電極、用于制造電極的方法以及包括電極的儲能器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造具有導電基體（2）的電極的方法，在所述導電基體上布置具有硅納米結(jié)構(gòu)（3）的活性材料。為了獲得與良好的耐循環(huán)性相關(guān)聯(lián)的具有特別高容量的電極，本發(fā)明方法包括方法步驟：將包括含硅材料和基礎(chǔ)基質(zhì)的前體混合物（4）引入到噴絲單元（1）中；以與噴絲單元（1）的卸載設(shè)備（6）相距定義的間距地布置基體（2）；從卸載設(shè)備（6）卸載前體混合物（4）的至少一部分；在噴絲單元（1）的至少一部分與基體（2）之間施加電壓以用于將含硅納米結(jié)構(gòu)（8）噴絲到基體（2）上；以及對含硅納米結(jié)構(gòu)（8）進行退火。本發(fā)明此外涉及電極和包括電極的儲能器。
【專利說明】電極、用于制造電極的方法以及包括電極的儲能器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電極、一種用于制造電極的方法以及一種包括電極的儲能器。本發(fā)明尤其是涉及一種用于利用基于硅的活性材料制造電極的方法，其中電極具有改善的循環(huán)穩(wěn)定性。
【背景技術(shù)】
[0002]商業(yè)上可獲得的傳統(tǒng)鋰離子電池大多在陽極側(cè)包括石墨作為活性材料，所述活性材料能夠可逆地嵌入鋰離子。通過將鋰嵌入到石墨中引起的最大理論容量在此被限制到大約372 mAh/g，這可以將整個電池的與質(zhì)量有關(guān)的容量限制到大約140 Wh/kg。該容量對于大量應用來說可以是足夠的。
[0003]但是當在相同的重量時希望較高容量時，例如可以更換陽極的活性材料、即石墨。作為可替換的活性材料，合適的尤其有金屬氧化物或基于硅的材料或硅，它們同樣可以可逆地嵌入鋰離子。對于例如硅的情況，可以構(gòu)成直至Li44Si統(tǒng)計分布的合金。由此可以對于陽極得出4200 mAh/g的理論上可獲得的容量。
[0004]但是在使用硅作為活性材料時已知的是，鋰離子的嵌入可能隨著硅的體積膨脹而出現(xiàn)。因此，緊湊的硅層也許可能已經(jīng)在幾個充電/放點循環(huán)之后傾向于裂紋形成和例如從集流器脫落。作為其結(jié)果，脫落的硅不再可供鋰化使用，這已經(jīng)在幾個循環(huán)之后就可能導致電池容量下降。
[0005]出版物CN 1895993公開了一種鋰蓄電池的電極，所述電極具有碳基體和施加在碳基體上的娃納米線。該娃納米線在此具有I nm-500 nm的直徑和5 nm-200ym的長度。根據(jù)該出版物，電極通過硅到基體上的化學氣相沉積來制造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主題是一種用于制造具有導電基體的電極的方法，在所述基體上布置具有硅納米結(jié)構(gòu)的活性材料，該方法包括方法步驟:
-將包括含娃材料和基礎(chǔ)基質(zhì)的前體混合物引入到噴絲單元(Spinneinheit)中；
-以與噴絲單元的卸載設(shè)備相距定義的間距地布置基體；
-從卸載設(shè)備卸載前體混合物的至少一部分；
-在噴絲單元的至少一部分與基體之間施加電壓以用于將含硅納米結(jié)構(gòu)噴絲到基體上；以及
-對含硅納米結(jié)構(gòu)進行退火。
[0007]本發(fā)明意義上的硅納米結(jié)構(gòu)尤其是可以是具有元素硅和必要時其他材料的結(jié)構(gòu)。在此，該結(jié)構(gòu)可以具有在納米范圍中的至少一個維度上的膨脹。例如，納米結(jié)構(gòu)可以具有帶有可以處于≥I nm至≤ 1000 nm、例如≥10 nm至< 100 nm范圍中的直徑的顆?；蚓€狀或纖維狀結(jié)構(gòu)。
