[发明专利]用于锂离子电池的耐衰减高容量电极

权利要求书

1.一种锂离子电池的负电极，所述负电极包括具有表面和多根接收锂的纳米线的集电器，各纳米线具有端部、长度和纳米尺寸的直径，其中每根纳米线的一端埋入所述集电器中并且所述纳米线从所述集电器向外延伸以便用合适的传导锂的电解质的渗入，各纳米线在从所述集电器的表面延伸出的其长度的一部分上具有锂扩散抑制材料的周向涂层，所述锂扩散抑制涂层用作减轻在锂化和脱锂期间接收锂的纳米线中所产生的导致断裂的应力。

2.如权利要求1所述的锂离子电池的负电极，其中，所述纳米线的周向涂布部分在所述纳米线长度的约5%至约50%之间的长度上延伸。

3.如权利要求1所述的锂离子电池的负电极，其中，所述集电器基本上包含铜。

4.如权利要求1所述的锂离子电池的负电极，其中，所述锂接收纳米线基本上包含硅或锡中的一种。

5.如权利要求2所述的锂离子电池的负电极，其中，所述锂扩散抑制材料是钛、铜、镍和金中的一种或多种。

6.一种包括负电极的锂离子电池，所述负电极包括具有表面和多根接收锂的纳米线的集电器，各纳米线具有端部、长度和纳米尺寸的直径，其中每根纳米线的一端埋入所述集电器中并且所述纳米线从所述集电器向外延伸以便用合适的传导锂的电解质的渗入，各纳米线在从所述集电器表面延伸的其长度的一部分上具有锂扩散抑制材料的周向涂层，所述锂扩散抑制涂层用作在锂化和脱锂期间减轻在所述接收锂的纳米线中产生的导致断裂的应力。

7.如权利要求6所述的包括负电极的锂离子电池，其中所述接收锂的纳米线基本上包含硅或锡中的一种，所述锂扩散抑制材料是钛、铜、镍和金中的一种或多种。

8.一种制造具有集电器的锂离子电池的负电极的方法，所述方法包括以下步骤：

通过过合适的掩膜，利用合适的蚀刻剂对所述集电器的表面进行刻蚀达预定时间，从而在所述集电极表面中形成多个具有合适深度的密闭空腔；

将用于促进合适的负电极材料的生长的催化剂定位在所述空腔内；

由所述催化剂颗粒生长出合适的锂接收负电极材料的纳米线，所述纳米线固定在所述空腔中并埋入所述集电器中；以及

继续使所述纳米线生长直到它们达到预定长度。

9.如权利要求8所述的制造锂离子电池负电极的方法，还包括：施加用于限制锂扩散入所述纳米线的涂层，所述涂层被施加在所述纳米线长度的最接近所述集电器的一部分上，所述方法包括：

将可去除涂层施加到所述集电器表面上以包覆所述纳米线最接近所述集电器的部分，同时留下可进入用于进一步反应的所述纳米线的第二部分，所述可去除涂层具有厚度，所述厚度大致等于所述扩散阻挡涂层的优选长度；

将薄层的铝施加在所述纳米线的可进入部分；

对所述铝涂层进行阳极氧化，从而在所述纳米线的可进入部分上形成氧化铝的非导电涂层；

去除所述可去除涂层；

将限制锂进入所述纳米线的材料的涂层施加到所述纳米线的第一部分；以及

去除所述氧化铝涂层。

10.如权利要求8所述的制作锂离子电池的负电极的方法，其中，用于限制锂进入所述纳米线的涂层是铜、镍和金中的一种，利用电镀施加所述涂层在所述纳米线的预定长度的约5%至25%上，所述涂层具有从约1纳米至所述纳米线直径的约20%范围内的厚度。