 mAh/g或處於約3000 mAh/g。 多孔基底之小礼可互連（亦即，開放式電池結構）或分開 (亦即’閉合式電池結構若多孔基底具有互連小孔，則 孔徑需要足夠小以避免在殼之形成（例如，沈積）期間的小 孔之實質填充。在某些實施例中，沈積速率足夠快，使得 不存在用於小孔在其藉由殼材料有效「插塞」前填充之足 夠時間。 在某些實施例中’多孔基底中的小孔之間的平均距離處 於約1奈米與_奈米之間，或更特定言之，處於約10奈米 與100奈米之間（至少對於初始多孔基底結構而言卜此平均 距離判定由高電容活性材料在小孔之間形成之壁厚度。在 某些實施例中，將此距離保持為低於破裂臨限值。缺而， 如上’當基底之甚至破裂之碎片保持電子連接至其 部分或連接至殼（若殼自身為電子傳導性）時，其可電 化學活性性。初始多孔基底結構之孔料或小孔之配置在 1刀始循環後可改變且可貫穿其循環壽命繼續改變亦為可处 在-些實施例中，平均孔徑處於約5奈米 ^ 間’或更明確而言’處於⑽奈米與_奈米之間4 159625.doc •17- 201225389 些配置中，平均孔徑大於小孔之間的平均距離。多孔基底 結構之小孔可為閉合式小孔或開放式小孔。 殼14 0材料可經選擇以提供以上提到之機械及可滲透性 特性。此等材料可為電化學活性及/或電化學惰性。殼材 料之一些實例包括碳、鋰磷氧氮（Lip0N)、氧化矽、氧化 鋁、氧化鈦、錫及錫合金、銅及銅合金。通常，殼材料就 其組合物及/或形態而言與多孔基底結構材料不同。舉例 而言，可將碳殼與中孔石夕基底組合使肖。在約匕期間，碳 殼可變得較硬，而内部矽中孔結構變得較軟。硬化之殼較 好地約束膨脹矽，矽在鋰化後變得較軟，且可使矽填充其 内部小孔，而非允許總體複合式結構膨脹。以上列出的殼 材料中之一些可與習知電解質相容’且藉由此等電解質建 立穩定的SEI層。 通常，殼實質上囊封每一多孔基底結構，而不實質上填 充基底之小孔U，在某些實施例中，多個多孔基底結 構可相互接觸，使得在此等接觸界面處不提供殼材料。此 外’在某些實施例中，多孔基底結構可接觸傳導性基板， 且不存在提供於彼界面處之殼材#。以了參看圖2A至圖 2C進-步描述此等實施例。然而，與此等囊封方案無關， 多孔基底結構受到保護免與電解質溶劑直接接觸。 對平矽4膜之一些研究已量測到在鋰化後處於0.5 MPa 與2 MPa之間的壓縮應力。針對個別奈米線量測此尚未可 能’但在此範圍或更低範圍Θ，其係可能的，亦即，内多 孔材料可施加於受約束的殼上之最大應力(假定在核心與 159625.doc -18- 201225389 殼之間的界面處之孔隙率為零）可為大約15肘以至2 〇 MPa。殼可經組態以容納此應力級別。通常，殼自一或多 個硬材料製造 '總體上，藉由提供穩固殼且具有在活性材 料内之足夠孔隙率來達成在高電容活性材料内部之擴大及 應變釋放。 在某些實施例中，殼140用以將電流傳導至多孔基底結 構之高電容活性材料及自多孔基底結構之高電容活性材料 傳導電流。因此，殼140可自傳導性材料製成。此外，殼 140可能需要維持與多孔基底結構12〇之實質接觸，特別當 南電容活性材料在去鋰化期間接觸時。在某些實施例中， 在殼140與多孔基底結構丨2〇之間提供中間層144以維持黏 著且防止多孔基底結構12〇與殼14〇之分層。然而，在多孔 基底、’、。構120與喊14〇之間的界面處之一些空隙之形成可為 可接欠的。中間層144可用以防止多孔基底結構材料（例 如，高電容活性材料）與殼材料之間的反應及在界面處的 不合需要之化合物（例如，碳化矽）之形成，當矽多孔基底 與碳殼直接接觸時，可形成該化合物。用於中間層144的 有用材料之實例包括傳導性黏合劑，諸如，PVDF或其他 • 傳導性聚合物^ ^ • 在某些實施例中，同一殼可囊封多個多孔基底結構。特 疋。之，圖2A為根據某些實施例的具有由同一殼240囊封 之多個多孔基底結構22〇的電極材料複合式結構2〇〇之橫截 面圖之不意性表示。多孔基底結構220可經個別地囊封。 舉例而言’多孔基底結構22〇a由殼材料充分包圍，且不接 159625.doc -19- 201225389 觸電極材料複合式結構200之任一其他組分。一些多孔基 底結構可相互觸碰，例如，多孔基底結構220c-220d。此 專「觸碰」結構可具有其尚電容活性材料之某一重疊（例 如’形成接合體）。因而，在此等結構之間可存在直接的 電子及離子路徑，在該情況下’電子及離子不必首先通過 殼。 在某些貫施例中’電極材料複合式結構2〇〇亦可包括傳 導性基板242，且设240可用以將多個多孔基底結構220機 械附著至基板242，如圖2A中所示。另外，殼24〇可提供多 個多孔基底結構220與基板242之間的電子連通，且允許鋰 離子經由殼240轉移且到達多個多孔基底結構22〇。當基板 存在時，某一多孔基底結構（如多孔基底結構22〇6及22〇f) 可接觸基板242。特定言之，一些多孔基底結構可具有與 基板242之直接電連通。在一些實施例中，殼24〇形成囊封 多個多孔基底結構220之單體或連續層。在其他實施例 中，使用聚合物黏合劑或並非電極材料複合式結構之部分 的一些其他組分將多數電極材料複合式結構附著至基板。 通常，雖非必要，但基板自具有至少約1〇3 s/m、或更 特定言之至少約106 S/m或甚至至少約1〇7 s/m之傳導率的 傳導性材料製成。合適的基板材料之實例包括銅、鈦、 紹、不鏽鋼、摻雜矽及其他材料。 、在某些實施财，所有或實f上所有多孔基底結構直接 連接至傳導性基板（亦即，電流連接之基板）。有時，此等 實例被稱作基板紮根多孔基底結構，或在更特定實施例 159625.doc 201225389 中，紮根多孔基底結構，亦即，當多孔基底結構在其形成 及生長期間附著至基板時。基板紮根及紮根之結構之各種 實例描述於2009年5月7日申請之題為「ELECTRODE INCLUDING NANOSTRUCTURES FOR RECHARGEABLE CELLS」的美國專利申請案第12/437,529號（代理人案號 AMPRP001US)中，為了描述基板紮根及紮根之結構的目 的，該申請案以引用的方式全部併入本文中。特定言之， 基板紮根多孔基底結構為實體且傳導性地附著至基板之結 構，基板可充當用於電極之集電器。基板紮根多孔基底結 構可紮根於基板的在結構之分佈上的隨機位置處（隨機紮 根），或較佳地紮根於結構上之某一特定位置處（非隨機紮 根），如圖2B中所示。非隨機紮根之奈米結構之實例包括終 端紮根之結構（圖2B中所示）、中間紮根之結構。終端紮根之 結構較佳地在結構之終端或遠端處黏附至基板。此假定該等 結構具有（一般而言）比結構之其他尺寸長的某一主要尺寸。 圖2B為根據某些實施例的具有多個基板紮根多孔基底結 構252的電極材料複合式結構250之橫截面圖之示意性表 示。展示每一多孔基底結構252藉由其端部中之一者附著 至基板256。在多孔基底結構252與基板256之界面處可不 存在殼材料。殼254可覆蓋多孔基底結構252之其餘表面， 且在某些實施例中，覆蓋基板256之任何曝露的表面，亦 即，在基板紮根多孔基底結構252之間。在某些實施例 中，殼254用以將多孔基底結構252支撐於基板256上。因 為多孔基底結構252具有與基板256之直接接觸，所以可將 159625.doc -21 - 201225389 電子傳導性較差之材料用於殼254。仍然，殼254應電子傳 導以允許鋰離子經由殼254進入及離開基板紮根多孔基底 結構252。 圖2C為根據某些實施例的具有形成於模板結構268上之 多個多孔基底結構262的電極材料複合式結構260之橫截面 圖之示意性表示。模板結構268可用於提供多孔基底結構 262與基板266之間的機械支撐及/或電子連通。模板之一 些實例包括奈米絲、奈米管、粒子及薄膜。在某些實施例 中，模板為矽化物奈米線，更特定言之，紮根於傳導性基 板之矽化物奈米線。模板之各種實例描述於2011年3月2曰 中請之題為「TEMPLATE ELECTRODE STRUCTURES FOR DEPOSITING ACTIVE MATERIALS」的美國專利申 請案第13/039,031號（代理人案號八1^?1^0121；8)及2011年5月 24 曰申請之題為「MULTIDIMENSIONAL ELECTROCHEMICALLY ACTIVE STRUCTURES FOR BATTERY ELECTRODES」的 美國專利申請案第13/114,413號（代理人案號AMPRP014US) 中，為了所有目的，該等申請案被以引用的方式全部併入 本文中。 以上描述之複合式結構可用於製造鋰離子電極及電池 組，如進一步在以下圖5A至圖5B之上下文中所描述。在 某些實施例中，除了以上描述之複合式結構之外，電極亦 包括一傳導性基板，其使用聚合黏合劑材料支撐複合式結 構。結構在傳導性基板上形成一電極層。在某些實施例 中，電極層具有至少約50微米之厚度。在同樣的或其他實
159625.doc -22- S 201225389 施例中，電極層具有小於約25%之孔隙率。 多孔基底結構可藉由以下描述之各種技術形成。一般而 言’此等技術可分群成自頂向下型及自底向上型。自頂向 下技術涉及自（例如）初始固體結構移除某一材料以形成多 孔基底結構°此等技術包括（但不限於）SiOx還原、電化學 钮刻及化學飯刻《自底向上技術可開始於基板不含有高電 容活性材料或含有有限量的高電容活性材料，及自彼基板 向上建置多孔基底結構或將多孔基底結構建置於彼基板 上°此等方法包括（但不限於）化學氣相沈積（CVD)、物理 氣相沈積（PVD)、聚結、電沈積及燒結。用於確保基底結 構多孔的技術之實例包括（但不限於）電漿氫化、電化學鋰 化/去鋰化、離子植入、氣體插入、經由在Si熔融混合物中 之音波處理之空蝕及溶膠凝膠合成。 圖3為根據某些實施例的對應於用於製造鐘離子電池組 電極之方法300的程序流程圖。方法3〇〇可開始於在操作 302期間形成包括一或多個高電容活性材料之多孔基底結 構。在一實施例中，藉由在小於約9〇(rc之溫度下還原氧 化矽（諸如，煙霧狀二氧化矽）形成含有矽之多孔基底❶可 使用某些還原催化劑（諸如，鎮（Mg)或氣化卸（kci)、氣化 鋰（LiCl)及氣化鈣（CaCh)之溶液）在較低溫度（諸如，在處 於約50(TC與約700。(：之間的溫度下）下還原矽。此允許在 不密化之情況下保留二氧化矽之原始多孔基底結構。另 外，可調諧用於此等催化劑之處理條件（例如，壓力、溫 度、環境條件及還原比）以藉由控制氧之移除來增大或減 159625.doc -23- 201225389 小孔隙率。在其他實施例中，藉由蝕刻矽結構形成含有矽 之多孔基底。 亦可使用金屬輔助蝕刻產生具有定義之孔隙率的奈米線 及/或奈米粒子。舉例而言，可使用亦含有硝酸銀（例如， 具有約0.01 Μ與約0.05 Μ之間的濃度）的基於氟化氫（HF)之 蝕刻溶液（例如，具有約5 Μ之HF之濃度）來蝕刻高度ρ摻雜 晶圓或其他矽結構。銀離子在矽表面上成核，且以電化學 方式驅動#刻製程（腐蝕）^可在約25〇c與約5(rc之間的溫 度下執行此製程。視在矽中摻雜的p型之等級、蝕刻時 間、溫度及/或其他製程參數（諸如，蝕刻劑溶液及催化劑 之濃度、pH值及在電化學蝕刻之情況下施加之電壓及/或 電流）而定，蝕刻製程可產生具有（例如）在約3〇%與9〇%之 間的孔隙率之奈米線。藉由電化學蝕刻製程產生之一些奈 米線實例展示於在圖10A至圖1〇D中呈現之SEM及tem影 像中》更特定言之’圖⑽說明則達約Η、時之石夕奈米 線，而圖10D說明钮刻達約2小時之石夕奈米線。已發現，電 化學蝕刻常導致多孔矽結構。 在某些實施例中， ，在#刻製程期間將陽極電位施加至
奈米線）， 米粒子）自高縱橫比結構形成。 機或其他合適工具中碾碎高縱 可使較低縱橫比結構（例如，奈 ，起始物質可為具有受 在冶金級矽製造中作為 為了製造含有矽之多孔基底結構， 控孔隙率的二氧化矽結構，諸如， 159625.doc • 24· 201225389 副產物生成之煙霧狀二氧化石夕。可在此等製程中調整載氣 之濃度及/或其他製程條件以達成二氧化石夕結構之所要孔 隙率。可藉由使用具有額外石夕前驅物或具有還原劑/银刻 劑之流體化反應器來控制二氧化石夕結構之大小。接著使用 ,&前提到的還原路徑中之-者將此等多孔基底結構還原至 多孔碎基底。 在某些實施例中’自溶融物結晶冶金級石夕。所得石夕之孔 隙率可受到在結晶期間的各種條件控制。在一配置中，使 用了或多個音波處理技術處理炼融石夕以引入併入至結晶内 的氣泡。在另一配置中，藉由調整固體之泮滅或冷卻速率 來調整孔隙率。此外，可使用諸如氫(h2)、碘(ι2)、六氟化 硫（SF6)及漠（Βγ2)之還原氣體藉由使石夕中之一些成合金及 移除石夕中之一些來控制孔隙率，此係因為其形成氣相石夕化 物且如同氣相蝕刻劑而作用。 實施例中，使用液體石夕院前驅物、低溫熱處理及/ t雷射解聚合形成多切結構。在—實例中，錢可為甲 本中之電紡絲(electrospun)，且接著經聚合及加熱以形成 非b曰矽纖維。其他實例包括CVD氫化、蝕刻及溶膠凝膠技 .術。 貫她例中，使用聚結及/或互連技術形成多孔石夕 結構。製程可開始於使用以上描述的處理技術（例如，氣 相反應、還原之石夕及其他者）中 < 一者形成奈米級石夕粒 子用於形成初始粒子之前驅物及處理氣體可包括三氣矽 ’元四氯化石夕、單石夕院、石夕化猛及/或峨。此初始操作可 159625.doc •25- 201225389 的非晶碎粒子β此 的其自身之某一内 以允許藉由囊封之 產生直徑處於約100奈米與6〇〇奈米之間 等初始粒子可具有如受其合成條件控制 部孔隙率，但可能並不具有所要孔隙率 有效抑制。 、製程繼續奈米級粒子之聚結，諸如，在流體化合成腔室 或冷中。流體化合成腔室或浴將建立奈米粒子之懸浮液， 且該等粒子將自由地相互黏附-亦即，聚結。叢集大小將 視滞留時間、流動速率、粒子密度、溫度及處理氣體濃度 而定。