[0008]本發(fā)明意義上的活性材料尤其是可以被理解為例如在將本發(fā)明電極用在基于鋰的蓄電池情況下可以可逆地接納和發(fā)出鋰離子的原料。在此情況下接納例如可以通過所謂的嵌入或也通過合金形成或形成亞穩(wěn)化學化合物來進行。與其他物質(zhì)有關(guān)的對應活性在此可以在其他使用、尤其是其他蓄電池情況下被給出?？傊梢詫⒒钚圆牧侠斫鉃閰⑴c在充電或放電過程中進行的電化學反應的材料。
[0009]含硅材料在本發(fā)明意義上尤其是可以是元素硅或可以是以下物質(zhì):所述物質(zhì)包含硅并且從該物質(zhì)中在方法步驟中可產(chǎn)生元素硅。因此，含硅材料例如可以是硅前體或包含該硅前體。該含硅材料在此與基礎(chǔ)基質(zhì)一起包含在前體混合物中，也即包含在可以用作本發(fā)明方法的初始混合物的混合物中?；A(chǔ)基質(zhì)在此在本發(fā)明意義上尤其是可以構(gòu)成用于含娃材料的基質(zhì)，在所述基質(zhì)中布置含娃材料或者在所述基質(zhì)中分布有含娃材料?；A(chǔ)基質(zhì)例如可以減少或防止含硅材料的積聚。
[0010]前體混合物根據(jù)本發(fā)明被引入到噴絲單元中。該噴絲單元在此尤其是被構(gòu)造用于執(zhí)行電動噴絲工藝。為此，所述噴絲單元例如具有卸載設(shè)備，可以從卸載設(shè)備中以定義方式卸載前體混合物。該卸載設(shè)備例如可以通過適當?shù)膰娮鞓?gòu)成。在此，前體混合物可以被引入到儲備容器中，所述儲備容器與卸載設(shè)備連接為使得前體混合物可通過卸載設(shè)備以定義的方式被卸載。
[0011]可以以與噴絲單元的卸載設(shè)備相距定義的間距地布置基體。該基體在本發(fā)明的意義上例如可以是襯底，所述襯底可以直接被用在待產(chǎn)生的電極中并且于是可以為待產(chǎn)生的電極尤其是賦予大部分的機械穩(wěn)定性和/或例如可以用作電流導出體。因此，基體尤其是導電的。根據(jù)本發(fā)明，可以在噴絲單元的至少一部分、例如尤其是卸載設(shè)備與基體之間施加電壓，其中這可以一并包括在與卸載設(shè)備連接的構(gòu)件和與基體連接的構(gòu)件之間施加電壓。如果現(xiàn)在附加地以定義的方式從卸載設(shè)備、諸如噴嘴中提取或卸載前體混合物，則可以通過電動噴絲工藝將由基礎(chǔ)基質(zhì)包圍的定義的含硅納米結(jié)構(gòu)施加或噴絲到基體上。在此，所施加的結(jié)構(gòu)的類型可以與大量變量一例如基質(zhì)類型、含硅材料類型、從卸載設(shè)備排出的速度、所施加的電壓、在卸載設(shè)備與襯底之間的間距或襯底至卸載設(shè)備的或相反的可能相對運動一有關(guān)。換句話說，技術(shù)人員可以通過尤其是前述變量的適當組合或變化有針對性地改變所施加的含硅納米結(jié)構(gòu)的類型和構(gòu)型。
[0012]在另一方法步驟中，可以對含硅納米結(jié)構(gòu)進行退火。這在本發(fā)明意義上尤其是可以意味著，對含硅納米結(jié)構(gòu)進行定義的溫度處理。對于在前體混合物中不存在元素硅的情況，通過退火可以從含硅材料中構(gòu)成元素硅。除此之外，例如基礎(chǔ)基質(zhì)可以通過熱被分解，并且例如對于使用易揮發(fā)的基質(zhì)或可氧化的基質(zhì)的情況，可以從含硅納米結(jié)構(gòu)的表面被移除。在另一構(gòu)型中，基礎(chǔ)基質(zhì)可以以適當?shù)姆绞浇?jīng)歷反應，使得反應產(chǎn)物作為包膜維持在含娃納米結(jié)構(gòu)上。在該步驟中，在使用含碳基礎(chǔ)基質(zhì)情況下例如基質(zhì)中的碳可以保留在娃納米結(jié)構(gòu)的表面處并且電連接含娃納米結(jié)構(gòu)和/或改善娃納米結(jié)構(gòu)到基體上的連接。對于已經(jīng)在前體混合物中存在元素硅的情況，硅納米結(jié)構(gòu)可以對應于含硅納米結(jié)構(gòu)或是這種含硅納米結(jié)構(gòu)。在該情況下，可以通過退火步驟在一種構(gòu)型中僅僅通過退火處理基礎(chǔ)基質(zhì)或包圍硅的包膜。但是原則上也可以在退火期間改變納米結(jié)構(gòu)的空間造型。
