TW201820684A - 用於鋰離子蓄電池之電極以及用於製造該電極之裝置與方法 - Google Patents

用於鋰離子蓄電池之電極以及用於製造該電極之裝置與方法 Download PDF

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Abstract

本發明係有關於一種可用作鋰離子蓄電池用電極(34、35)的裝置，包含導電載體(1)，在其表面上施覆有奈米絲(2)，該等奈米絲具有吸收離子的覆層(5)，其中，奈米絲(2)係透過光施加一起成型成多個分別具有數個奈米絲(2)之絲束(3)，以及在相鄰之絲束(3)之間建構有間隙(6)。

Description

用於鋰離子蓄電池之電極以及用於製造該電極之裝置與方法
本發明係有關於一種電極，特別是可應用於鋰離子蓄電池的裝置，包含導電的載體，在該載體之表面上施覆有奈米絲，該等奈米絲具有吸收離子的覆層。
本發明亦有關於一種製造此種電極的方法。
本發明亦有關於一種蓄電池，其具有至少一個此種電極。
本發明亦有關於一種用於實施該方法的裝置。
US 8,420,258 B2描述過一種用於應用在鋰離子蓄電池上的電極。
鋰離子蓄電池實質上由兩個透過多孔的隔壁相互分隔的容積構成，在此等容積中設有含鋰離子的電解質。可由銅構成之陰極具有樹狀碳奈米管，其塗佈有矽。此矽層構成吸收離子的覆層，在此覆層中能夠在其體積增大的情況下吸收鋰陽離子。
US 2013/0244107 A1描述過一種針對鋰離子蓄電池用電極的導電載體。在此載體之表面上設有由碳構成之細絲，在此等細絲上施覆有矽層。此等細絲具有吸收離子的功能。
US 2012/0126449 A1描述過一種將碳奈米管集束的方法，其中碳奈米管就統計平均值而言均勻分佈於載體表面範圍內。 藉由將奈米絲潤濕以及隨後進行乾燥，透過毛細力建構奈米絲之絲束。其中數個直接相鄰之奈米絲藉由其自由端相互接觸。在兩個直接相鄰的絲束之間產生空腔。
US 8,540,922 B2及US 9,064,614 B2描述過用於將碳奈米管(CNT)沉積在導電載體上並藉由雷射束產生結構的方法。雷射束用於將化學鍵結斷開，從而在奈米絲之均勻的面分佈中切出間隙。
在鋰離子蓄電池用電極的製造中，矽的優點在於，其每個體積所能吸收的鋰約為碳的十倍。但單晶或多晶矽塗層的缺點在於，層會在數個充電循環後損壞，因為鋰離子的吸收會伴隨體積的增大。
此外，PNAS中的論文「Capillarity-driven assembly of two-dimensional cellular carbon nanotube foams」(二維蜂窩狀碳奈米管泡沫的毛細作用驅動組裝)，2004年3月23日/第101卷/第12期/4009-4012，和「Behavior of fluids in nanoscopic space」(流體在奈米級空間中的特性)，2004年4月27日/第101卷/第17期/6331-6332，描述過將CNT集束的方法。
本發明之目的在於，提供一種經技術改進之電極、一種配備有電極之蓄電池、一種製造該電極之方法或處理步驟以及一種用於製造該電極之裝置。