此操作可形成直徑為數微来之叢集。在某些實施例 中，原始奈米級粒子在合成懸浮液内鬆散地互連直至其 達到所要的中間/巨粒子Α小，及在某些實施例中，可將 其與漂浮於反應器t之其他較小粒子分開之所要的重量。 可按達成原始奈来級奈米粒子間之^夠的内部間距以建立 小孔及有效的中間/巨粒子内部孔隙率以允許一旦聚結物 由’句束外層囊封且接著經鋰化時用於擴大之空間的方式控 制此「自裝填γ在某些實施例令，製造過程可涉及多孔 核心及/或殼之預先鋰化。舉例而言，具有多孔矽核心之 活性材料結構可經預先鋰化至至少約500 mAh/g，或更特 疋吕之，至至少約1〇〇〇 mAh/g，或甚至至至少約15〇〇 mAh/g。 返回圖3，方法300繼續在操作3〇4期間在多孔基底結構 卜。P表面上形成设。在某些實施例中，此操作涉及含碳 材料之化學氣相沈積(CVD)，例如，在含矽多孔基底結構 上。在其他實施例中’形成殼涉及（例如）在含矽多孔基底 159625.doc •26· 201225389 ι構上石厌化聚合物前驅物。用於形成殼以囊封多孔基底結 =的技術之-些實例涉及CVD、溶膠凝膠技術、前驅物聚 合物之碳化、藉由固體聚合物電解質塗佈或碳之物理氣相 沈積（PVD)。 方法3 0 0可繼續進行在可選操作3 〇 6期間將複合式結構與 聚合黏合劑及其他材料混合以形成漿料且將漿料塗佈至傳 導性基板上，且接著在可選操作3〇8期間使漿料乾燥❻以 下描述呈現基於漿料之沈積技術的額外細節。在其他實施 例中，電極材料複合式結構可在於操作3〇2期間形成多孔 基底結構的同時及/或於操作3〇4期間在多孔基底結構上形 成殼的㈣附著至基板。舉例而t，多孔基底結構可為基 板紮根結構，如下所解釋。在同樣的或其他實施例中，可 首先將多孔基底結構定位至基板上，但未必附著至基板。 稍後，可藉由在多孔基底結構上形成殼來提供附著。 最終漿料混合通常含有電極活性層之所有材料，例如， 複合式結構、黏合劑及傳導性添加劑及溶劑。使用黏合劑 將活性材料及傳導劑固持於基板上。通常，黏合劑之量處 於基於固體含量（亦即，不包括溶劑）的活性層之約2重量百 分比與25重量百分比之間。 視使用的黏合劑之種類而定，溶劑可為水性或非水性。 「非水黏合劑」之一些實例包括聚（四氟乙烯）(pTFE)、聚 (偏二氟乙烯）(PVDF)、苯乙烯_ 丁二烯共聚物（SBR)、丙烯 腈-丁二烯共聚物（NBR)或羧甲基纖維素（CMC)、聚丙烯酸 及聚氧化乙烯，及其組合。舉例而言，可使用溶解於N_甲 159625.doc •27· 201225389 基-2-吡咯啶酮（NMP)中之10至20重量百分比PVDF »作為 另一實例’可使用使用1至1〇重量百分比之聚四氟乙婦 (PTFE)及1至15重量百分比之羧曱基纖維素（CMC)之組合 黏合劑。另一實例為聚丙烯腈（PAN)。 「水性黏合劑」之實例包括羧甲基纖維素及聚（丙烯酸） 及/或丙烯腈-丁二烯共聚物乳膠。水性黏合劑之一特定實 例為聚丙烯醯胺與下列共聚物中之至少一者組合：羧化苯 乙烯-丁二烯共聚物及苯乙烯_丙烯酸酯共聚物。聚丙烯醯 胺對此共聚物之比率可處於約〇 2:丨至約丨：丨之間（基於乾 重）。在另一特定實例中，水性黏合劑可包括羧酸酯單體 及甲基㈣腈單體。在另—蚊實财，黏合劑可包括含 敦聚合物及金屬螯合化合物。可自諸如以下之氟化單體聚 合含氟聚合物：E乙稀（VF)、偏二氟乙稀（VdF)、四氣乙 稀（则）、三氟乙稀（㈣）、三氟氯乙稀（ctfe)、氣化乙 稀喊、氟化丙烯酸烧醋/甲基丙烯酸脂、#有3·ι〇個碳原子 之全_烴、全基乙敎氟化間：氧雜環戊 烯。金屬螯合化合物可呈具有電子對受體金屬離子（諸 如’欽及㈣子）之雜環的形式，電子對受體金屬離子由 配位鍵附著至至少兩個電子對供體非金屬.離子（諸如，Ν、 〇及 S)。 洛劑種類及量可經選擇以在沈積製料間達成所㈣ 度。傳導劑可能需要單獨的分散操作 . -黏合劑與傳導劑預先混合且 /、通㈣由將某 系統（诸如，球磨機或高剪切混 政 益）來執行。在某些實施 159625.doc •28· 201225389 例中，操作需要數小時，且可週期性地測試混合物（例 如’使用亥格曼（Hegman)規）以判定未分散的傳導劑粒子 之存在。一般而言，傳導劑粒子之大小處於約1〇 ^爪與1〇〇 μηι之間。若粒徑不大於活性材料層之厚度的約5〇%，則尤 其有用。若粒子過大，則其可干擾漿料沈積製程且影響層 之均勻性及其電屬性。 接著可將剩餘組分添加至漿料。在此時刻不包括溶劑的 漿料之調配物（亦即，固體含量）通常代表所得活性層。通 常，藉由添加適合於供沈積系統使用之溶劑來調整漿料之 黏度。對於許多製程，5,000 cP至4〇,〇〇〇 cp之漿料黏度係 適當的。當達到所要黏度時，將漿料塗佈至集電器上且藉 由乾燥移除溶劑，例如，在操作3〇8期間。乾燥活性層之 典型的重2：密度可處於約0.001 g/cm2與〇 〇3〇 gkm2之間 (不包括基板）。 可使用集電器之移動腹板執行塗佈。舉例而言，可使用 具有約10 μιη至30 μηι之厚度及約1〇 0111至5〇〇。瓜之寬度的 銅、鎳或不鏽鋼箔之腹板。可藉由漿料將腹板片塗於兩側 上。每一片可稍後用作電化學電池中之電極。該腹板可用 於集電1§中。片之間的未塗佈之間隙可用於電池組接線端 子之附接。或者，可將連續塗層塗覆於腹板（集電器）之一 或兩側上》 經塗佈且乾燥之集電器通常經壓縮以達成電極層之所要 雄、度。可使用經組態以保持某一壓力或提供某一間隙之一 組輥進行壓縮。可將該等輥加熱至約攝氏6〇度與攝氏12〇 159625.doc -29· 201225389 度之間。此外’可將經塗佈之集電器預加熱至約攝氏6〇度 與攝氏120度之間，從而使活性材料層更易經受均勻壓 縮。可將電極壓緊至約5〇 ^111[1至3〇〇 μιη之間的總厚度（包括 /舌性層及集電器兩者卜通常，經壓縮之電極之孔隙率處 於約2〇%與50%之間，更特定言之，處於約3〇%與4〇%之 間。最後，將經壓縮的經塗佈之集電器切割至所要寬度及 長度。可在切割之前或之後將電池組接線端子附接至集電 器。 圖4為根據某些實施例的使用本文中描述之電極的部 組裝之電化學電池之平面圖。該電池具有-正電極活性, 502 ’其展示覆蓋正集電器5〇3之主要部分。該電池亦具; :負電極活性層504 ’其展示覆蓋負集電器505之主要, 刀。在正電極活性層5〇2與負電極活性層5〇4之間的為分甚 器 506 〇 在一實施例巾，負電極活性層綱稍比正電極活性層.5〇 大以確保藉由負活性層綱之活性材料截獲自正電極^ 層502釋放之鐘離子。在一實施例中，負活性層別4在一忌 多個方向上延伸超出正活性層5〇2至少約〇25_與$咖 =卜在—更特定實施财，負層在—❹個方向上延伸 層約1職與2軸之間。在某些實施例中，分離器 =之邊緣延伸超出至少負活性層5〇4之外邊 極與其他電池組件之完全電子絕緣。 -負電 組：Γ:據/些實施例的使用…描述之電極的部分 ' 化學電池之電極堆疊500之橫截面圖。存在一正 I59625.doc
S -30- 201225389 集電器503，其在一侧上具有一正電極活性層5〇2&且在相 對側上具有一正電極活性層·。存在一負集電器5〇5， 其在一側上具有—負電極活性層504a且在相對側上具有一 負電極活性層5〇4b。在正電極活性層5〇2a與負電極活性層 504a之間存在一分離器5〇6&。分離器5〇6用以維持正電極 活性層502a與負電極活性層5〇乜之間的機械分離，且充當 海綿狀物以獲取稍後將添加之電解質（未圖示）。其上不存 在活性材料的集電器5〇3、5〇5之端部可用於連接至電池之 適當端子（未圖示）。 電極層5〇2a、504a、集電器503、505與分離器506a一起 可被認為形成一個電化學電池單元。圖5中展示之完全堆 疊500包括電極層5〇2b、5〇仆及額外分離器5〇讣。可在鄰 近電池之間共用集電器5〇3、5〇5。當重複此等堆疊時，結 果為具有比單··電池單元之電容大的電容之電池或電^ 組。 製造具有大的電容之電池組或電池之另一方式為製造一 個非常大的電池單元且將其捲進自身之上以製造多個堆 疊。圖6A中之橫截面示意性說明展示可將電極與兩個分離 器片捲繞在一起以形成電池組或電池（有時被稱作卷式電 池6〇〇)之長度及窄度。卷式電池經成形及定大小以適合於 彎曲（常為圓柱形）罩602之内部尺寸。卷式電池6〇〇具有一 正電極606及一負電極604。電極之間的空白空間為分離器 片。可將卷式電池插入至罩6〇2内。在一些實施例中，卷 式電池600在中心可具有一心軸6〇8，其建立初始捲繞直徑 159625.doc •31· 201225389 且防止内部卷圈佔據中心轴向區域。心軸6 0 8可由傳導性 材料製成，且在一些實施例中’其可為電池接線端子之一 部分。圖6Β展示具有分別自正集電器（未圖示）及負集電器 (未圖示）延伸之正短小突出部612及負短小突出部614的卷 式電池600之透視圖。該等短小突出部可焊接至集電器。 電極之長度及寬度視電池之總尺寸及活性層及集電器之 厚度而定。舉例而言，具有18 mm直徑及65 mm長度之習 知18650電池可具有處於約3〇〇 mm與1〇〇〇 mm長之間的電 極。對應於較低速率/較高電容應用之較短電極較厚，且 具有較少卷圈。 圓柱形設計可用於一些鋰離子電池，尤其當電極可在循 環期間膨脹且因此對外殼施加壓力時。使用儘可能薄同時 仍能夠維持電池上之足夠壓力（具有良好安全裕度）的圓柱 形外殼係有用的。可類似地捲繞稜柱形（平）電池但其罩 °為可撓性，使彳于其可沿著較長側彎曲以適應内部壓力。 此外，壓力在電池之不同部分内可不相同，且可使稜柱形 電池之角料空。通常應避免在經離子電池内之空凹穴， 系因為在電極膨脹期間，電極傾向於被不均勻地推動至 此等凹穴内。此外’電解質可聚集於空凹穴中，且在電極 之間留下乾燥區’從而負面影響電極之間㈣離子輸送。 然而’對於某些應用(諸如，由矩形外觀尺寸指定之應 用），棱柱形電池係、適當的。在—些實施例中，稜柱形電 2用成堆疊之矩形電極及分離器片以避免在捲繞式稜柱 /電池之情況下遇到的困難中之一 4b。 I59625.doc
S -32· 201225389 圖7說明捲繞式稜柱形卷式電池700之俯視圖。卷式電池 700包括一正電極704及一負電極7〇6。電極之間的空白空 間為分離器片。卷式電池700圍封在矩形棱柱形罩702中。 與圖6Α及圖6Β中展示之圓柱形卷式電池不同，稜柱形卷 式電池之捲繞開始於在卷式電池之中間的平延伸段。在一 實施例中，卷式電池可在卷式電池之中間包括一心轴（未 圖示）’電極及分離器捲繞於該心軸上。 圖8八說明包括複數個電池（8〇13、8〇11)、801(：、801(1及 801 e)的堆疊式電池之橫截面，每一電池具有一正電極（例 如，803a、803b)、一正集電器（例如，8〇2)、一負電極（例 如，805a、805b)、一負集電器（例如，8〇4)及在該等電極 之間的一分離器（例如’ 806a、8〇6b)。每一集電器由鄰近 電池共用。堆疊電池之一優勢為，該堆疊可按幾乎任何形 狀製造，其特別適合於稜柱形電池。集電器短小突出部通 常自s亥堆疊延伸，且引入至電池組接線端子。圖8B展示包 括複數個電池的堆疊式電池之透視圖。 旦如上所述配置該等電極，即用電解質填充電池組。 裡離子電池中之電解質可為液體、固體或凝膝。具有固體 電解質之鋰離子電池亦稱作鋰聚合物電池。 典型的液體電解質包括一或多種溶劑及一或多種鹽，其 中之至少一者包括鋰。在第一充電循環(有時被稱作形成 循環）期帛，電解質中之有機溶劑可部分在負電極表面上 分解以形成固體電解質相界層_層Η目界通常電絕緣但 可傳導電子，從而允絲離子通過。相界亦防止在賴後充 159625.doc •33- 201225389 電子循環中的電解質之分解。 適合於一些鋰離子電池的非水溶劑之一些實例包括下列 各者：環狀碳酸酯（例如，碳酸伸乙酯（EC)、碳酸伸丙酯 (PC)、碳酸伸丁酯（BC)及碳酸乙烯基伸乙酯（VEC))、内酯 (例如，γ- 丁内酯（GBL)、γ-戊内酯（GVL)及α-當歸内酯 (AGL))、直鏈碳酸酯（例如，碳酸二曱酯（DMC)、甲基乙 基碳酸酯（MEC)、碳酸二乙酯（DEC)、甲基丙基碳酸酯 (MPC)、碳酸二丙酯（DPC)、甲基丁基碳酸酯（NBC)及碳酸 二丁酯（DBC))、醚（例如，四氫呋喃（THF)、2-曱基四氫咬 喃、1，4-二噁烷、1,2-二曱氧乙烷（DME)、1,2-二乙氧乙烷 及1,2-二丁氧乙烷）、亞硝酸酯（例如，乙腈及己二腈）直鏈 酯（例如，丙酸甲酯、特戊酸曱酯、特戊酸丁酯及特戊酸 辛酯）、醯胺（例如，二甲基甲醯胺）、有機磷酸酯（例如， 磷酸三曱酯及磷酸三辛酯）及含有S=0基團之有機化合物 (例如，二曱砜及二乙烯砜），及其組合。 可按組合使用非水液體溶劑。組合之實例包括以下組 合.環狀碳酸醋-直鍵碳酸醋、環狀碳酸g旨-内g旨、環狀碳 酸酯-内酯-直鏈碳酸酯、環狀碳酸酯-直鏈碳酸酯-内酯、 環狀碳酸酯-直鍵碳酸酯-醚’及環狀碳酸酯-直鍵碳酸酯_ 直鏈酯。在一實施例中，可將環狀碳酸酯與直鏈酯組合。 此外’可將環狀碳酸醋與内醋及直鏈醋組合。在一特定實 施例中，環狀碳酸酯對直鏈酯之比率處於按體積計約i :9 至10:0、較佳地2:8至7:3之間。 用於液體電解質之鹽可包括下列各者中之一或多者： -34· 159625.doc
201225389