[0013]通過本發(fā)明方法可以利用活性材料制造電極，所述活性材料可逆地可鋰化并且從而例如適用于在基于鋰的儲能器中使用。在此，利用本發(fā)明電極制造的儲能器通過使用硅作為活性材料具有良好的容量，該容量可以適用于大量應用并且是足夠的。[0014]除此之外，活性材料由其構(gòu)造為納米結(jié)構(gòu)決定地具有改善的耐循環(huán)性。詳細地，由于納米結(jié)構(gòu)的小的膨脹，活性材料的絕對體積增加例如可以通過鋰化保持得有限。由此，可以減小或甚至完全防止由在循環(huán)時出現(xiàn)的體積效應引起的損害。另外，例如在緊湊的硅覆層中在循環(huán)期間出現(xiàn)的由脹起引起的破壞消失。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以制造由于高的耐循環(huán)性而特別長使用壽命的電極。
[0015]除此之外，本發(fā)明方法基于電動噴絲工藝。這是在廣泛的、也是大規(guī)模的范圍中成熟的和可良好控制的工藝。由此根據(jù)本發(fā)明可以毫無問題地制造具有可再生的和精確定義的特性的電極。在此通過應用電動噴絲工藝，本發(fā)明方法可以是特別簡單和成本低的。例如經(jīng)由二氧化硅(SiO2)或成本耗費的氣相沉積的耗費的樣板合成從而可以被避免。由此，電極的大規(guī)模制造也變?yōu)榭赡艿幕虮桓纳啤?br> [0016]根據(jù)本發(fā)明制造的納米結(jié)構(gòu)可以與基體一起直接在制造之后直接被用作例如基于鋰的儲能器的陽極的活性材料。在此，在非常好的循環(huán)穩(wěn)定性情況下可以實現(xiàn)直至4000mAh/g的容量。
[0017]在此，本發(fā)明方法可以非常可變地被采用，使得通過選擇反應條件能以定義的和可再生的方式在基礎(chǔ)元件上施加希望的硅納米結(jié)構(gòu)。因此，通過匹配反應條件一例如基質(zhì)的類型、含硅材料的類型、從卸載設(shè)備排出的速度、所施加的電壓、在卸載設(shè)備與襯底之間的間距或者襯底至卸載設(shè)備的或相反的可能相對運動一來制造例如含硅的納米纖維、納米顆?；蚣{米編織物。在此，可以制造元素硅纖維或也可以制造由硅和基礎(chǔ)基質(zhì)組成的導電混合纖維，所述 導電混合纖維分別可以在希望的程度上被形成。
[0018]在一種構(gòu)型的范圍中，基礎(chǔ)基質(zhì)可以包括聚合物或者由該聚合物組成，所述聚合物尤其是可以從以下組中選擇，該組由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)或聚已內(nèi)酯(PCL)組成或包括它們。含硅材料可以特別好地分布地存在于這種基礎(chǔ)基質(zhì)中，其中這也良好地適用于電動噴絲工藝。此外，當聚合物作為基礎(chǔ)基質(zhì)存在時，該聚合物在根據(jù)本發(fā)明溫度處理時、如尤其是在退火方法步驟時被轉(zhuǎn)換成碳層，所述碳層是導電的。由此可以制造具有硅的結(jié)構(gòu)，所述硅由碳包膜包圍或容納在該碳包膜中。該碳包膜在此可以提供保護以防通過充電和放電循環(huán)引起而出現(xiàn)的硅積聚，并且從而尤其是進一步改善電極或裝備有電極的儲能器的循環(huán)穩(wěn)定性。另一方面，碳層可以改善硅到基體、也即例如集流器上的電連接。