首先實質上提出：該等奈米絲係一起成型成多個分別具有數個奈米絲的絲束。每個絲束皆包含若干奈米絲，其係藉由固定端與導電載體連接，且其自由端抵靠在其他相鄰之奈米絲的自由 端上。由此產生穀束狀、在俯視塗佈有奈米絲之面時呈圓形或直線形、透過間隙相互分隔的結構。在施覆過程中，為該等絲束之易損的外壁配備吸收離子的覆層。該等奈米絲較佳為碳奈米管。絲束之在俯視圖中測得的橫截面距離，即例如圓等效基面之直徑可介於0.5與5μm之間。絲束之橫截面距離較佳為1.5至2.5μm。在奈米絲之自由端之區域內，相鄰之絲束係相互間隔約1.5至2.5μm。在自由端之區域內，絲束之橫截面距離小於絲束之細絲之固定端區域內的橫截面距離的一半。該吸收離子的覆層特別是為包含奈米粒子的覆層。可將此等奈米粒子噴入絲束之間的間隙中。特別是可將矽粒子、硫粒子、氧化鈦粒子或3D金屬粒子用作奈米粒子。在該製造本發明之電極之方法中，首先提供載體，其可為金屬載體，例如鋁膜或銅膜。將一由奈米絲構成之層施覆在此載體上。較佳以CVD製程進行此操作，該製程為生長製程，其中較佳係碳奈米管之奈米絲背離載體表面生長，從而在表面範圍內產生奈米絲之就統計平均值而言均勻的佈局。為了實施該方法而使用的裝置為此具有第一塗佈工位，其可為CVD反應器。在隨後的在加工裝置中在成型工位內進行的步驟中，將該等奈米絲一起成型成絲束。本申請案之發明人發現以下令人意外的效應：奈米絲因光的施加而一起成型成絲束。因此，在一較佳之方法中使用光來進行集束，其中用該光照射奈米絲。該光可由燈，特別是氙燈產生。該光可由雷射器產生。該雷射器可為脈衝式或連續式工作的雷射器。其可為氙雷射器、二極體雷射器、氣體雷射器、紅外線雷射器、UV雷射器或準分子雷射器。若藉由一雷射束產生該光，則較佳將該雷射束擴展。該擴展可為線性擴展。該光以及特別是雷射束以較佳不變之速度在層的範圍 內漂移，使得細絲之自由端能夠相連成絲束。在隨後的在該加工裝置中由塗佈工位實施的步驟中，將吸收離子的覆層施覆至該等絲束。為此較佳採用奈米粒子。可將該等較佳為矽粒子的奈米粒子濕式或乾式噴射至載體之表面。為此，該加工裝置較佳具有噴嘴裝置，例如噴射裝置。在另一處理步驟中，可將該等施覆至絲束的奈米粒子與自身以及/或者與該等奈米絲連接。較佳在該第二塗佈工位中進行此操作。為此，該第二塗佈工位可具有光源、加熱裝置或另一能量施加裝置，其用於將奈米粒子相互以及/或者與下方之奈米絲熔結。為此，該塗佈工位較佳具有產生經擴展之雷射束的雷射器，該雷射束以均勻的速度在載體的範圍內漂移。在一較佳的變體方案中，該加工裝置具有多個沿載體之輸送方向直接相繼佈置的加工工位，自滾筒展開的載體連續地穿過該等加工工位。該以連續方法製造的電極被捲繞在第二滾筒上。覆有矽粒子的電極可用作鋰離子蓄電池中的陽極，以及覆有另一材料，例如硫或氧化鈦的電極可用作陰極。各奈米絲之長度可介於20μm與200μm之間。各奈米絲之直徑可落在介於1nm與200nm之間，較佳介於5nm與100nm之間的範圍內。在導電的基板上在自組織的系統中沉積特別是碳奈米管。但亦可將碳奈米管沉積在藉由晶種結構，例如藉由晶種粒子預構型的基板上。較佳在此製程步驟中產生相鄰之碳奈米管的實質上連續的從狀體。在此情形下，在另一製程步驟中特別是透過施加光將此等碳奈米管一起成型成絲束。該等絲束之典型直徑介於200nm與10μm之間。該等被施覆至經集束之奈米絲的奈米粒子的典型直徑落在介於1nm與500nm之間，較佳介於20nm與200nm之間的範圍內。較佳以5g/m2至50g/m2將該等奈米絲施覆至載體。氙 雷射器工作時的雷射器功率為約1mJ至100mJ。在用雷射束處理該等奈米粒子時使其表面熔化，使得相鄰之奈米粒子藉由其表面之熔化相互以及/或者與由奈米絲構成之絲束連接。