[发明专利]纳孔硅和由其形成的锂离子电池负极

权利要求书

1.用于锂离子电池的电极，所述电极包括：

纳孔硅结构体，各纳孔硅结构体限定多个孔；

粘结剂；和

导电基底，

其中所述纳孔硅结构体与所述粘结剂混合以形成组合物，且所述组合物粘附至所述导电基底以形成所述电极。

2.权利要求1的电极，其中所述纳孔硅结构体为纳孔硅纳米线。

3.权利要求1的电极，其中所述纳孔硅结构体为具有10μm或更小、1μm-10μm、1-100nm、50-150nm、或者50-500nm的平均直径的纳孔硅颗粒。

4.权利要求3的电极，其中所述纳孔硅结构体为由粉末硅纳米颗粒、块体冶金级硅、或者由硅前体通过等离子体或化学气相沉积方法形成的纳孔硅颗粒。

5.权利要求1的电极，进一步包括炭黑，其中所述炭黑与所述纳孔硅结构体以及所述粘结剂混合以形成所述组合物。

6.权利要求1的电极，其中所述纳孔硅结构体中孔的平均直径在1nm-200nm范围内。

7.权利要求1的电极，其中所述纳孔硅结构体中相邻的孔之间的距离在1nm-200nm范围内。

8.权利要求1的电极，其中所述纳孔硅结构体是用碳包覆的。

9.权利要求8的电极，其中所述纳孔硅结构体是用还原的氧化石墨烯包覆的。

10.权利要求1的电极，其中所述纳孔硅结构体是用硼、砷、磷、铁、铬、铝、或者其组合掺杂的。

11.权利要求1的电极，其中在室温下所述粘结剂的粘度在100cP-2000cP范围内。

12.权利要求11的电极，其中所述粘结剂包括海藻酸盐。

13.权利要求1的电极，其中所述电极为用于锂离子电池的负极。

14.权利要求1的电极，其中在0.4A/g的充电/放电速率下在100次循环之后，所述电极的比容量超过1000mAh/g。

15.锂离子电池，其包括权利要求1的电极。

16.包括锂离子电池的设备，所述锂离子电池包括权利要求1的电极。

17.一种方法，包括：

将其中各纳孔硅结构体限定多个孔的纳孔硅结构体与粘结剂组合以形成混合物；和

将所述混合物成型以得到用于锂离子电池的电极，其中在0.4A/g电极的充电/放电速率下在100次循环之后，所述电极的比容量超过1000mAh/g。

18.权利要求17的方法，进一步包括在将所述纳孔硅结构体与所述粘结剂组合之前，用包括金属盐和强酸的第一蚀刻剂溶液蚀刻实心硅结构体以得到所述纳孔硅结构体。

19.权利要求18的方法，其中所述实心硅结构体选自硅晶片、硅纳米颗粒、冶金级硅颗粒、以及由硅前体以等离子体或化学气相沉积方法制备的硅颗粒。

20.权利要求19的方法，其中所述实心硅结构体为冶金级硅颗粒，并且进一步包括在蚀刻所述实心硅结构体之前对所述金级硅颗粒进行球磨。

21.权利要求18的方法，其中所述实心硅结构体为具有至少95％且小于99.9％、小于99.8％、小于99.5％、小于99％、小于98％、或小于96％的纯度的冶金级硅的颗粒。

22.权利要求18的方法，其中所述实心硅结构体是用硼、砷、磷、铁、铬、铝、或者其组合掺杂的。

23.权利要求18的方法，其中所述强酸包括氢氟酸、氟化铵、硝酸、硫酸、盐酸、或者其组合。

24.权利要求18的方法，其中所述金属盐为硝酸银。

25.权利要求18的方法，其中所述金属盐包括硝酸铁、氯金酸、硝酸铜、氯化铜、硝酸钴(III)、氯化钴(III)、或者其组合。

26.权利要求18的方法，进一步包括用包括强酸和氧化剂的第二蚀刻剂溶液蚀刻所述纳孔硅结构体。

27.权利要求26的方法，其中所述氧化剂包括过氧化氢。