[0019]在另一構(gòu)型的范圍中，含硅材料可以從烷基硅烷、芳基硅烷或硅納米顆粒中來選擇。這種材料可以良好地分布在基礎(chǔ)基質(zhì)中并且于是可以以適當?shù)姆绞接糜谇绑w混合物。除此之外，這種分布在基礎(chǔ)基質(zhì)中的材料可以期望地以電動方式噴絲以用于產(chǎn)生期望的納米結(jié)構(gòu)。因此，例如可以通過調(diào)整烷基硅烷的烷基的長度和例如在如體混合物中的基礎(chǔ)基質(zhì)的量份額來選擇在形成的結(jié)構(gòu)中的原料量份額，從而可以獲得不同的性質(zhì)。因此例如可以改變包膜、例如碳包膜的厚度，使得在溫度處理期間結(jié)構(gòu)、諸如尤其是纖維瓦解成各個顆粒。這些顆粒此外可以具有由硅核組成的具有碳包膜的結(jié)構(gòu)。在使用硅納米顆粒時，這些硅納米顆粒已經(jīng)以適當大小作為硅存在。由此可以簡化接下來的方法步驟、諸如尤其是構(gòu)造定義的結(jié)構(gòu)，這可以更簡單和成本更低地表現(xiàn)該方法。尤其是在使用硅納米顆粒時，這些硅納米顆粒在其表面處可以配備有助劑，以便防止積聚。作為助劑例如可以使用聚丙烯酸酯，其可以改變顆粒的表面電荷。娃顆粒此外可以以≥Inm至< IOOnm的大小存在。[0020]在另一構(gòu)型的范圍中，可以在排除氧氣的情況下執(zhí)行退火。由此例如可以將基礎(chǔ)基質(zhì)、諸如聚合物的碳氫化合物分量分解成碳，但是其中可以特別高效地防止硅和/或碳的氧化。為此例如可以在保護氣體下或在還原氣氛中執(zhí)行退火。替換地或附加地，可以在≥800至≤1000°C范圍中的溫度下執(zhí)行退火。這種溫度在大量用作基礎(chǔ)基質(zhì)或用作含硅材料的材料情況下足以對所述材料進行退火，但是其中該方法步驟可以節(jié)省能量地和在此節(jié)省成本地進行。除此之外，在使用這種溫度情況下不會關(guān)于對應設(shè)備構(gòu)件的耐熱性提出不相稱的高要求。替換地或附加地可以在≥1小時至≤7小時的時間段中執(zhí)行退火。通過使用這種時間段，可以節(jié)省時間地和從而也大批量地毫無問題地應用該方法，其中用于該退火過程的該時間段對于很多應用領(lǐng)域足以用于產(chǎn)生期望的結(jié)構(gòu)。
[0021]在另一構(gòu)型的范圍中，可以使用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)由銅和/或鋁構(gòu)造。這樣的材料是導電的，因此其良好地適用于電動噴絲方法。除此之外,這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)例如可以例如直接用作集流器或電極的基礎(chǔ)元件，這簡化電極的進一步制造和表現(xiàn)為特別成本低的。
[0022]在另一構(gòu)型的范圍中，可以通過所施加的電壓產(chǎn)生大小在≥100kV/m至≤500kv/m范圍中的電場，其中電壓在這里相對于在卸載設(shè)備和襯底之間的間距來提及。這種電壓尤其是適用于含硅材料的電動噴絲，其中可以以希望的方式構(gòu)造尤其是納米范圍中的含硅結(jié)構(gòu)。