較佳將如下之製程室用作第一塗佈工位：在該製程室內能夠在100mbar至1100mbar的總壓力下實施該塗佈製程。通常將氬氣、氮氣或氫氣用作惰性氣體。較佳在200℃至1000℃下進行CNT沉積。在介於室溫與250℃之間的溫度下，較佳在介於室溫與150℃之間的溫度下為該等絲束施覆矽奈米粒子。可在該裝置內產生該雷射光。可藉由光纜將該雷射光自遠距離之雷射器導引至該裝置。較佳以乾燥方式將奈米粒子施覆至奈米絲。就奈米粒子而言，除Si以外亦可採用SiO2、TiO2、CrO2、S、LiCoO、LiTiO、LiNiO、LiMnO、LiFePO、LiCoPO、LiMnPO、V2O5、Ge、Sn、Pb、ZnO。
本發明亦有關於一種對施覆於載體上的奈米絲進行集束的方法。透過為奈米絲施加形式為光的能量來進行集束，其中該光不僅包括光譜之可見部分，亦包括與其鄰接的紫外部分及紅外部分。
本發明亦有關於一種用於實施製造如US 8,420,258 B2中所述之電極的方法的裝置。藉由輸送構件將可為未塗佈或經預塗佈之金屬膜的導電載體沿輸送方向穿過該裝置輸送。可將該載體自第一滾筒展開，並重新捲繞在第二滾筒上。被載體穿過的裝置位於該二滾筒之間。該裝置具有加工裝置，在該加工裝置中沿輸送方向相繼設有以下加工工位：第一塗佈工位，在其內將該等奈米絲施覆至該載體。此加工工位可具有CVD製程室，在其內將奈米絲沉積在載體上。在此情形下產生實質上均勻分佈於載體之面範圍內 的奈米絲的從狀體。但亦可例如藉由預先沉積在載體上之晶種結構將奈米絲之生長限制於經構型之區域，例如相互間隔一定距離的區域。該等區域可為例如均勻分佈的島。該等沉積至載體的奈米絲可為特別是單獨的奈米絲。沉積的奈米絲可相互間隔足夠遠的距離，從而不相互接觸。在隨後的步驟中，在第二塗佈工位中將前述覆層施覆至奈米絲。在此情形下，首先將奈米粒子，特別是矽粒子施覆至奈米絲。可透過一噴射裝置進行此操作，其用於藉由氣流以乾燥方式，或藉由液流以液態方式將奈米粒子自噴嘴裝置送入製程室。穿過該製程室輸送該塗佈有奈米絲的載體。該等奈米粒子沉積在奈米絲上。在隨後的步驟中，可將該等奈米粒子相互以及與該等奈米絲熔結。這透過能量施加實現，其中能量足以使奈米粒子較佳在其表面上熔化，從而能夠與相鄰之奈米粒子以及與細絲連接。可將雷射器或另一光源用作能量源，但亦可採用加熱裝置，例如輻射加熱裝置。各工位，即第一塗佈工位、奈米粒子施覆工位以及熔接工位，可沿輸送方向直接相繼佈置。該等工位可設於一共同的殼體中。但其亦可設於相互分隔的殼體中。在各相互分隔的殼體之間可設有經氣洗之門。
可僅在該載體之兩個相對的寬面其中一個上為載體配備前述結構。但該載體亦可在兩側獲得前述結構。可同時將該等結構施覆至該二寬面。但亦可先後將該等結構施覆至該二寬面。
1‧‧‧導電載體
2‧‧‧奈米絲
3‧‧‧絲束
4‧‧‧奈米粒子
5‧‧‧覆層
6‧‧‧間隙
7‧‧‧第一滾筒
8‧‧‧第二滾筒
9‧‧‧經氣洗之門
10‧‧‧裝置
11‧‧‧塗佈工位
12‧‧‧成型工位
13‧‧‧塗佈工位
14‧‧‧奈米粒子施覆工位
15‧‧‧熔接工位
16‧‧‧加熱器
17‧‧‧進氣機構
18‧‧‧雷射器
19‧‧‧加熱器
20‧‧‧噴霧嘴
21‧‧‧雷射器
22‧‧‧進入裝置
23‧‧‧移出裝置
24‧‧‧殼體
25‧‧‧殼體
26‧‧‧殼體
27‧‧‧殼體
28‧‧‧殼體
29‧‧‧殼體
30‧‧‧蓄電池
31‧‧‧容積
32‧‧‧容積
33‧‧‧多孔的壁部
34‧‧‧電極
35‧‧‧電極
A‧‧‧製程步驟/奈米絲生長