LiPF6、LiBF4、LiC104、LiAsF6、LiN(CF3S〇2)2、 LiN(C2F5S02)2、LiCF3S03、LiC(CF3S02)3、LiPF4(CF3)2、LiPF3 (C2F5)3、LiPF3(CF3)3、LiPF3(iso-C3F7)3、LiPF5(iso-C3F7)、具 有環烧基之链鹽（例如，（CF2)2(S〇2)2xLi及（CF2)3(s〇2)2xLi)， 及其組合。常見組合包括LiPF6與LiBF4、LiPF6與LiN (CF3S〇2)2、LiBF4與 LiN(CF3S02)2。 在一實施例中’在液體非水溶劑（或溶劑之組合）中的鹽 之總濃度為至少約0.3 Μ ;在一更特定實施例中，鹽濃度 為至少約0.7 Μ。濃度上限可受到溶解限度驅動，或可不 大於約2.5 Μ ;在一更特定實施例中，不大於約丨5 μ。 在無分離器之情況下通常使用固體電解質，此係因為其 自身充當分離器。其電絕緣、傳導電子且電化學穩定。在 固體電解質組態中，使用含鋰鹽（其可與對於以上描述之 液體電解質電池相同），但與溶解於有機溶劑中不同，將 其保持於固體聚合物複合物中。固體聚合物電解質之實例 可為離子傳導聚合物，該等離子傳導聚合物自含有具有可 用於供電解質鹽之鋰離子在傳導期間附著至且在其間移動 的未共電子對之原子的單體製備，諸如，聚偏二氟乙烯 (PVDF)或其衍生物之氣化物或共聚物、聚（氯三氟乙烯）、 聚（乙烯-氣三氟-乙烯）或聚（氟化乙烯-丙烯）、聚氧化乙烯 (ΡΕΟ)及曱醛鍵聯之ρεο、與三官能胺基甲酸酯交聯之 ΡΕΟ·ΡΡ〇-ΡΕΟ、聚（雙（曱氧基_乙氧基_乙氧化物）)_磷氮烯 (ΜΕΕΡ)、與雙官能胺基甲酸酯交聯之三醇型π。、聚（（寡 聚）氧化乙烯）甲基丙烯酸酯-共-驗金屬曱基丙烯酸酯、聚 159625.doc -35- 201225389 丙烯腈（PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯（pnma)、聚甲基丙烯腈 (PMAN)、聚矽氧烷及其共聚物及衍生物、基於丙稀酸醋 之聚合物、其他類似無溶劑聚合物、經縮合或交聯以形成 不同聚合物的前述聚合物之組合及前述聚合物中之任一者 之物理混合物》其他傳導性較差之聚合物可與以上聚合物 組合使用以改良薄層壓物之強度，該等傳導性較差之聚合 物包括：聚酯（PET)、聚丙烯（PP)、聚萘二曱酸乙二酯 (PEN)、聚偏二氟乙烯（PVDF)、聚碳酸酯（PC)、聚苯硫醚 (PPS)及聚四氟乙烯（PTFE)。 圖9說明根據一實施例的捲繞式圓柱形電池之橫截面 圖。卷式電池包括一螺旋捲繞式正電極9〇2、一負電極9〇4 及分離器906之兩個薄片。將卷式電池插入至電池罩916 内，且使用蓋918及密封墊920密封電池。在一些情況下， 蓋918或罩916包括安全器件。舉例而言，可使用安全通氣 孔或衝開閥以在過多壓力累積於電池組中時爆開。又，正 熱係數（PTC)器件可併入至蓋918之傳導路徑内以減少在電 池遭遇短路時可能導致之損壞。蓋918之外部表面可用作 正端子，而電池罩916之外部表面可充當負端子。在一替 代實施例中，顛倒電池組之極性，且蓋918之外部表面用 作負端子，而電池罩916之外部表面充當正端子。短小突 出部908及910可用以建立正及負電極與對應端子之間的連 接。可插入適當絕緣密封墊914及912以防止内部短路之可 能性。舉例而言，可將Kapt〇nTM薄膜用於内部絕緣。在製 造期間，可將蓋918壓扁至罩916以便密封電池。然而，在 159625.doc 36· 201225389 此操作前，添加電解質（未圖示）以填充卷式電池之多孔空 間。 對於鋰離子電池，通常需要硬質罩，而可將鋰聚合物電 池裝填至可撓性、箔型（聚合物層壓物）罩内。可選擇各種 材料用於罩。對於鋰離子電池，Ti_6_4、其他Ti合金、 A卜A1合金及300系列不鏽鋼可適合於正傳導性罩部分及 端蓋’且商用純Ti、Ti合金、Cu、a卜AI合金、Ni、抑及 不鏽鋼可適合於負傳導性罩部分及端蓋。 可形成電池組（cell pack或battery pack)或為電池組之部 分的鋰離子電池組包括一或多個鋰離子電化學電池，每一 電池含有電化學活性活性材料。除了電池之外經離子電 池組亦可包括一功率管理電路以控制多個電池間的功率平 衡、控制充電及放電參數、確保安全（熱及電逸散）及其他 目的。個別電池可相互串聯及/或並聯連接以形成具有適 當電壓、功率及其他特性之電池。 雖然已為了理解之清晰性之目的而詳細地描述了前述概 念，但應顯而易見，可在隨附申請專利範圍之範疇内實踐 某些改變及修改。應注意，存在實施製程、系統及裝置之 許多替代方式。因此，應將本發明之實施例視為說明性， 而非限制性的。 【圖式簡單說明】 圖1為根據某些實施例的電極材料複合式結構之橫截面 圖之示意性表示。 圖2 A為根據某些實施例的具有由同一殼囊封之多個多孔 159625.doc -37- 201225389 基底結構的電極材料複合式結構之橫截面圖之示意性表 示。 圖2B為根據某些實施例的具有多個基板紮根多孔基底結 構的電極材料複合式結構之橫截面圖之示意性表示。 圖2C為根據某些實施例的具有形成於模板結構上之多個 多孔基底結構的電極材料複合式結構之橫戴面圖之示意性 表示。 圖3為根據某些實施例的對應於製造含有電極材料複合 式結構之電極之方法之程序流程圖。 圖4為根據某些實施例的說明性電極配置之頂部示魚 圖。 圖5為根據某些實施例的說明性電極配置之側面示意 圖。 圖6A至圖6B為根據某些實施例的圓捲繞式電池之頂部 示意圖及透視示意圖。 圖7為根據某些實施例的稜柱形捲繞式電池之頂部示意 圖。 圖8 A.至圖8B為根據某些實施例的電極堆疊之頂部示魚 圖及透視示意圖。 圖9為根據實施例的電化學電池之示意性橫截面圖。 圖10A至圖l〇D為藉由電化學蝕刻製程產生的矽奈米線 之掃描電子顯微術（SEM)及透射電子顯微術（tem)影像。 【主要元件符號說明】 100 電極材料複合式結構 159625.doc •38· 201225389 120 多孔基底結構 130 小孔 140 殼 142 殼之外部表面 144 中間層 200 電極材料複合式結構 220 多孔基底結構 220a 多孔基底結構 220b 多孔基底結構 220c 多孔基底結構 220d 多孔基底結構 220e 多孔基底結構 220f 多孔基底結構 240 殼 242 基板 250 電極材料複合式結構 252 多孔基底結構 254 殼 256 基板 260 電極材料複合式結構 262 多孔基底結構 266 基板 268 模板結構 300 用於製造锂離子電池組電極之方法 159625.doc -39- 201225389 500 電極堆疊 502 正電極活性層 502a 正電極活性層 502b 正電極活性層 503 正集電器 504 負電極活性層 504a 負電極活性層 504b 負電極活性層 505 負集電器 506 分離器 506a 分離器 506b 分離器 600 卷式電池 602 罩 604 負電極 606 正電極 608 心轴 612 正短小突出部 614 負短小突出部 700 卷式電池 702 矩形稜柱形罩 704 正電極 706 負電極 801a 電池 159625.doc ·40· s 201225389 801b 電池 801c 電池 801d 電池 801e 電池 802 正集電器 803a 正電極 803b 正電極 804 負集電器 805a 負電極 805b 負電極 806a 分離器 806b 分離器 902 螺旋捲繞式正電極 904 負電極 906 分離器 908 短小突出部 910 短小突出部 912 絕緣密封墊 914 絕緣密封墊 916 電池罩 918 蓋 920 密封墊 159625.doc -41 -

Claims (1)

  1. 201225389 七、申請專利範園： 1.種用於在一鐘離子電池之一雷搞 合式結構，其包含： 電極中使用之電極材料複 一士多孔基底結構，其包含一高電容活性材料·及 一殼，其囊封該多孔基底結構， ^ ^ 该忒機械約束該多孔 基底、構，且允許鋰離子在該 门罨谷活性材料之鋰化及 期間通過該殼，同時實質上防止-或多種電解質 溶劑與囊封於該殼内之該高電容活性材料相互作用， 之nr多孔基底結構之—孔隙率在該高電容活性材料 之鐘化期間減小，且在兮古 办 電谷活性材料之去鋰化期間 增大。 2.如凊求項1之電極材料处 ^ . .. 4jt ^ 飞構，其中該電極材料複 «式結構為一負電極材料。 3 .如凊求項1之電極材料人 〇式、.°構，其中該高電容活性 材料包含選自由以下各物 μ 谷物、·且成之群的一或多種材料：結 曰日矽、非晶矽、氧化矽、氣 鼠氧化矽、含錫材料、含硫材 料及含鍺材料。 4_如請求項1之電極材料 〇式、、去構’其中該殼包含選自 由以下各物組成之群的— ,τ ^ 的或多種材料：碳、鋰磷氧氮 (UPON)、氧化鈦、氧 ^ 匕夕、氧化鋁、錫、銅、錫合金 及鋼合金。 5.如請求項1之電極材料 ^ ^ >而 复0式結構’其中該多孔基底結 構在該南電容活性材料 & & , ^ 〈娌化及去鋰化期間之任一時刻 維持至少某一孔隙率。 159625.doc 201225389 6.如請求項丨之電極材料複合式結構，其中當該高電容活 性材料鐘化至其理論鐘化電容之至少約75%時該多孔 基底結構保留至少約1 〇%之一孔隙率。 7·如請求項丨之電極材料複合式結構，其甲該殼在該高電 容活性材料之鋰化及去鋰化期間實質上不經歷塑性變 形。 8. 如請求項1之電極材料複合式結構’其中該電極材料複 合式結構包含額外多孔基底結構’且其中該殼囊封一個 以上多孔基底結構。 9. 如請求項8之電極材料複合式結構，其中至少兩個多孔 基底結構在該電極材料複合式結構内相互接觸。 10. 如請求項8之電極材料複合式結構，其中該殼電整合該 多孔基底結構及該等額外多孔基底結構。 11. 如請求項1之電極材料複合式結構，其中該電極材料複 合式結構具有在約50奈米與3〇微米之間的一平均主要尺 寸。 12. 如請求項丨之電極材料複合式結構，其中該殼具有在約1 奈米與100奈米之間的一平均厚度。 13. 如請求項丨之電極材料複合式結構，其進一步包含定位 於該多孔基底結構與該殼之間的一中間層。 14. 如請求項1之電極材料複合式結構，其中該高電容活性 材料包含矽’且該殼包含碳β 15. 如晴求項1之電極材料複合式結構，其中該殼包含不存 在於該多孔基底結構中之至少一材料。 159625.doc 201225389 16. 17. 18. 19. 20. 21. 如請求項1之電極材料複合式結構，其令該多孔基底結 構對該殼之一體積比為至少約十。 一種電極，其包含： 一電化學活性複合式結構，其包含： 一多孔基底結構，其包含一高電容活性材料；及 一殼，其囊封該多孔基底結構，該殼機械約束該多 孔基底結構，且允許鋰離子在該高電容活性材料之鋰 化及去鋰化期間通過該殼，同時實質上防止一或多種 電解質溶劑與囊封於該殼内之該高電容活性材料相互 作用， 其中e亥多孔基底結構之一孔隙率在該高電容活性材 料之鋰化期間減小，且在該高電容活性材料之去鋰化 期間增大；及 一傳導性基板，其支撐該電化學活性複合式結構且維 持與該電化學活性複合式結構之該多孔基底結構之該高 電容活性材料的電子連通。 如印求項17之電極，其進一步包含一黏合劑材料，該黏 σ劑材料支撐在該傳導性基板上之該電化學活性複合式 結構。 如凊求項17之電極，其中該殼將該電化學活性複合式結 構附著至該傳導性基板。 如請求項19之電極，其中該般與形成於該傳導性基板之 表面上的—殼材料之一層形成一整體。 如請求項17之電極，其中該多孔基底結構與該傳導性基 159625.doc 201225389 板直接接觸。 22. 如請求項21之電極，其中該多孔基底結構為紮根至該傳 導性基板之基板。 23. 如請求項U之電極，其中該多孔基底結構紮根至該傳導 性基板而生長。 24. —種經離子電池，其包含： 一負電極，其包含一電化學活性複合式結構，該電化 學活性複合式結構包含： 一多孔基底結構，其包含一高電容活性材料；及 一殼，其囊封該多孔基底結構，該殼機械約束該多 孔基底結構，且允許鋰離子在該高電容活性材料之鋰 化及去鋰化期間通過該殼’同時實質上防止一或多種 電解質溶劑與囊封於該殼内之該高電容活性材料相互 作用， 其中該多孔基底結構之一孔隙率在該高電容活性材 料之鋰化期間減小，且在該高電容活性材料之去鋰化 期間增大； —正電極；及 一電解質，其提供該負電極與該正電極之間的離子連 通’且包含該等鋰離子。 25. 如請求項24之鋰離子電池，其中哕一 丹T 4 一或多種電解質溶劑 係選自由以下各物組成之群：一故 ^ ί反酸鹽、—亞硝酸鹽、 一 Θ旨、一醯胺及一磷酸鹽，且盆φ •头Τ邊设實質上不可滲透 該一或多種電解質溶劑。 159625.doc 201225389 26. 如請求項24之鋰離子電池，其中該殼在該殼之一外表面 上形成一 SEI層’該殼之該外表面由該殼與該多孔基底 結構分開。 27. —種製造用於在一链離子電池中使用的一電極之方法， 該方法包含： 提供包含一高電容活性材料之多孔基底結構；及 在該等多孔基底結構上形成一或多個殼以囊封該等多 孔基底結構之該高電容活性材料，該一或多個殼機械約 束該多孔基底結構，且允許鋰離子在該高電容活性材料 之鋰化及去鋰化期間通過該一或多個殼，同時實質上防 止一或多種電解質溶劑與囊封於該一或多個殼内之該高 電容活性材料相互作用， 其中該多孔基底結構之一孔隙率在該高電容活性材料 之鋰化期間減小，且在該高電容活性材料之去鋰化期間 增大。 包含： 一或多個殼中之該等多孔 28.如請求項27之方法，其進—步 在一黏合劑中混合囊封於該 基底結構以形成一装料；及 或多個殼包含將該等 將該漿料塗佈至一傳導性基板上 29.如請求項27之方法，其中形成該— 多孔基底結構附著至一傳導性基板 其中將s亥等多孔基底結構提供於一 30.如請求項27之方法， 傳導性基板上。 或多個殼之一部分在該傳 3 1.如清求項3 〇之方法，其中該一 159625.doc 201225389 導性基板上形成一層。 32.如請求項27之方法，其進一步包含在提供該等多孔基底 結構前’藉由在小於約700。〇之一溫度下還原煙霧狀二 氧化矽來形成該等多孔基底結構。 33·如凊求項27之製造該電極之方法’其進一步包含在提供 該等多孔基底結構前’藉由蝕刻矽結構來形成該等多孔 基底結構。 34.如請求項27之製造該電極之方法，其進一步包含在提供 該等多孔基底結構前，自冶金級矽形成該等多孔基底結 構。 3 5.如請求項27之製造該電極之方法，其中形成該一或多個 殼包含化學氣相沈積一含碳材料於該等多礼基底結構 上。 36.如請求項27之製造該電極之方法，其中形成該一或多個 殼包含碳化一聚合物前驅物。 159625.doc
