[发明专利]具有纳米结构电极的锂离子电池及相关制备方法

权利要求书

1.一种用于制备适用于锂离子电池的阳极的方法，所述方法包括：

准备基底材料的表面；以及

通过不使用模板的电沉积，在所述基底材料的所述表面上形成多个独立式的、导电的纳米结构体，其中所述导电的纳米结构体各自包括一维随机延伸的锡纳米针，

其中形成多个导电的纳米结构体包括：在所述基底材料的所述表面上生长锡成核层，随后通过电沉积在所述锡成核层上形成纳米结构体。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成多个导电的纳米结构体包括：在高于40℃的温度，通过不使用模板的电沉积，在所述基底材料的所述表面上形成多个导电的纳米结构体。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成多个导电的纳米结构体包括：

在50℃的第一温度下在所准备的基底的表面上生长成核层；以及

在45℃的第二温度下在所生长的成核层上形成所述导电的纳米结构体。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，形成在所述基底材料的所述表面上的多个锡纳米针沿各个锡纳米针的长度的至少一部分渐缩。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，形成多个导电的纳米结构体包括：通过不使用模板的电沉积，在所述基底材料的所述表面上形成多个锡纳米针，且其中所述基底材料包括具有表面氧化亚铜(Cu₂O)的铜。

6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：调节沉积温度、沉积电流密度、沉积电解液的化学组成或电沉积期间的搅拌中的至少一项，以在所述基底材料的所述表面上形成所述导电的纳米结构体。

7.根据权利要求1所述的方法，其中形成多个导电的纳米结构体包括：在第一温度下在所述基底材料的所述表面上生长成核层，并且在不同于第一温度的第二温度下通过电沉积在所述成核层上形成纳米结构体。

8.一种锂离子电池，所述锂离子电池包括：

电解质；

与所述电解质接触的阴极；以及

与所述阴极隔开并且与所述电解质接触的阳极，所述阳极包含覆盖所述阳极的1％以上的多个独立式的、导电的纳米结构体，其中所述导电的纳米结构体各自包括一维随机延伸的锡纳米针，

其中通过如下操作从而通过不使用模板的电沉积，在基底材料的表面上形成所述多个独立式的、导电的纳米结构体：在所述基底材料的所述表面上生长锡成核层，随后通过电沉积在所述锡成核层上形成纳米结构体。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其中，所述多个导电的纳米结构体包括多个纳米针，所述多个纳米针各自具有大体上恒定的横截面积或沿各个纳米针的长度的至少一部分渐缩。

10.根据权利要求8所述的锂离子电池，其中，所述多个导电的纳米结构体包括多个锡纳米针，所述多个锡纳米针各自具有大体上恒定的横截面积或沿各个纳米针的长度的至少一部分渐缩。

11.根据权利要求8所述的锂离子电池，其中，所述多个导电的纳米结构体包括多个锡纳米针，所述多个锡纳米针各自具有底部和尖端，其中各个锡纳米针在所述底部和所述尖端之间的长度为2μm至5μm，在所述尖端的宽度为20nm至50nm，并且在所述底部的宽度为50nm至200nm。

12.根据权利要求8所述的锂离子电池，其中，所述多个导电的纳米结构体还包括纳米线、纳米弹簧或纳米纤维的至少一种。

13.根据权利要求8所述的锂离子电池，其中，所述多个导电的纳米结构体还包括纳米线、纳米弹簧或纳米纤维的至少一种，所述纳米线、纳米弹簧或纳米纤维由锡、钯(Pd)、锡-铜合金、锌-铜合金、锡-金合金或锡-银合金的至少一种构成。