專利名稱：Iva族小顆粒組合物和相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般性涉及IVA族(例如硅、鍺)小顆粒組合物和相關(guān)方法。在一些實(shí)施方案中，所述小顆粒組合物和相關(guān)方法被用來在基材上形成層。
背景技術(shù)：
IVA族元素包括硅和鍺。這類元素和相關(guān)組合物可用在例如電化學(xué)電池如電池組中。例如其可被加工成用來形成電池的電極(例如陽(yáng)極、陰極)的粉末。碾磨法通常使用研磨介質(zhì)來將產(chǎn)品材料破碎或擊打成較小的尺寸。例如，產(chǎn)品材料可提供為具有較大顆粒的粉的形式，碾磨法可用來減小顆粒的尺寸。研磨介質(zhì)可具有各種尺寸和形狀。在典型的碾磨法中，研磨介質(zhì)在稱為磨機(jī)(例如球磨機(jī)、棒磨機(jī)、立式球磨機(jī)、攪拌介質(zhì)磨機(jī)、礫磨機(jī))的設(shè)備中使用。磨機(jī)通常通過將產(chǎn)品材料分布在研磨介質(zhì)周圍并旋轉(zhuǎn)以在研磨介質(zhì)間引起碰撞而將產(chǎn)品材料顆粒破碎成較小的尺寸來運(yùn)行，從而產(chǎn)生經(jīng)碾磨的顆粒組合物。

發(fā)明內(nèi)容
提供了 IVA族(例如硅、鍺)小顆粒組合物和相關(guān)方法。在一個(gè)方面，提供了一種方法。所述方法包括碾磨進(jìn)料以形成包含IVA族元素且平均顆粒尺寸小于250nm的顆粒。所述方法還包括使基材與所述顆粒和液體的混合物接觸以在所述基材上形成包含所述IVA族元素的層。在另一方面，提供了一種方法。所述方法包括碾磨進(jìn)料以形成包含IVA族元素的顆粒。所述方法還包括在所述顆粒上形成厚度小于50nm的碳涂層。在另一方面，提供了一種方法。所述方法包括提供包含IVA族元素的顆粒與液體的混合物。所述方法還包括使基材與所述混合物接觸以在所述基材上形成層，所述層包含超過50重量％的IVA族元素。在另一方面，提供了一種顆粒組合物。所述顆粒組合物包括包含IVA族元素且平均顆粒尺寸小于IOOnm的顆粒，其中所述顆粒組合物可旋涂。在另一方面，提供了一種顆粒組合物。所述顆粒組合物包括包含IVA族元素且平均顆粒尺寸小于IOOnm的顆粒，所述顆粒具有碳涂層。在另一方面，提供了一種制品。所述制品包含基材和由上述顆粒組合物形成的涂層。在另一方面，提供了一種制品。所述制品包括基材和由上述顆粒組合物形成的涂層。通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他方面、實(shí)施方案和特征將變得顯而易見。這些附圖是示意性的而非按比例繪制。為清楚起見，各圖中并未標(biāo)記每一個(gè)部件，而且當(dāng)在不影響本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明的前提下不必要示出時(shí)，也并未示出本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案的每一個(gè)部件。本文中結(jié)合的所有專利申請(qǐng)和專利均通過全文引用結(jié)合到本文中。在沖突的情況下，以本說明書(包括定義)為準(zhǔn)。


圖1示出了電化學(xué)電池的示意圖，該電化學(xué)電池含有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的小顆粒組合物所形成的電極。圖2示出了一種電池組結(jié)構(gòu)，該電池組結(jié)構(gòu)含有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的小顆粒組合物所形成的電極。圖3A-3D為實(shí)施例1中所述顆粒的SEM圖像。圖4為描繪實(shí)施例2中所述經(jīng)浸涂的基材的照片。圖5為例示實(shí)施例3中所述經(jīng)旋涂的基材的照片。圖6A-6D為實(shí)施例4中所述顆粒的SEM圖像。圖7A-7D為實(shí)施例5中所述顆粒的SEM圖像。圖8A-8D為實(shí)施例5中所述顆粒的SEM圖像。圖9A-9D為實(shí)施例6中所述顆粒的SEM圖像。圖10A-10D為實(shí)施例7中所述顆粒的SEM圖像。圖IlA和IlB為實(shí)施例9中所述顆粒的STEM圖像。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明一般性涉及IVA族(例如硅、鍺)小顆粒組合物和相關(guān)方法。所述顆?？衫缋媚肽シㄐ纬?。在一些實(shí)施方案中，所述顆粒含導(dǎo)電涂層如碳。所述小顆粒組合物可用來涂布基材，涂布可采用多種技術(shù)，例如旋涂、浸涂和鑄涂。所產(chǎn)生的涂層可具有改進(jìn)的性質(zhì)，例如使用過程中提高的穩(wěn)定性及更高的應(yīng)力吸收。所述涂層在電池組應(yīng)用中特別有用，例如作為電極上的涂層。其他應(yīng)用包括例如用在電子學(xué)中的導(dǎo)電墨。