B‧‧‧製程步驟/成型
C‧‧‧製程步驟/奈米粒子施覆
D‧‧‧製程步驟/熔結
下面結合實施例詳細闡述本發明。其中：圖1示意性示出用於製造本發明之電極的製程，圖2示意性示出用於實施該方法之裝置的第一實施例， 圖3示出裝置之第二實施例，圖4示出裝置之第三實施例，圖5為根據圖1之示意圖，示出用於製造電極的方法或裝置的第二實施例，圖6示出用於實施圖5所示方法之裝置的另一實施例，以及圖7示意性示出鋰離子蓄電池之電池單元。
圖1示意性示出用於製造鋰離子蓄電池用電極的製程。自第一滾筒7將較薄的金屬載體，例如鋁膜或較佳銅膜展開，並且在四個相繼的製程步驟A、B、C、D中為該載體塗佈一微結構。隨後將經塗佈之載體1重新捲繞在第二滾筒8上。
在第一製程步驟A中，為載體1塗佈碳奈米管2。奈米管2具有一與載體1固定連接的固定端，以及一實質上背離載體1的自由端。該塗佈操作在第一塗佈工位11中進行。
在沿載體1之輸送方向設於塗佈工位11下游的成型工位12中實施第二製程步驟B。藉由氙雷射器之雷射束，為在第一製程步驟A中施覆至該載體的奈米絲2之層施加光能。此光施加令人意外地導致奈米絲2呈束狀集中。實質上均勻設於載體1之面範圍內的奈米絲2的自由端以構成緊鄰之絲束3的方式定向，從而在相鄰之絲束3之間形成間隙6。絲束3之沿奈米絲2的延伸方向測得的長度大於絲束3在奈米絲2之固定端區域內的橫截面距離。在奈米絲2之自由端的區域內(該等奈米絲在絲束3中抵靠相鄰之奈米絲2)，典型截面延伸長度的值小於絲束在奈米絲2之固定端區域內的截面延伸長度的一半。
在第三處理步驟C中，在奈米粒子施覆工位14中以乾式或濕式噴射法將矽奈米粒子4噴射至絲束上。矽奈米粒子4部分進入絲束3以及絲束之間的中間腔。
奈米粒子施覆工位14為第二塗佈工位13的一部分，在該第二塗佈工位中亦實施第四處理步驟D，其中施覆至絲束3之奈米粒子4相互熔結。為此，在熔接工位15中為經奈米粒子4噴射的絲束3施加能量。較佳以光的形式將能量送至絲束3，其中該光可為紅外光、可見光或UV。但亦可採用熱量形式的能量。在第四製程步驟D中，藉由送入之輻射能將奈米粒子4熔化，進而使其相連。
圖2示出用於實施該方法的第一實施例，其中在此在兩側為載體1塗佈奈米絲2。為此，該裝置具有進入裝置22，其可為氣密的門，透過該門將載體1導入裝置10。該裝置具有設於殼體24中的第一塗佈工位11。在該殼體中設有兩個加熱器16，其用於將塗佈工位11之製程室加熱至製程溫度。在該製程室中，在扁平的導電載體1的每側均設有一進氣機構17，其用於將製程氣體饋送入製程室。基於熱解反應，奈米絲2在連續穿過塗佈工位11輸送之載體1上生長。在載體1之相互背離的兩側上分別設有一加熱器16以及一進氣機構17，從而在兩側對載體1進行塗佈。
透過經氣洗之門9將配備有奈米絲2之載體1導入另一與成型工位12對應的殼體25。在殼體25中設有兩個雷射器裝置，其為導電載體1之兩個相互背離且皆塗佈有奈米絲2的寬面施加光。該光源自氙燈或雷射器，並且具有一定的定量，使得奈米絲2因雷射光之能量施加而以形成絲束3自身的方式定向。在此情形 下產生絲束3，在本文開篇引用的論文「Behavior of fluids in nanoscopic space」(流體在奈米級空間中的特性)或「Capillarity-driven assembly of two-dimensional cellular carbon nanotube foams」(二維蜂窩狀碳奈米管泡沫的毛細作用驅動組裝)中亦對此進行了揭示。