[0023]在另一構(gòu)型的范圍中，可以制造線狀硅納米結(jié)構(gòu)，其具有>200 μ m的長度。這種結(jié)構(gòu)可以在特別簡單的制造步驟的情況下具有特別好的容量。詳細地，這種結(jié)構(gòu)可以以適當?shù)姆绞嚼鐦?gòu)造成無序纖維結(jié)構(gòu)(例如線團)或例如構(gòu)造成有序纖維(例如網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))。這例如可以以期望的方式通過襯底與卸載設(shè)備的相對移動來實現(xiàn)。由此可以獲得活性材料的特別有利的特性，所述特性此外可以以期望的方式匹配于期望的使用。纖維或編織物具體地是通過其可獲得特別高的容量的結(jié)構(gòu)，其中可以特別好地減少或防止通過大量充電和放電循環(huán)對活性材料的損害。在此，通過結(jié)構(gòu)的所定義的布置或取向，特性可以是可調(diào)整的。線狀結(jié)構(gòu)在此在本發(fā)明的意義上尤其是可以是關(guān)于其直徑具有大長度并且在此例如可以具有圓形或橢圓形橫截面的結(jié)構(gòu)。
[0024]本發(fā)明的主題此外是電極，尤其是用于基于鋰的儲能器的陽極，包括基體，在所述基體上布置活性材料，其中活性材料具有硅納米結(jié)構(gòu)，所述硅納米結(jié)構(gòu)包括硅納米顆粒或硅線，其中硅線具有>200 μ m的長度。本發(fā)明電極尤其是具有關(guān)于本發(fā)明方法描述的優(yōu)點。尤其是，本發(fā)明電極在耐循環(huán)性非常好的情況下具有高的容量。在此，通過硅線具有>200 μ m的長度可以獲得硅線或活性材料的特別適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)。通過這種方式可以將容量或循環(huán)性能特別簡單地匹配于希望的應用領(lǐng)域?；阡嚨膬δ芷髟诒景l(fā)明的意義上尤其是可以是每種儲能器，其中在充電或放電過程時使用鋰或鋰種類?；阡嚨膬δ芷鞯氖纠ㄤ囯x子電池或鋰聚合物電池。在使用電池概念時，在本發(fā)明的意義上包括初級電池而尤其是也包括二次電池或蓄電池。
[0025]在一種構(gòu)型的范圍中，硅納米結(jié)構(gòu)可以構(gòu)造纖維或編織物。纖維或編織物在此是通過其可以獲得特別高的容量的結(jié)構(gòu)，其中可以特別好地減少或防止通過大量充電和放電循環(huán)對活性材料的損害。編織物在此在本發(fā)明的意義上尤其是可以是其中硅或硅線彼此交織的結(jié)構(gòu)。在此，編織物可以是有序結(jié)構(gòu)，諸如網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，或者也可以是無序結(jié)構(gòu)，諸如線團。[0026]本發(fā)明的主題此外是儲能器，尤其是基于鋰的儲能器，包括至少一個本發(fā)明電極。本發(fā)明儲能器尤其是具有關(guān)于本發(fā)明電極所描述的優(yōu)點。本發(fā)明儲能器尤其是在耐循環(huán)性特別好的情況下具有高的容量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]本發(fā)明主題的其他優(yōu)點和有利構(gòu)型通過附圖來闡明并且在下面的描述中予以闡述。在此應該注意的是，附圖僅具有描述特性并且不被認為以任何形式限制本發(fā)明。其中:
圖1示出用于執(zhí)行本發(fā)明方法的噴絲單元的示意圖；和 圖2示出展示本發(fā)明方法的退火步驟的示意圖。
【具體實施方式】
[0028]圖1示出用于執(zhí)行本發(fā)明方法的噴絲單元I的示意圖。根據(jù)本發(fā)明，尤其是可以制造具有導電基體2 的電極，在所述基體上布置具有硅納米結(jié)構(gòu)3的活性材料。這種電極尤其是可以被用在基于鋰的儲能器、例如鋰離子電池、鋰聚合物電池或鋰薄層電池中。