TW100138361A 2010-10-22 2011-10-21 包含限制於殼中之高電容多孔活性材料之複合式結構 TWI574448B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US40604910P 2010-10-22 2010-10-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201225389A true TW201225389A (en) 2012-06-16
TWI574448B TWI574448B (zh) 2017-03-11

Family

ID=45973277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100138361A TWI574448B (zh) 2010-10-22 2011-10-21 包含限制於殼中之高電容多孔活性材料之複合式結構

Country Status (7)

Country Link
US (3) US9209456B2 (zh)
EP (1) EP2630684A4 (zh)
JP (2) JP6185841B2 (zh)
KR (2) KR101858282B1 (zh)
CN (1) CN103238238B (zh)
TW (1) TWI574448B (zh)
WO (1) WO2012054766A2 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI563714B (en) * 2013-12-03 2016-12-21 Lg Chemical Ltd Porous silicon-based anode active material, method for preparing the same, and lithium secondary battery comprising the same
US12040162B2 (en) 2022-06-09 2024-07-16 6K Inc. Plasma apparatus and methods for processing feed material utilizing an upstream swirl module and composite gas flows
US12042861B2 (en) 2021-03-31 2024-07-23 6K Inc. Systems and methods for additive manufacturing of metal nitride ceramics
US12094688B2 (en) 2022-08-25 2024-09-17 6K Inc. Plasma apparatus and methods for processing feed material utilizing a powder ingress preventor (PIP)
US12176529B2 (en) 2020-06-25 2024-12-24 6K Inc. Microcomposite alloy structure
US12195338B2 (en) 2022-12-15 2025-01-14 6K Inc. Systems, methods, and device for pyrolysis of methane in a microwave plasma for hydrogen and structured carbon powder production
US12261023B2 (en) 2022-05-23 2025-03-25 6K Inc. Microwave plasma apparatus and methods for processing materials using an interior liner
US12406829B2 (en) 2021-01-11 2025-09-02 6K Inc. Methods and systems for reclamation of Li-ion cathode materials using microwave plasma processing

Families Citing this family (153)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9882241B2 (en) 2008-08-01 2018-01-30 Seeo, Inc. High capacity cathode
US9054372B2 (en) * 2008-08-01 2015-06-09 Seeo, Inc. High capacity anodes
JP5414075B2 (ja) * 2008-12-26 2014-02-12 独立行政法人産業技術総合研究所 リチウム二次電池
WO2011041468A1 (en) 2009-09-29 2011-04-07 Georgia Tech Research Corporation Electrodes, lithium-ion batteries, and methods of making and using same
CN103210525B (zh) * 2010-11-26 2015-11-25 株式会社爱发科 锂硫二次电池用正极及其形成方法
US9786947B2 (en) 2011-02-07 2017-10-10 Sila Nanotechnologies Inc. Stabilization of Li-ion battery anodes
GB2492167C (en) 2011-06-24 2018-12-05 Nexeon Ltd Structured particles
DE102011088533A1 (de) * 2011-12-14 2013-06-20 Robert Bosch Gmbh Elektrode, Verfahren zum Herstellen einer Elektrode und Energiespeicher umfassend eine Elektrode
GB201122315D0 (en) * 2011-12-23 2012-02-01 Nexeon Ltd Etched silicon structures, method of forming etched silicon structures and uses thereof
JP2015510666A (ja) 2012-01-30 2015-04-09 ネクソン リミテッドＮｅｘｅｏｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｓｉ／Ｃ電気活性材料組成物
WO2013120011A1 (en) 2012-02-09 2013-08-15 Energ2 Technologies, Inc. Preparation of polymeric resins and carbon materials
GB2499984B (en) 2012-02-28 2014-08-06 Nexeon Ltd Composite particles comprising a removable filler
US8932764B2 (en) * 2012-02-28 2015-01-13 Sila Nanotechnologies, Inc. Core-shell composites for sulfur-based cathodes in metal-ion batteries
US9780357B2 (en) 2012-04-19 2017-10-03 Lg Chem, Ltd. Silicon-based anode active material and secondary battery comprising the same
US9512523B2 (en) 2012-04-19 2016-12-06 Lg Chem, Ltd. Porous electrode active material and secondary battery including the same
US10411251B2 (en) 2012-05-07 2019-09-10 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Lithium battery cathode
KR101396489B1 (ko) 2012-05-08 2014-05-19 세진이노테크(주) 실리콘계 음극 활물질의 제조 방법, 리튬 이차전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
GB2502625B (en) 2012-06-06 2015-07-29 Nexeon Ltd Method of forming silicon
US20130344391A1 (en) * 2012-06-18 2013-12-26 Sila Nanotechnologies Inc. Multi-shell structures and fabrication methods for battery active materials with expansion properties
US8476206B1 (en) * 2012-07-02 2013-07-02 Ajay P. Malshe Nanoparticle macro-compositions
KR101476043B1 (ko) * 2012-07-20 2014-12-24 주식회사 엘지화학 탄소-실리콘 복합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 음극 활물질
KR101578262B1 (ko) 2012-07-24 2015-12-28 주식회사 엘지화학 다공성 규소계 전극 활물질 및 이를 포함하는 이차전지
KR101634843B1 (ko) 2012-07-26 2016-06-29 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극 활물질
CN103579593A (zh) * 2012-08-03 2014-02-12 株式会社Lg化学 电极活性材料、二次电池和制备多孔氧化硅基复合物的方法
EP2693533B1 (en) * 2012-08-03 2018-06-13 LG Chem, Ltd. Electrode active material for secondary battery
JP6065450B2 (ja) * 2012-08-09 2017-01-25 国立大学法人山口大学 硫黄複合体を含む正極及び二次電池
KR20240055130A (ko) 2012-08-16 2024-04-26 에노빅스 코오퍼레이션 3차원 배터리들을 위한 전극 구조들
KR101880603B1 (ko) * 2012-08-22 2018-07-23 동국대학교 산학협력단 리튬이차전지의 음극 활물질용 실리콘 산화물-탄소 복합체의 제조방법
US10374221B2 (en) * 2012-08-24 2019-08-06 Sila Nanotechnologies, Inc. Scaffolding matrix with internal nanoparticles
JP6092885B2 (ja) * 2012-09-27 2017-03-08 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池用負極活物質及びその負極活物質を用いた非水電解質二次電池
GB2507535B (en) 2012-11-02 2015-07-15 Nexeon Ltd Multilayer electrode
US10263279B2 (en) * 2012-12-14 2019-04-16 Sila Nanotechnologies Inc. Electrodes for energy storage devices with solid electrolytes and methods of fabricating the same
CN103022446B (zh) * 2012-12-19 2015-10-07 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 一种锂离子电池硅氧化物/碳负极材料及其制备方法
CN105308772B (zh) 2013-03-15 2018-11-16 艾诺维克斯公司 用于三维电池的隔膜
US10797310B2 (en) 2013-03-21 2020-10-06 Sila Nanotechnologies Inc. Electrochemical energy storage devices and components
KR101458309B1 (ko) * 2013-05-14 2014-11-04 오씨아이 주식회사 부피 변화를 완화할 수 있는 Si-블록 공중합체 코어-쉘 나노 입자 및 이를 이용한 리튬 이차전지용 음극활물질