透過另一經氣洗之門9將導電載體1送入第二塗佈工位13。在如圖2所示之實施例中，第二塗佈工位13由奈米粒子施覆工位14與設於其下游的熔接工位15構成。塗佈工位13具有殼體26。
奈米粒子施覆工位14具有加熱器19，其同樣如加熱器16那般設於載體1的兩側。藉由此等加熱器將奈米粒子施覆工位14之製程室加熱至一介於室溫與250℃之間的溫度。
此外，該製程室具有噴霧嘴20或進氣機構20，其用於特別是藉由載氣，並且朝向載體1之寬側面將奈米粒子4送入製程室。奈米粒子4位於集束成絲束3之奈米絲2上，或進入絲束3之內部。藉此形成奈米粒子4與奈米絲2之鬆散的、具有空腔的複合體。加熱裝置19與噴霧嘴20係設於同一殼體26中。
透過另一經氣洗之門9將經預處理之載體1送入熔接工位15，在該熔接工位中為載體1之兩個寬面施加雷射器21之雷射光或施加氙燈之光，使得相鄰之奈米粒子4相互熔接，以及/或者使得奈米粒子4與奈米絲2連接。在此情形下產生具有多個空腔的多孔體，其能夠吸收位於溶液中的鋰離子。熔接工位15具有專有的殼體27。
圖2所示實施例具有四個沿導電載體1之輸送方向相 繼佈置的殼體24、25、26、27，其中在殼體24、25、26、27中的每個中分別實施加工步驟A、B、C、D中之一。殼體24、25、26、27係藉由經氣洗之門9相連。
圖3示出本發明之第二實施例，其中所有加工工位係設於一個殼體中。加熱裝置16、進氣機構17、氙雷射器18、加熱機構19以及噴射裝置20與雷射器21一起位於同一殼體中。僅進入裝置22與移出裝置23形成經氣洗之門，透過此等門將載體1送入裝置10以及自裝置10重新送出。
在如圖4所示之實施例中，裝置10由兩個藉由經氣洗之門9相連的殼體部件構成。在殼體24中實施第一加工步驟A，在第二殼體29中實施第二、第三及第四加工步驟B、C、D。
用於製造鋰離子電池之電極的系統之如圖5及圖6所示的變體方案包含一將導電載體1自第一滾筒7展開的方法。在製程步驟A中將奈米絲2沉積在載體1上。在製程步驟C中將奈米粒子4施覆至奈米絲2。在製程步驟D中透過熔接將奈米粒子4相連成覆層5。在此情形下，該等奈米粒子亦與奈米絲2連接。載體1可經過預處理。該載體例如可在其表面上具有晶種結構，該晶種結構之特性使得奈米絲2僅在載體1之預定區域上生長。該等區域可為均勻分佈在寬側面範圍內的島狀微區域，其係透過間隙相互分隔。
在製程步驟A中沉積之奈米絲2特別是亦可單體化存在。該等奈米絲可相互遠離，使得相鄰之奈米絲2不發生接觸。亦可採用經分枝之奈米絲2。
為實施此方法所需之裝置可具有除成型工位12以外 之所有加工工位，該等加工工位亦具有如圖2至圖4所示之裝置。本發明特別是有關於一種如圖6所示之裝置。設有進入裝置22，該導電載體透過該進入裝置進入裝置10。導電載體1自移出裝置23重新移出。進入裝置22以及移出裝置23可為經氣洗之門。沿輸送載體1的輸送方向，在進入裝置22上連接有塗佈工位11。塗佈工位11具有殼體24，在該殼體中設有兩個加熱器16以及兩個位於該等加熱器之間的進氣機構17。透過該二進氣機構17之間的中間腔來輸送導電載體1。
在殼體24上連接有經氣洗之門9，其中以穿過該門的方式輸送載體1。
在經氣洗之門9上連接有另一殼體26。但殼體26亦可直接與殼體24連接。
在殼體26中設有兩個加熱器19。在該二加熱器19之間設有兩個噴嘴裝置20。在對載體1的導引中使其穿過該二噴嘴裝置20之間的空間。殼體26包含前述奈米粒子施覆工位14。