[0029]根據(jù)本發(fā)明，首先將前體混合物4引入到噴絲單元I中。為此，噴絲單元I例如可以具有用于前體混合物4的容器5。前體混合物4在此包括含娃材料和基礎(chǔ)基質(zhì)。含娃材料在此可以從烷基硅烷、芳基硅烷或娃納米顆粒中選擇?；A(chǔ)基質(zhì)在此可以包括聚合物，所述聚合物尤其是可以從由聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯、聚已內(nèi)酯組成的組中選擇。除此之外，前體混合物4還可以包括溶劑，所述溶劑可以關(guān)于聚合物來選擇。例如，芳香劑、酒精或酮可以適合作為溶劑。
[0030]噴絲單元I此外尤其是在容器5處或在其下側(cè)處具有卸載設(shè)備6，諸如噴嘴。以與噴絲單元I的卸載設(shè)備6相距定義的間距地布置基體2。基體2例如可以由銅和/或鋁構(gòu)造或者由該材料或這些材料組成。前體混合物4的至少一部分現(xiàn)在可以從卸載設(shè)備6或者從容器5被卸載。附加地可以在噴絲單元I的至少一部分與基體2之間施加電壓。例如可以使用產(chǎn)生處于≥100kV/m至≤500kv/m范圍中的電場的電壓。除此之外，可以例如在基體2與卸載設(shè)備6之間施加電壓。通過施加電壓可以執(zhí)行實際的電動噴絲工藝，其中含硅納米結(jié)構(gòu)8以嵌入基礎(chǔ)基質(zhì)中的方式被噴絲到基體2上，這如前體混合物4的流7應該示出的那樣。
[0031]接著，可以對所產(chǎn)生的含硅納米結(jié)構(gòu)8退火，以便產(chǎn)生硅納米結(jié)構(gòu)3。例如可以在排除氧氣的情況下執(zhí)行退火。退火的其他有利條件包括在>800至< 1000°C范圍中的溫度和/或在≥1至< 7小時范圍中的持續(xù)時間。
[0032]通過退火形成硅納米結(jié)構(gòu)，其中硅例如可以容納在另外的材料(例如在使用聚合物作為基礎(chǔ)基質(zhì)時的碳)中。根據(jù)所使用的條件，硅納米結(jié)構(gòu)可以是顆粒、纖維或編織物。這在圖2中示出。根據(jù)圖2，基質(zhì)10 (其尤其是基礎(chǔ)基質(zhì))包括含硅材料的大量、尤其是精細分布的元素9。尤其是在退火步驟時或也在實際的電動噴絲工藝時通過不同的反應條件a)、b)和C)，現(xiàn)在可以調(diào)整硅納米結(jié)構(gòu)的精確構(gòu)造，例如空間布置。
[0033]根據(jù)圖2在此以非限制性方式描述了包括聚合物的前體混合物4的反應。原則上在此可以形成硅的納米結(jié)構(gòu),其中硅容納在碳中。這通過碳包膜C表明。在此，在反應a)時例如可以形成硅線或硅纖維，其例如可以具有>200 μ m的長度和/或可以例如能夠進一步處理成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。該纖維因此可以以非常不同的配置布置。在反應b)的反應條件時，獲得基本上無序的編織物，其中短的硅纖維容納在碳包膜C中。根據(jù)反應C)形成各個彼此無關(guān)的硅顆粒，其又容納在通過聚合物基質(zhì)的碳化所獲得的碳包膜C中。這些硅顆粒可以具有處于≥I 111]1至≤ 1000 nm、例如≥10 111]1至≤ 100 nm范圍中的直徑。在此,對于技術(shù)人員可理解的是，前述結(jié)構(gòu)應該僅是示例性的而非限制性的。
[0034]在另一構(gòu)型中，基礎(chǔ)元件2可以是這樣的元件，其僅暫時可以用作用于施加或產(chǎn)生硅納米結(jié)構(gòu)的襯底，而不用作電極的組成部分。更確切地說，可以在退火之后將所產(chǎn)生的納米結(jié)構(gòu)從基體2移除并且利用諸如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、丙酮、四氫呋喃(THF)或者甲基乙基酮(MEK)的溶劑處理成漿體或者分散到溶劑中。漿體于是例如可以按照所謂的貝爾實驗室(Bellcore)技術(shù)或通過按壓或刮拭被施加到用于電極的基礎(chǔ)元件上。在此，漿體或分散體例如此外可以包括粘合劑和/或傳導碳。該構(gòu)型尤其是可以作為硅納米結(jié)構(gòu)適用于納米顆粒。在該構(gòu)型中，在電極中的基礎(chǔ)元件的表面上的硅密度和從而容量可以被提高。因此，本發(fā)明方法在該構(gòu)型中包括另外的方法步驟:從基礎(chǔ)元件2剝離尤其是包括硅納米顆粒的硅納米結(jié)構(gòu)，使硅納米結(jié)構(gòu)分散到溶劑中，并且尤其是通過刮拭或按壓將分散體施加到電極的基礎(chǔ)元件上 。之后可以對所施加的物質(zhì)進行干燥。