JP6448057B2 (ja) * 2013-05-30 2019-01-09 エルジー・ケム・リミテッド 多孔性シリコン系負極活物質、この製造方法、及びこれを含むリチウム二次電池
KR101573423B1 (ko) * 2013-06-21 2015-12-02 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 다공성 실리콘계 음극 활물질, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 리튬 이차 전지
US9959983B2 (en) 2013-06-28 2018-05-01 Intel Corporation Robust porous electrodes for energy storage devices
US11721831B2 (en) 2013-08-30 2023-08-08 Sila Nanotechnologies, Inc. Electrolyte or electrode additives for increasing metal content in metal-ion batteries
US10873074B2 (en) 2013-10-04 2020-12-22 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Large-volume-change lithium battery electrodes
EP3065206A4 (en) * 2013-10-31 2016-09-14 Lg Chemical Ltd Active material for negative electrode and method for producing same
US10224537B2 (en) 2013-11-29 2019-03-05 Sila Nanotechnologies, Inc. Fluorides in nanoporous, electrically-conductive scaffolding matrix for metal and metal-ion batteries
US20150162617A1 (en) * 2013-12-09 2015-06-11 Nano And Advanced Materials Institute Limited Si@C core/shell Nanomaterials for High Performance Anode of Lithium Ion Batteries
CN103779546A (zh) * 2014-01-21 2014-05-07 南京安普瑞斯有限公司 一种空心结构材料及其制备方法和用途
CN103779534B (zh) * 2014-01-21 2017-02-01 南京安普瑞斯有限公司 独立的一维共轴纳米结构
US11050051B2 (en) 2014-02-03 2021-06-29 Ramot At Tel-Aviv University Ltd. Electrode compositions and alkali metal batteries comprising same
WO2015114640A1 (en) * 2014-02-03 2015-08-06 Ramot At Tel-Aviv University Ltd. Anode compositions and alkali metal batteries comprising same
US10147966B2 (en) 2014-02-20 2018-12-04 Sila Nanotechnologies, Inc. Metal sulfide composite materials for batteries
KR102663138B1 (ko) 2014-03-14 2024-05-03 그룹14 테크놀로지스, 인코포레이티드 용매의 부재하의 졸-겔 중합을 위한 신규한 방법 및 그러한 방법으로부터의 가변형 탄소 구조의 생성
KR101567203B1 (ko) 2014-04-09 2015-11-09 (주)오렌지파워 이차 전지용 음극 활물질 및 이의 방법
CN104979536B (zh) * 2014-04-10 2018-05-29 宁德新能源科技有限公司 锂离子电池及其阳极片、阳极活性材料的制备方法
KR101604352B1 (ko) 2014-04-22 2016-03-18 (주)오렌지파워 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
US10109885B2 (en) 2014-05-07 2018-10-23 Sila Nanotechnologies, Inc. Complex electrolytes and other compositions for metal-ion batteries
TWI689126B (zh) 2014-05-12 2020-03-21 美商安普雷斯公司 經結構控制之矽沈積至奈米線上
US11038165B2 (en) 2014-05-29 2021-06-15 Sila Nanotechnologies, Inc. Ion permeable composite current collectors for metal-ion batteries and cell design using the same
DE102014210613B4 (de) 2014-06-04 2022-08-04 Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Verfahren zur Herstellung von sphärischen Silizium-Kohlenstoff-Nanokompositen
KR101692330B1 (ko) * 2014-06-09 2017-01-03 울산과학기술원 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
US9379374B2 (en) * 2014-07-15 2016-06-28 GM Global Technology Operations LLC Methods for forming negative electrode active materials for lithium-based batteries
KR101615439B1 (ko) * 2014-07-17 2016-05-13 오씨아이 주식회사 탄소-실리콘 복합체의 제조방법
CN104091934B (zh) * 2014-07-17 2017-06-06 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 一种多元复合负极材料、其制备方法及包含其的锂离子电池
JP2017526144A (ja) * 2014-08-29 2017-09-07 日本電気株式会社 リチウムイオン電池用アノード材料
WO2016054105A1 (en) * 2014-09-29 2016-04-07 A123 Systems, LLC Pre-lithiated silicon anodes with pvdf binder
KR101636527B1 (ko) 2014-09-30 2016-07-05 덕산하이메탈(주) 리튬이차전지용 음극 활물질의 제조방법 및 이에 따라 제조된 리튬 이차전지활물질
KR20160040046A (ko) 2014-10-02 2016-04-12 삼성에스디아이 주식회사 복합 음극 활물질, 상기 복합 음극 활물질을 포함하는 음극 및 상기 음극을 포함하는 리튬 이차전지
US10340520B2 (en) 2014-10-14 2019-07-02 Sila Nanotechnologies, Inc. Nanocomposite battery electrode particles with changing properties
US9509021B2 (en) 2014-10-17 2016-11-29 Ford Global Technologies, Llc Estimation of lithium-ion battery capacity as function of state-of-lithiation swing
WO2016063281A1 (en) 2014-10-21 2016-04-28 Ramot At Tel-Aviv University Ltd High-capacity silicon nanowire based anode for lithium-ion batteries
US9780361B2 (en) * 2014-11-12 2017-10-03 GM Global Technology Operations LLC Methods for forming porous materials
KR102285149B1 (ko) 2014-11-14 2021-08-04 삼성에스디아이 주식회사 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 전지
GB2533161C (en) 2014-12-12 2019-07-24 Nexeon Ltd Electrodes for metal-ion batteries
JP6970617B2 (ja) * 2015-03-02 2021-11-24 イーオーセル リミテッド ケイ素：ケイ酸リチウムの複合材母材中にナノケイ素粒子を埋込んだケイ素−酸化ケイ素−リチウムの複合材料、及びその製造工程、及びバッテリ二次セル負電極製造工程でのその使用、及びリチウムイオンバッテリセル
KR101726037B1 (ko) 2015-03-26 2017-04-11 (주)오렌지파워 실리콘계 음극 활물질 및 이의 제조 방법
EP3353844B1 (en) 2015-03-27 2022-05-11 Mason K. Harrup All-inorganic solvents for electrolytes
MX2017013648A (es) * 2015-04-23 2018-07-06 Univ Rice William M Matrices de nanotubos de carbono alineados verticalmente como electrodos.
KR102561096B1 (ko) * 2015-04-29 2023-07-28 삼성전자주식회사 음극층, 이를 포함하는 리튬 이차 전지 및 그 제조방법
TWI793480B (zh) 2015-05-14 2023-02-21 美商易諾維公司 用於能量儲存裝置之縱向約束
DE102015212202A1 (de) 2015-06-30 2017-01-05 Robert Bosch Gmbh Siliciummonolith-Graphit-Anode für eine Lithium-Zelle
DE102015212182A1 (de) 2015-06-30 2017-01-05 Robert Bosch Gmbh Anode für eine Batteriezelle, Verfahren zur Herstellung einer Anode und Batteriezelle
CN105070894B (zh) * 2015-07-31 2018-02-23 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 一种锂离子电池用多孔硅基复合负极材料、制备方法及用途
US20190097222A1 (en) 2015-08-14 2019-03-28 Energ2 Technologies, Inc. Composites of porous nano-featured silicon materials and carbon materials
DE102015217809A1 (de) 2015-09-17 2017-03-23 Robert Bosch Gmbh Vorlithiiertes, kohlenstoffbeschichtetes Anodenaktivmaterial
CN105470480B (zh) * 2015-11-21 2018-01-16 中国计量学院 一种锡合金/硅/碳电极材料的制备方法
DE102015224373A1 (de) * 2015-12-04 2017-06-08 Robert Bosch Gmbh Siliciumpartikel mit künstlicher SEI
TW201725772A (zh) * 2015-12-16 2017-07-16 Jnc Corp 鋰離子二次電池用負極活性物質的製造方法
CA3009630C (en) 2015-12-16 2023-08-01 Amastan Technologies Llc Spheroidal dehydrogenated metals and metal alloy particles
US10987735B2 (en) 2015-12-16 2021-04-27 6K Inc. Spheroidal titanium metallic powders with custom microstructures
