[发明专利]高容量柱状锂离子合金阳极的制造

权利要求书

1.一种用于高容量储能装置的阳极结构，包含：

导电性集电极基板；

三维铜-锡-铁多孔导电基体，所述三维铜-锡-铁多孔导电基体形成在所述导电性集电极基板的一个或多个表面上，所述三维铜-锡-铁多孔导电基体包含：

多个中孔结构，所述多个中孔结构形成在所述导电性集电极上；以及

阳极活性材料，所述阳极活性材料沉积在所述三维铜-锡-铁多孔导电基体上。

2.如权利要求1所述的阳极结构，其中所述三维铜-锡-铁多孔导电基体进一步包含形成在所述导电性集电极上的多个柱状凸出部与形成在所述多个柱状凸出部上的多个中孔结构。

3.如权利要求1所述的阳极结构，其中所述阳极活性材料包含选自包括下述物质的群组中的颗粒：石墨、石墨硬碳、碳黑、碳包覆硅、碳化硅、非晶硅、晶体硅、硅合金、p掺杂硅、这些物质的合成物、以及这些物质的组合。

4.如权利要求2所述的阳极结构，其中与由同一材料形成的固态膜相比，所述阳极结构具有在约20%和约30%之间的孔隙率。

5.如权利要求2所述的阳极结构，其中所述多个柱状凸出部包括大孔结构和所述多个中孔结构，所述大孔结构具有尺寸在约5和约200微米之间的多个肉眼能见的微孔，所述多个中孔结构具有尺寸在约10纳米和约1000纳米之间的多个中孔。

6.如权利要求1所述的阳极结构，其中所述阳极活性材料包含以下物质中的至少一个：硅和石墨。

7.如权利要求1所述的阳极结构，其中所述三维铜-锡-铁多孔导电基体进一步包含锂。

8.如权利要求1所述的阳极结构，其中所述导电性集电极基板是含铜的柔性导电性基板。

9.一种形成高容量储能装置的阳极结构的方法，包含：

使用电镀工艺在导电性集电极基板的一个或多个表面上形成三维铜-锡-铁多孔导电基体；以及

在所述三维铜-锡-铁多孔导电基体上沉积阳极活性材料。

10.如权利要求9所述的方法，进一步包含：

将所述阳极活性材料压缩到所述多孔的三维铜-锡-铁多孔导电基体中。

11.如权利要求10所述的方法，其中压缩所述阳极活性材料将阳极结构的孔隙率从自约40%到约50%的初始孔隙率减少到自约20%到约30%的最后孔隙率。

12.如权利要求9所述的方法，其中形成三维铜-锡-铁多孔导电基体包含：

在第一电流密度处通过扩散受限的沉积工艺在柔性基板上沉积柱状金属层；以及

在大于第一电流密度的第二电流密度处，在所述柱状金属层上沉积多孔导电树状结构。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述第一电流密度在约0.05A/cm²和约3.0A/cm²之间，并且所述第二电流密度在约0.3A/cm²和约3A/cm²之间。

14.如权利要求9所述的方法，其中使用化学气相淀积（CVD）技术、液压喷涂技术、雾化喷涂技术、静电喷涂技术、等离子体喷涂技术、以及热喷涂技术或火焰喷涂技术中的至少一种来沉积所述阳极活性材料。

15.如权利要求9所述的方法，其中所述阳极活性材料包含选自包括下述物质的群组中的颗粒：石墨、石墨硬碳、碳黑、碳包覆硅、碳化硅、非晶硅、晶体硅、硅合金、p掺杂硅、这些物质的合成物、以及这些物质的组合。