【權(quán)利要求】
1.用于制造具有導電基體(2)的電極的方法，在所述導電基體上布置具有硅納米結(jié)構(gòu)(3)的活性材料，所述方法包括方法步驟: -將包括含硅材料和基礎(chǔ)基質(zhì)的前體混合物(4)引入到噴絲單元(I)中； -以與噴絲單元(I)的卸載設(shè)備(6)相距定義的間距地布置基體(2)； -從卸載設(shè)備(6)卸載前體混合物(4)的至少一部分； -在噴絲單元(I)的至少一部分與基體(2)之間施加電壓以用于將含硅納米結(jié)構(gòu)(8)噴絲到基體(2)上；以及 -對含硅納米結(jié)構(gòu)(8)進行退火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基礎(chǔ)基質(zhì)包括聚合物，所述聚合物尤其是從包括聚乙烯、聚丙烯、聚本乙烯和聚已內(nèi)酯的組中選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述含硅材料從烷基硅烷、芳基硅烷或硅納米顆粒中選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其中在排除氧氣的情況下執(zhí)行退火，和/或其中在≤800至≤1000° C范圍中的溫度時執(zhí)行退火，和/或其中在≥1至≤7小時的時間段中執(zhí)行退火。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其中使用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(2)，該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)由銅和/或招構(gòu)造。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其中通過所施加的電壓產(chǎn)生大小在>IOOkV/m至< 500kv/m范圍中的電場。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其中制造線狀硅納米結(jié)構(gòu)(3)，其具有>200 μ m的長度。
8.電極，尤其是用于基于鋰的儲能器的陽極，包括基體(2)，在所述基體上布置活性材料，其中所述活性材料具有硅納米結(jié)構(gòu)，所述硅納米結(jié)構(gòu)包括硅納米顆?；蚬杈€，其中所述硅線具有>200 μ m的長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電極，其中所述硅納米結(jié)構(gòu)構(gòu)造為纖維或編織物。
10.儲能器，尤其是基于鋰的儲能器，包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求8或9之一所述的電極。
【文檔編號】H01M4/38GK103988343SQ201280061587
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月14日
【發(fā)明者】I.蔡特勒, J.哈肯貝格, B.瓦爾特 申請人:羅伯特·博世有限公司