DE102016202459A1 (de) 2016-02-17 2017-08-17 Wacker Chemie Ag Kern-Schale-Kompositpartikel
DE102016202458A1 (de) 2016-02-17 2017-08-17 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Herstellung von Si/C-Kompositpartikeln
EP3420607A1 (en) 2016-02-23 2019-01-02 Maxwell Technologies, Inc. Elemental metal and carbon mixtures for energy storage devices
TWI739830B (zh) 2016-05-13 2021-09-21 美商易諾維公司 用於三維電池之尺寸拘束件
EP3469644B1 (en) 2016-06-14 2022-11-09 Nexeon Limited Electrodes for metal-ion batteries
CN109314242B (zh) * 2016-06-15 2022-02-11 罗伯特·博世有限公司 负极组合物、制备负极的方法及锂离子电池
US10707531B1 (en) 2016-09-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
DE102016221782A1 (de) 2016-11-07 2018-05-09 Wacker Chemie Ag Kohlenstoff-beschichtete Siliciumpartikel für Lithiumionen-Batterien
TWI819481B (zh) 2016-11-16 2023-10-21 美商易諾維公司 具有可壓縮陰極之三維電池
EP4303964A3 (en) * 2017-02-21 2024-03-20 Tesla, Inc. Prelithiated energy storage device
KR102081772B1 (ko) 2017-03-16 2020-02-26 주식회사 엘지화학 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2018169336A1 (ko) * 2017-03-16 2018-09-20 주식회사 엘지화학 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
US10751795B2 (en) 2017-05-17 2020-08-25 Alliance For Sustainable Energy, Llc Nanostructured composite metal hydrides
US11411215B1 (en) * 2017-08-21 2022-08-09 Advano, Inc. Engineered solid electrolyte interfaces on anode materials
KR102148511B1 (ko) * 2017-09-01 2020-08-27 주식회사 엘지화학 음극 활물질의 제조방법 및 이를 이용한 음극 활물질 및 리튬 이차전지
KR102148512B1 (ko) 2017-09-01 2020-08-27 주식회사 엘지화학 양극 활물질의 제조방법 및 이를 이용한 양극 활물질 및 리튬 이차전지
US11999624B2 (en) 2017-09-29 2024-06-04 Lg Energy Solution, Ltd. Yolk-shell structured particles, method for producing same, and lithium secondary battery comprising same
DE102017218388A1 (de) 2017-10-13 2019-04-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Steigerung der Lebensdauer von siliziumbasierten negativen Elektroden durch Partikel mit Siliziumoxid- und LiPON-Beschichtung
US10256507B1 (en) 2017-11-15 2019-04-09 Enovix Corporation Constrained electrode assembly
KR102859540B1 (ko) 2017-11-15 2025-09-17 에노빅스 코오퍼레이션 전극 어셈블리 및 2차 배터리
KR101990027B1 (ko) * 2017-11-28 2019-06-17 경상대학교산학협력단 전지용 음극 활물질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 전지
US20200280050A1 (en) * 2018-01-16 2020-09-03 Illinois Institute Of Technology Silicon micro-reactors for lithium rechargeable batteries
CN112654444A (zh) 2018-06-19 2021-04-13 6K有限公司 由原材料制造球化粉末的方法
US11211639B2 (en) 2018-08-06 2021-12-28 Enovix Corporation Electrode assembly manufacture and device
US11239459B2 (en) * 2018-10-18 2022-02-01 GM Global Technology Operations LLC Low-expansion composite electrodes for all-solid-state batteries
US12148915B2 (en) * 2018-11-02 2024-11-19 Nissan Chemical Corporation Composition for forming an active material composite, an active material composite, and a method for producing an active material composite
US11223036B2 (en) 2018-11-19 2022-01-11 Apple Inc. Interconnected silicon porous structure for anode active material
US12176526B2 (en) 2019-02-22 2024-12-24 Amprius Technologies, Inc. Compositionally modified silicon coatings for use in a lithium ion battery anode
WO2020184917A1 (ko) * 2019-03-08 2020-09-17 주식회사 엘지화학 황-도핑 실리콘 음극재, 그의 제조방법, 상기 음극재를 포함하는 리튬 이차 전지 음극, 및 상기 음극을 포함하는 리튬 이차 전지
KR102854272B1 (ko) 2019-03-08 2025-09-03 주식회사 엘지에너지솔루션 황-도핑 실리콘 음극재, 그의 제조방법, 상기 음극재를 포함하는 리튬 이차 전지 음극, 및 상기 음극을 포함하는 리튬 이차 전지
CA3134579A1 (en) 2019-04-30 2020-11-05 Gregory Wrobel Lithium lanthanum zirconium oxide (llzo) powder
SG11202111576QA (en) 2019-04-30 2021-11-29 6K Inc Mechanically alloyed powder feedstock
US11024842B2 (en) * 2019-06-27 2021-06-01 Graphenix Development, Inc. Patterned anodes for lithium-based energy storage devices
KR102947244B1 (ko) 2019-08-13 2026-04-03 그래피닉스 디벨롭먼트, 인크. 리튬계 에너지 저장 디바이스용 애노드 및 그 제조 방법
NL2023642B1 (en) 2019-08-14 2021-02-24 Leydenjar Tech B V Silicon composition material for use as battery anode
US11489154B2 (en) 2019-08-20 2022-11-01 Graphenix Development, Inc. Multilayer anodes for lithium-based energy storage devices
WO2021034916A1 (en) * 2019-08-20 2021-02-25 Graphenix Development, Inc. Structured anodes for lithium-based energy storage devices
US11495782B2 (en) 2019-08-26 2022-11-08 Graphenix Development, Inc. Asymmetric anodes for lithium-based energy storage devices
EP4025536A4 (en) * 2019-09-06 2024-10-23 6K Inc. STRENGTH-TOLERANT PARTICLE STRUCTURES FOR HIGH-ENERGY ANODE MATERIALS AND METHODS FOR THEIR PRODUCTION
JP7516739B2 (ja) * 2019-10-28 2024-07-17 東ソー株式会社 コアシェル構造を有する複合材料、その製造方法及び負極材
CN114641462A (zh) 2019-11-18 2022-06-17 6K有限公司 用于球形粉末的独特原料及制造方法
US11590568B2 (en) 2019-12-19 2023-02-28 6K Inc. Process for producing spheroidized powder from feedstock materials
US20230101574A1 (en) 2020-03-18 2023-03-30 Wacker Chemie Ag Method for producing carbon-coated silicon particles
CA3172496A1 (en) 2020-04-08 2021-10-14 Graphenix Development, Inc. Anodes for lithium-based energy storage devices
TWI742603B (zh) * 2020-04-09 2021-10-11 伊諾司生技股份有限公司 一種具有空腔的感測器
US10964935B1 (en) 2020-04-28 2021-03-30 Nanostar, Inc. Amorphous silicon-carbon composites and improved first coulombic efficiency
CN115769394A (zh) 2020-07-02 2023-03-07 瓦克化学股份公司 用于生产用于锂离子电池的碳包覆硅颗粒的方法
TWI749650B (zh) * 2020-07-20 2021-12-11 中鋼碳素化學股份有限公司 鋰離子電池的極板材料
EP4146595A1 (en) 2020-08-18 2023-03-15 Group14 Technologies, Inc. Manufacturing of silicon-carbon composites materials
US11639292B2 (en) 2020-08-18 2023-05-02 Group14 Technologies, Inc. Particulate composite materials
JP7844451B2 (ja) 2020-09-18 2026-04-13 エノビクス・コーポレイション 電池に使用する電極の製造
CN112151820B (zh) * 2020-09-19 2022-06-21 北京化工大学 一种燃料电池用炭载铂铜合金多孔纳米线催化剂及其制备方法
AU2021349358A1 (en) 2020-09-24 2023-02-09 6K Inc. Systems, devices, and methods for starting plasma
CN116457309B (zh) 2020-09-30 2025-02-14 14集团技术公司 控制硅-碳复合材料的氧含量和反应性的钝化方法
