[发明专利]IVA族小颗粒组合物和相关方法

说明书

相关申请

本申请要求2008年10月24日提交的美国临时申请61/108,336的优先权，所述申请通过全文引用并到本文中。

发明领域

本发明一般性涉及IVA族(例如硅、锗)小颗粒组合物和相关方法。在一些实施方案中，所述小颗粒组合物和相关方法被用来在基材上形成层。

发明背景

IVA族元素包括硅和锗。这类元素和相关组合物可用在例如电化学电池如电池组中。例如其可被加工成用来形成电池的电极(例如阳极、阴极)的粉末。

碾磨法通常使用研磨介质来将产品材料破碎或击打成较小的尺寸。例如，产品材料可提供为具有较大颗粒的粉的形式，碾磨法可用来减小颗粒的尺寸。

研磨介质可具有各种尺寸和形状。在典型的碾磨法中，研磨介质在称为磨机(例如球磨机、棒磨机、立式球磨机、搅拌介质磨机、砾磨机)的设备中使用。磨机通常通过将产品材料分布在研磨介质周围并旋转以在研磨介质间引起碰撞而将产品材料颗粒破碎成较小的尺寸来运行，从而产生经碾磨的颗粒组合物。

发明内容

提供了IVA族(例如硅、锗)小颗粒组合物和相关方法。

在一个方面，提供了一种方法。所述方法包括碾磨进料以形成包含IVA族元素且平均颗粒尺寸小于250nm的颗粒。所述方法还包括使基材与所述颗粒和液体的混合物接触以在所述基材上形成包含所述IVA族元素的层。

在另一方面，提供了一种方法。所述方法包括碾磨进料以形成包含IVA族元素的颗粒。所述方法还包括在所述颗粒上形成厚度小于50nm的碳涂层。

在另一方面，提供了一种方法。所述方法包括提供包含IVA族元素的颗粒与液体的混合物。所述方法还包括使基材与所述混合物接触以在所述基材上形成层，所述层包含超过50重量％的IVA族元素。

在另一方面，提供了一种颗粒组合物。所述颗粒组合物包括：包含IVA族元素且平均颗粒尺寸小于100nm的颗粒，其中所述颗粒组合物可旋涂。

在另一方面，提供了一种颗粒组合物。所述颗粒组合物包括：包含IVA族元素且平均颗粒尺寸小于100nm的颗粒，所述颗粒具有碳涂层。

在另一方面，提供了一种制品。所述制品包含基材和由上述颗粒组合物形成的涂层。

在另一方面，提供了一种制品。所述制品包括基材和由上述颗粒组合物形成的涂层。

通过下面结合附图的详细描述，本发明的其他方面、实施方案和特征将变得显而易见。这些附图是示意性的而非按比例绘制。为清楚起见，各图中并未标记每一个部件，而且当在不影响本领域技术人员理解本发明的前提下不必要示出时，也并未示出本发明的各个实施方案的每一个部件。本文中结合的所有专利申请和专利均通过全文引用结合到本文中。在冲突的情况下，以本说明书(包括定义)为准。

附图说明

图1示出了电化学电池的示意图，该电化学电池含有根据本发明的一个实施方案的小颗粒组合物所形成的电极。

图2示出了一种电池组结构，该电池组结构含有根据本发明的一个实施方案的小颗粒组合物所形成的电极。

图3A-3D为实施例1中所述颗粒的SEM图像。

图4为描绘实施例2中所述经浸涂的基材的照片。

图5为例示实施例3中所述经旋涂的基材的照片。

图6A-6D为实施例4中所述颗粒的SEM图像。

图7A-7D为实施例5中所述颗粒的SEM图像。

图8A-8D为实施例5中所述颗粒的SEM图像。

图9A-9D为实施例6中所述颗粒的SEM图像。

图10A-10D为实施例7中所述颗粒的SEM图像。

图11A和11B为实施例9中所述颗粒的STEM图像。

具体实施方式

本发明一般性涉及IVA族(例如硅、锗)小颗粒组合物和相关方法。所述颗粒可例如利用碾磨法形成。在一些实施方案中，所述颗粒含导电涂层如碳。所述小颗粒组合物可用来涂布基材，涂布可采用多种技术，例如旋涂、浸涂和铸涂。所产生的涂层可具有改进的性质，例如使用过程中提高的稳定性及更高的应力吸收。所述涂层在电池组应用中特别有用，例如作为电极上的涂层。其他应用包括例如用在电子学中的导电墨。