在殼體26上連接有經氣洗之門9，在對載體的導引中使其穿過該門。在經氣洗之門9上連接有另一殼體27，在該殼體中設有具有雷射器21的熔接工位15。但殼體27亦可直接連接至殼體26。
在熔接工位15中藉由雷射束21在兩側為載體1施加能量，使得藉由奈米粒子施覆工位14沉積至細絲2的奈米粒子4相互連接及/或與奈米絲2連接。
移出裝置23直接連接至殼體27。
就最後述及之方法或用於實施此方法之裝置而言，將 奈米粒子4直接施覆至奈米絲2。在此不對奈米絲2進行前述集束操作。
根據未繪示於圖中之變體方案，僅在一側為載體1配備前述覆有奈米粒子4的細絲層。為此採用之裝置僅具有在圖式中繪示於載體1上方或下方的元件。但藉由兩個此類裝置亦能在兩側為載體1塗佈覆有奈米粒子4之奈米絲2，具體方式為，先為載體1之第一寬側面，再為載體1之第二寬側面塗佈覆有奈米粒子4之細絲2。
藉由本發明之方法能夠在本發明之裝置中製造應用於鋰離子電池中之電極，如圖7所示。在蓄電池30之彼此相對的側面上設有兩個電極34、35。在電極34、35之間設有多孔的壁部33。容積31、32包含含有鋰離子的電解質。
根據本發明，將最初以均勻分佈且實質上無結構的方式施覆於載體1上之奈米絲2一起成型成絲束3。在此情形下，使得直接相鄰之奈米絲2的組朝向一共同之中心。相鄰之絲束分別具有朝向一共同之中心的奈米絲2，故相鄰之絲束的奈米絲2背離位於數個絲束3之間的間隙6。
在隨後的製造步驟中，絲束3獲得由矽奈米粒子4構成之覆層。各絲束3分別具有此種覆層，其中該等由矽奈米粒子構成之覆層係相互間隔一定距離。
前述實施方案係用於說明本申請整體所包含之發明，該等發明至少透過以下特徵組合分別獨立構成相對於先前技術之改良方案：
一種裝置，其特徵在於：該等奈米絲2係一起成型成 多個分別具有數個奈米絲2的絲束3，其中在相鄰之絲束3之間建構有間隙6。
一種方法，具有以下處理步驟：-提供導電載體1；-施覆就統計平均值而言均勻設於載體1之表面範圍內的奈米絲2的層；-分別將多個奈米絲2一起成型成絲束3，使得在相鄰之絲束3之間留有間隙6；-將吸收離子的覆層5施覆至絲束3。
一種方法，其特徵在於：為該等奈米絲2施加光。
一種裝置或一種方法，其特徵在於：該等奈米絲2為碳奈米管CNT。
一種裝置或一種方法，其特徵在於：絲束3之橫截面距離為0.5至5μm或1.5至2.5μm。
一種裝置或一種方法，其特徵在於，該吸收離子的覆層5係由相互連接並且與由奈米絲2構成之絲束連接的奈米粒子4構成。
一種裝置或一種方法，其特徵在於：該等奈米粒子4具有矽、硫、氧化鈦、亞磷酸鹽、亞硝酸鹽或碳，以及特別是SiO2、TiO2、CrO2、S、LiCoO、LiTiO、LiNiO、LiMnO、LiFePO、LiCoPO、LiMnPO、V2O5、Ge、Sn、Pb、ZnO。
一種方法，其特徵在於：藉由照射將施覆於載體1上之奈米絲2成型成絲束3。
一種方法，其特徵在於：用氙燈或雷射器照射該等奈 米絲2之層。
一種方法，其特徵在於：將擴展成條帶狀的連續或脈衝式產生的雷射束用於照射該等奈米絲2之層，其中，該雷射束以較佳均勻的速度在該層之範圍內漂移。
一種方法，其特徵在於：在施覆該覆層5時，將因能量施加而相互連接並且與下方之由奈米絲2構成之絲束連接的矽奈米粒子4施覆至，特別是噴射至絲束3。
一種方法，其特徵在於：使用特別是雷射束之光來將該等奈米粒子4相互連接以及/或者與下方之由奈米絲2構成之絲束連接，該雷射束在該載體之表面範圍內漂移，從而至少使奈米粒子4之表面熔化。