CA3196653A1 (en) 2020-10-30 2022-05-05 Sunil Bhalchandra BADWE Systems and methods for synthesis of spheroidized metal powders
CN116783744A (zh) 2020-12-09 2023-09-19 艾诺维克斯公司 用于制造二次电池的电极组合件的方法及装置
US12255315B2 (en) 2021-01-14 2025-03-18 Graphenix Development, Inc. Anode structures having a multiple supplemental layers
JP7748467B2 (ja) * 2021-01-20 2025-10-02 カウンシル オブ サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ 金属でメッキされたハニカム状炭窒化ホウ素ナノマテリアル及びその応用
WO2022205152A1 (zh) * 2021-03-31 2022-10-06 宁德新能源科技有限公司 一种负极极片、包含该负极极片的电化学装置和电子装置
CN113113606B (zh) * 2021-04-08 2023-04-07 昆山宝创新能源科技有限公司 负极材料及其制备方法、极片、锂离子电池
CN115207308B (zh) * 2022-06-27 2025-08-15 珠海冠宇电池股份有限公司 一种负极材料及其制备方法和电池
CN116154141B (zh) * 2023-04-17 2023-06-23 河北坤天新能源股份有限公司 一种类西瓜状结构的硅碳负极材料及其制备方法
KR102777258B1 (ko) * 2023-11-20 2025-03-07 주식회사 이엠코 리튬이온2차전지용음극재, 그 제조방법, 그를 포함하는 리튬이온2차전지용음극 및 리튬이온2차전지
DE102024118929A1 (de) * 2024-07-03 2026-01-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenwickels für eine Rundzelle
CN223321310U (zh) * 2024-09-03 2025-09-09 株式会社Aesc日本 二次电池、电池组及电子装置
CN118993175A (zh) * 2024-09-05 2024-11-22 荆门市格林美新材料有限公司 一种具有多孔隔离层的前驱体、正极材料及制备与应用

Family Cites Families (66)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5426006A (en) * 1993-04-16 1995-06-20 Sandia Corporation Structural micro-porous carbon anode for rechargeable lithium-ion batteries
US5855860A (en) * 1994-10-27 1999-01-05 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for porifying fine particulate silica
US6025094A (en) * 1994-11-23 2000-02-15 Polyplus Battery Company, Inc. Protective coatings for negative electrodes
JP3581474B2 (ja) * 1995-03-17 2004-10-27 キヤノン株式会社 リチウムを利用する二次電池
DE69710787T2 (de) * 1996-05-22 2002-11-21 Moltech Corp., Tucson Komposit-kathoden, elektrochemische zellen mit komposit-kathoden und verfahren zur herstellung
EP0883199B1 (en) 1997-06-03 2003-05-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Negative electrode materials for non-aqueous electrolyte secondary batteries and said batteries employing the same materials
JP3941235B2 (ja) * 1998-05-13 2007-07-04 宇部興産株式会社 非水二次電池
KR100358805B1 (ko) * 2000-03-07 2002-10-25 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 그의 제조 방법
JP3466576B2 (ja) * 2000-11-14 2003-11-10 三井鉱山株式会社 リチウム二次電池負極用複合材料及びリチウム二次電池
JP3897709B2 (ja) * 2002-02-07 2007-03-28 日立マクセル株式会社 電極材料およびその製造方法、並びに非水二次電池用負極および非水二次電池
EP1552572A2 (en) * 2002-10-15 2005-07-13 Polyplus Battery Company Ionically conductive composites for protection of active metal anodes
US7645543B2 (en) * 2002-10-15 2010-01-12 Polyplus Battery Company Active metal/aqueous electrochemical cells and systems
JP2005071655A (ja) * 2003-08-28 2005-03-17 Mitsubishi Materials Corp 非水電解液二次電池用負極材料及びその製造方法並びにこれを用いた非水電解液二次電池
JP4401984B2 (ja) 2004-03-08 2010-01-20 三星エスディアイ株式会社 リチウム二次電池用負極活物質、リチウム二次電池用負極活物質、およびリチウム二次電池
JP4623283B2 (ja) 2004-03-26 2011-02-02 信越化学工業株式会社 珪素複合体粒子及びその製造方法並びに非水電解質二次電池用負極材
US7629082B2 (en) 2004-04-23 2009-12-08 Lg Chem, Ltd. Anode active material with improved electrochemical properties and electrochemical device comprising the same
US7438759B2 (en) 2004-10-21 2008-10-21 Sharp Laboratories Of America, Inc. Ambient environment nanowire sensor
KR101281277B1 (ko) * 2005-03-23 2013-07-03 파이오닉스 가부시키가이샤 리튬이차전지용 음극 활물질 입자 및 음극의 제조 방법
CN100422112C (zh) * 2005-07-08 2008-10-01 中国科学院物理研究所 一种具有球形核壳结构的碳硅复合材料及其制法和用途
KR101295927B1 (ko) 2005-10-21 2013-08-13 파나소닉 주식회사 전지
US8652692B2 (en) * 2005-11-23 2014-02-18 Polyplus Battery Company Li/Air non-aqueous batteries
US8110307B2 (en) 2006-01-25 2012-02-07 Panasonic Corporation Negative electrode for lithium secondary battery, method for producing same, and lithium secondary battery comprising such negative electrode for lithium secondary battery
JP5192710B2 (ja) * 2006-06-30 2013-05-08 三井金属鉱業株式会社 非水電解液二次電池用負極
US7722991B2 (en) 2006-08-09 2010-05-25 Toyota Motor Corporation High performance anode material for lithium-ion battery
JP4364298B2 (ja) * 2006-08-29 2009-11-11 パナソニック株式会社 集電体、電極および非水電解質二次電池
WO2008044449A1 (en) 2006-10-13 2008-04-17 Panasonic Corporation Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, process for producing the same and nonaqueous electrolyte secondary battery utilizing the electrode
US8332028B2 (en) * 2006-11-28 2012-12-11 Polyplus Battery Company Protected lithium electrodes for electro-transport drug delivery
JP2008171802A (ja) 2006-12-13 2008-07-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池用負極とその製造方法およびそれを用いた非水電解質二次電池
EP2372821B1 (en) * 2006-12-27 2014-04-30 Panasonic Corporation Battery, electrode, and current collector used therefor
JP5277656B2 (ja) * 2007-02-20 2013-08-28 日立化成株式会社 リチウムイオン二次電池用負極材、負極及びリチウムイオン二次電池
US20080206641A1 (en) * 2007-02-27 2008-08-28 3M Innovative Properties Company Electrode compositions and electrodes made therefrom
JP5342440B2 (ja) * 2007-04-27 2013-11-13 パナソニック株式会社 リチウム二次電池用負極およびそれを備えたリチウム二次電池、ならびにリチウム二次電池用負極の製造方法
JP2008300255A (ja) 2007-06-01 2008-12-11 Panasonic Corp 電気化学素子用電極とそれを用いた電気化学素子
KR101375328B1 (ko) * 2007-07-27 2014-03-19 삼성에스디아이 주식회사 Ｓｉ／Ｃ 복합물, 이를 포함하는 음극활물질 및 리튬전지
JP4865673B2 (ja) * 2007-10-23 2012-02-01 パナソニック株式会社 リチウム二次電池
CN101453016A (zh) * 2007-11-29 2009-06-10 比亚迪股份有限公司 负极活性材料及其制备方法和负极及锂离子电池
US9564629B2 (en) 2008-01-02 2017-02-07 Nanotek Instruments, Inc. Hybrid nano-filament anode compositions for lithium ion batteries
US20090186267A1 (en) * 2008-01-23 2009-07-23 Tiegs Terry N Porous silicon particulates for lithium batteries
US8481214B2 (en) 2008-02-25 2013-07-09 Catalyst Power Technologies Electrodes including support filament with collar stop
CN104393257B (zh) 2008-02-25 2017-09-22 罗纳德·安东尼·罗杰斯基 高容量电极
EP2301105A4 (en) * 2008-06-16 2013-06-19 Polyplus Battery Co Inc AQUEOUS LITHIUM / AIR BATTERY CELLS
JP4816981B2 (ja) * 2008-12-22 2011-11-16 ソニー株式会社 負極および二次電池
US9093693B2 (en) * 2009-01-13 2015-07-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Process for producing nano graphene reinforced composite particles for lithium battery electrodes
US8206569B2 (en) 2009-02-04 2012-06-26 Applied Materials, Inc. Porous three dimensional copper, tin, copper-tin, copper-tin-cobalt, and copper-tin-cobalt-titanium electrodes for batteries and ultra capacitors
US8940438B2 (en) * 2009-02-16 2015-01-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Negative electrode including group 14 metal/metalloid nanotubes, lithium battery including the negative electrode, and method of manufacturing the negative electrode
WO2010100599A1 (en) 2009-03-04 2010-09-10 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Large capacity thin film battery and method for making same
US8033349B2 (en) * 2009-03-12 2011-10-11 Ford Global Technologies, Inc. Auto-seek electrical connection for a plug-in hybrid electric vehicle
KR101080956B1 (ko) * 2009-04-13 2011-11-08 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
CN101527357B (zh) 2009-04-24 2012-05-16 清华大学 纳米硅无定型碳复合锂离子电池负极材料及其制备方法
JP2010262752A (ja) 2009-04-30 2010-11-18 Furukawa Electric Co Ltd:The リチウムイオン二次電池用の負極、それを用いたリチウムイオン二次電池、リチウムイオン二次電池用の負極の製造方法
US20100285358A1 (en) 2009-05-07 2010-11-11 Amprius, Inc. Electrode Including Nanostructures for Rechargeable Cells
US20110008233A1 (en) * 2009-07-10 2011-01-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Positive electrode active material
US8358911B2 (en) * 2009-07-29 2013-01-22 Echostar Technologies L.L.C. Systems and methods for reducing disruptions in recorded programming
US20120231326A1 (en) 2009-10-30 2012-09-13 Lockheed Martin Corporation Structured silicon battery anodes
US8753740B2 (en) * 2009-12-07 2014-06-17 Nanotek Instruments, Inc. Submicron-scale graphitic fibrils, methods for producing same and compositions containing same
US20110189510A1 (en) 2010-01-29 2011-08-04 Illuminex Corporation Nano-Composite Anode for High Capacity Batteries and Methods of Forming Same
CN105206794B (zh) 2010-03-03 2018-02-23 安普瑞斯股份有限公司 用于沉积活性材料的模板电极结构
US9780365B2 (en) 2010-03-03 2017-10-03 Amprius, Inc. High-capacity electrodes with active material coatings on multilayered nanostructured templates
WO2011119614A2 (en) * 2010-03-22 2011-09-29 Amprius, Inc. Interconnecting electrochemically active material nanostructures
GB201009519D0 (en) * 2010-06-07 2010-07-21 Nexeon Ltd An additive for lithium ion rechargeable battery cells
JP5128695B2 (ja) 2010-06-28 2013-01-23 古河電気工業株式会社 電解銅箔、リチウムイオン二次電池用電解銅箔、該電解銅箔を用いたリチウムイオン二次電池用電極、該電極を使用したリチウムイオン二次電池
JP5762541B2 (ja) 2010-08-27 2015-08-12 ザ リサーチ ファウンデーション オブ ステイト ユニバーシティ オブ ニューヨークＴｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ 電池電極用の分枝状ナノ構造物
US20120094192A1 (en) 2010-10-14 2012-04-19 Ut-Battelle, Llc Composite nanowire compositions and methods of synthesis
EP2727175A4 (en) 2011-07-01 2015-07-01 Amprius Inc ELECTRODE TEMPLATE STRUCTURES WITH IMPROVED ADHESION PROPERTIES
KR20130059472A (ko) * 2011-11-28 2013-06-07 삼성에스디아이 주식회사 음극 활물질 및 이를 채용한 리튬 전지
TWI689126B (zh) 2014-05-12 2020-03-21 美商安普雷斯公司 經結構控制之矽沈積至奈米線上

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI563714B (en) * 2013-12-03 2016-12-21 Lg Chemical Ltd Porous silicon-based anode active material, method for preparing the same, and lithium secondary battery comprising the same
US10205164B2 (en) 2013-12-03 2019-02-12 Lg Chem Ltd. Porous silicon-based anode active material, method for preparing the same, and lithium secondary battery comprising the same
US12176529B2 (en) 2020-06-25 2024-12-24 6K Inc. Microcomposite alloy structure
US12406829B2 (en) 2021-01-11 2025-09-02 6K Inc. Methods and systems for reclamation of Li-ion cathode materials using microwave plasma processing
US12042861B2 (en) 2021-03-31 2024-07-23 6K Inc. Systems and methods for additive manufacturing of metal nitride ceramics
US12261023B2 (en) 2022-05-23 2025-03-25 6K Inc. Microwave plasma apparatus and methods for processing materials using an interior liner
US12040162B2 (en) 2022-06-09 2024-07-16 6K Inc. Plasma apparatus and methods for processing feed material utilizing an upstream swirl module and composite gas flows
US12094688B2 (en) 2022-08-25 2024-09-17 6K Inc. Plasma apparatus and methods for processing feed material utilizing a powder ingress preventor (PIP)
US12195338B2 (en) 2022-12-15 2025-01-14 6K Inc. Systems, methods, and device for pyrolysis of methane in a microwave plasma for hydrogen and structured carbon powder production

Also Published As

Publication number Publication date
CN103238238A (zh) 2013-08-07
US9209456B2 (en) 2015-12-08
JP2013545228A (ja) 2013-12-19
US20170338464A1 (en) 2017-11-23
US20160064725A1 (en) 2016-03-03
JP6185841B2 (ja) 2017-08-23
EP2630684A4 (en) 2015-12-23
JP2018026342A (ja) 2018-02-15
US20120100438A1 (en) 2012-04-26
JP6552122B2 (ja) 2019-07-31
US9698410B2 (en) 2017-07-04
KR20140001905A (ko) 2014-01-07
KR101858282B1 (ko) 2018-05-15
KR102096193B1 (ko) 2020-04-02
CN103238238B (zh) 2016-11-09
KR20180054889A (ko) 2018-05-24
EP2630684A2 (en) 2013-08-28
WO2012054766A3 (en) 2012-08-30
WO2012054766A2 (en) 2012-04-26
TWI574448B (zh) 2017-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201225389A (en) Composite structures containing high capacity porous active materials constrained in shells
CN113574697B (zh) 用于预锂化能量存储装置的组合物和方法
TWI642225B (zh) 高電容活性材料的高質量負載之電池組電極結構
TWI689126B (zh) 經結構控制之矽沈積至奈米線上
JP5599082B2 (ja) ナノ構造、電池用電極及びその製造方法
US9780365B2 (en) High-capacity electrodes with active material coatings on multilayered nanostructured templates
JP5156406B2 (ja) リチウム二次電池用正極及びその製造方法、並びにリチウム二次電池
US20110171502A1 (en) Variable capacity cell assembly
JP2009099523A (ja) リチウム二次電池
CN103733388A (zh) 具有增强的黏附特性的模板电极结构
JP2016164885A (ja) 電極および電気化学的に活性な電極材料
JP5851801B2 (ja) リチウム二次電池
US20220149379A1 (en) High capacity battery electrode structures
JP2007042329A (ja) リチウム二次電池
TW201248976A (en) Multidimensional electrochemically active structures for battery electrodes
HK40062212A (zh) 用於预锂化能量存储装置的组合物和方法
TW201251181A (en) Variable capacity cell assembly