一種蓄電池，其特徵在於：該第一及/或第二電極34、35係根據前述特徵中之任一項建構。
一種裝置，其中，該加工裝置10之至少以下加工工位係沿輸送方向直接相繼佈置：-第一塗佈工位11，在其內將奈米絲2施覆至該載體1；-第二塗佈工位13，在其內為該等奈米絲2配備吸收離子的覆層5。
一種裝置，其特徵在於：在該第一塗佈工位11與該第二塗佈工位13之間設有成型工位12，在其內將該等奈米絲2一起成型成絲束3，該等絲束3在第二塗佈工位13中被配備覆層5。
一種裝置，其特徵在於：設有第一滾筒7，在其上捲繞有載體1，該載體以自該進入裝置22起至該移出裝置23為止的方式穿過該加工裝置10，並且沿輸送方向在該移出裝置23後被捲 繞在第二滾筒8上。
一種裝置，其特徵在於：該成型工位12具有光源18，特別是雷射器，其用於照射在該第一塗佈工位11中施覆至該載體1之具有奈米絲2的層，使得多個奈米絲2一起成型成絲束3。
一種裝置，其特徵在於：該第二塗佈工位13具有噴射裝置20，其用於將奈米粒子4噴射至該等在成型工位中產生之絲束3。
一種裝置，其特徵在於：該第二塗佈工位13具有光源21，特別是雷射器，其用於使該等施覆至絲束3或奈米絲2之奈米粒子4相連以及與奈米絲2連接。
所有已揭露特徵(作為單項特徵或特徵組合)皆為發明本質所在。故本申請之揭露內容亦包含相關/所附優先權檔案(在先申請副本)所揭露之全部內容，該等檔案所述特徵亦一併納入本申請之申請專利範圍。附屬項以其特徵對本發明針對先前技術之改良方案的特徵予以說明，其目的主要在於在該等請求項基礎上進行分案申請。

Claims (23)

  1. 一種可用作特別是用於鋰離子蓄電池之電極(34、35)的裝置，包含導電載體(1)，在其表面上施覆有奈米絲(2)，該等奈米絲具有吸收離子的覆層(5)，其特徵在於：該等奈米絲(2)係一起成型成多個分別具有數個奈米絲(2)之絲束(3)，其中，在相鄰之絲束(3)之間建構有間隙(6)。
  2. 一種製造特別是用於鋰離子蓄電池之電極之方法，包含至少下列處理步驟：提供導電載體(1)；施覆就統計平均值而言均勻設於該載體(1)之表面範圍內的奈米絲(2)的層；分別將多個奈米絲(2)一起成型成絲束(3)，使得在相鄰之絲束(3)之間留有間隙(6)；將吸收離子的覆層(5)施覆至該等絲束(3)。
  3. 一種將均勻設於載體(1)之表面範圍內的奈米絲(2)成型成絲束(3)之方法，其特徵在於：為該等奈米絲(2)施加光。
  4. 如請求項1之裝置，其中，該等奈米絲(2)為碳奈米管(CNT)。
  5. 如請求項2或3之方法，其中，該等奈米絲(2)為碳奈米管(CNT)。
  6. 如請求項1之裝置，其中，絲束(3)之橫截面距離為0.5至5μm或1.5至2.5μm。
  7. 如請求項2或3之方法，其中，絲束(3)之橫截面距離為0.5至5μm或1.5至2.5μm。
  8. 如請求項1之裝置，其中，該吸收離子的覆層(5)係由相互連 接並且與由奈米絲(2)構成之絲束連接的奈米粒子(4)構成。
  9. 如請求項2或3之方法，其中，該吸收離子的覆層(5)係由相互連接並且與由奈米絲(2)構成之絲束連接的奈米粒子(4)構成。
  10. 如請求項8之裝置，其中，該等奈米粒子(4)具有矽、硫、氧化鈦、亞磷酸鹽、亞硝酸鹽或碳，以及特別是SiO 2、TiO 2、CrO 2、S、LiCoO、LiTiO、LiNiO、LiMnO、LiFePO、LiCoPO、LiMnPO、V 2O 5、Ge、Sn、Pb、ZnO。
  11. 如請求項9之方法，其中，該等奈米粒子(4)具有矽、硫、氧化鈦、亞磷酸鹽、亞硝酸鹽或碳，以及特別是SiO 2、TiO 2、CrO 2、S、LiCoO、LiTiO、LiNiO、LiMnO、LiFePO、LiCoPO、LiMnPO、V 2O 5、Ge、Sn、Pb、ZnO。
  12. 如請求項2或3之方法，其中，藉由照射將該等施覆於載體(1)上之奈米絲(2)成型成絲束(3)。
  13. 如請求項12之方法，其中，用氙燈或雷射器照射該等奈米絲(2)之層。
  14. 如請求項12之方法，其中，將擴展成條帶狀的連續或脈衝式產生的雷射束用於照射該等奈米絲(2)之層，其中，該雷射束以較佳均勻的速度在該層之範圍內漂移。
  15. 如請求項2或3之方法，其中，在施覆該覆層(5)時，將因能量施加而相互連接並且與下方之由奈米絲(2)構成之絲束連接的矽奈米粒子(4)施覆至，特別是噴射至該等絲束(3)。
  16. 如請求項15之方法，其中，使用特別是雷射束之光來將該等奈米粒子(4)相互連接以及/或者與下方之由奈米絲(2)構成之絲束連接，該雷射束在該載體之表面範圍內漂移，從而至少使奈米粒子(4) 之表面熔化。
  17. 一種蓄電池，包含第一容積(31)以及透過多孔的隔壁(33)與該第一容積分隔的第二容積(32)，其中，在該等容積(31、32)中設有電解質，其中，該第一容積(31)對應第一電極(34)且該第二容積(32)對應第二電極(35)，其特徵在於：該第一及/或第二電極(34、35)係根據前述請求項中之任一項建構。
  18. 一種裝置特別是用於實施，包含用於將導電載體(1)送入加工裝置(10)的進入裝置(22)，藉由輸送構件將該載體(1)沿輸送方向穿過該加工裝置輸送至移出裝置(23)，載體(1)透過該移出裝置離開加工裝置(10)之方法，其中，沿輸送方向直接相繼設有該加工裝置(10)之至少下列加工工位：第一塗佈工位(11)，在其內將奈米絲(2)施覆至該載體(1)；第二塗佈工位(13)，在其內為該等奈米絲(2)配備吸收離子的覆層(5)。
  19. 如請求項18之裝置，其中，在該第一塗佈工位(11)與該第二塗佈工位(13)之間設有成型工位(12)，在其內將該等奈米絲(2)一起成型成絲束(3)，該等絲束(3)在第二塗佈工位(13)中被配備覆層(5)。
  20. 如請求項18之裝置，其中，設有第一滾筒(7)，在其上捲繞有載體(1)，該載體以自該進入裝置(22)起至該移出裝置(23)為止的方式穿過該加工裝置(10)，並且沿輸送方向在該移出裝置(23)後被捲繞在第二滾筒(8)上。
  21. 如請求項19之裝置，其中，該成型工位(12)具有光源(18)，特別是雷射器，其用於照射在該第一塗佈工位(11)中施覆至該載體(1)之具有奈米絲(2)的層，使得多個奈米絲(2)一起成型成絲束(3)。
  22. 如請求項18之裝置，其中，該第二塗佈工位(13)具有噴射裝置(20)，其用於將奈米粒子(4)噴射至該等在成型工位中產生之絲束(3)。
  23. 如請求項18之裝置，其中，該第二塗佈工位(13)具有光源(21)，特別是雷射器，其用於使該等施覆至絲束(3)或奈米絲(2)之奈米粒子(4)相連以及與奈米絲(2)連接。
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