本文中用到的“IVA族”組合物為包含IVA族元素的組合物。IVA族元素可為元素形式或?yàn)楹琁VA族元素的化合物的形式。合適的IVA族元素的實(shí)例有硅和鍺。其他合適的 IVA族元素有碳(例如為石墨形式)、錫和鉛。在一些情況下，所述顆粒組合物由單質(zhì)硅顆?；騿钨|(zhì)鍺顆粒形成。在一些情況下，所述顆粒由硅組合物(即包含硅并可包含一種或多種其他元素的組合物)形成；在一些情況下，所述顆粒由鍺組合物(即包含鍺并可包含一種或多種其他元素的組合物)形成。在一些實(shí)施方案中，IVA族組合物可以是混合物、合金和/或金屬間化合物。合適的IVA族組合物可包括由鎂、銅和硅形成的組合物。例如，在一些實(shí)施方案中，所述顆?？捎蒑g6Cu16Si7形成。在一些實(shí)施方案中，所述顆粒可由M6Ni16Si7形成，其中M = Mg.Sc,Ti, Nb或Ta。在一些實(shí)施方案中，所述組合物可為AlSi17CuNiMg和由Cr、Co、Mo、W和/或Ti 組成的相應(yīng)組合物。合適的組合物也包括例如Si/Ge、Si/C、Ge/C、Si/Ge、Si/Sn、Si/Sn/C、 Si/Cu/Co/Sn。這些組合物可為混合物、合金或金屬間化合物的形式。在一些情況下，所述 IVA族組合物可以是具有不同組成的顆粒的混合物。例如，所述IVA族組合物可具有Si和Ge顆粒的混合物或任何上述其他組合。這樣的組合物可用來形成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。
應(yīng)理解，IVA族顆粒組合物還可含合適的摻雜劑。所述摻雜劑可以是η-型(例如 N、P、As、Sb、Bi)或ρ-型H^i^nB、Al、Ga、In、Ti)。合適的摻雜劑還包括例如W和/或&。 可提供摻雜劑以增強(qiáng)某些性質(zhì)如導(dǎo)電性和/或原子如Li的遷移率。還可向顆粒中引入化合物。例如，可使顆粒暴露于氟前體中然后燒制以使氟分布在顆粒中或顆粒的團(tuán)聚體中。如上所述，在一些實(shí)施方案中，所述顆?？删哂型繉印Ｍ繉涌捎脕碓鰪?qiáng)顆粒組合物的一種或多種性質(zhì)。例如，涂層可改善(例如電化學(xué)電池的)電極中的顆粒的性能。與無(wú)涂層顆粒相比，有涂層顆?？删哂懈倪M(jìn)的導(dǎo)電性。一般來說，涂層材料可以是能涂布顆粒表面的任何合適材料。在一些情況下，優(yōu)選涂層材料為導(dǎo)電材料。在一些實(shí)施方案中，涂層可包含碳。當(dāng)所述顆粒為硅時(shí)，碳涂層可為特別優(yōu)選的。例如，涂層材料可為含碳材料如石墨(例如高級(jí)石墨)、碳納米管和乙炔黑。 碳涂層可含具有sp2構(gòu)型的碳。碳涂層的結(jié)構(gòu)可用本領(lǐng)域熟知的技術(shù)如拉曼光譜評(píng)價(jià)。在一些實(shí)施方案中，涂層可為導(dǎo)電金屬(例如鈷、鎳)。應(yīng)理解，其他涂層組合物也是可能的。在一些實(shí)施方案中，涂層可為層的形式。在其他實(shí)施方案中，涂層可為其他形式如自顆粒表面延伸的納米結(jié)構(gòu)(例如納米管或納米棒)。在這些實(shí)施方案中，顆粒可起到結(jié)構(gòu)如納米結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)催化劑的作用。例如，硅顆粒可起到產(chǎn)生石墨結(jié)構(gòu)、碳納米管等的生長(zhǎng)催化劑的作用。還原有機(jī)氣體為合成這些材料的原料的一個(gè)實(shí)例。當(dāng)涂層形成為層時(shí)，其覆蓋至少一部分顆粒的表面積。在一些情況下，所述層可覆蓋超過50%、超過75%或基本整個(gè)(例如超過99%)顆粒表面積。所述層的厚度可小于 50nm、小于25nm，或有時(shí)小于lOnm。在一些實(shí)施方案中，涂層可在多數(shù)顆粒表面積上具有均勻的厚度。例如，涂層可在超過50%的顆粒表面積上厚度變化小于20%。應(yīng)理解，例如當(dāng)由硅形成時(shí)，除可能存在的任何其他涂層外，所述顆粒還可具有本生氧層。在一些實(shí)施方案中，可能需要從IVA族元素除去本生氧層。除去本生氧層的技術(shù)是本領(lǐng)域熟知的，可包括用化學(xué)品(例如氟化氫)處理IVA族元素和/或用熱處理。在一些實(shí)施方案中，所述顆粒可不具有本生氧化物層，例如當(dāng)由鍺形成時(shí)。在一些實(shí)施方案中，經(jīng)碾磨的顆粒組合物的顆粒尺寸小于500nm。在某些實(shí)施方案中，平均顆粒尺寸可為甚至更小。例如，平均顆粒尺寸可為小于250nm、小于150nm、小于 lOOnm、小于75nm或小于50歷。在一些實(shí)施方案中，可優(yōu)選顆粒組合物具有非常小的顆粒尺寸(例如平均顆粒尺寸小于IOOnm)。有時(shí)甚至可產(chǎn)生平均顆粒尺寸小于30nm、小于20nm 或小于IOnm的顆粒組合物。這樣的顆粒尺寸可部分地通過使用具有某些優(yōu)選特征的研磨介質(zhì)獲得，這將在下面進(jìn)一步描述。應(yīng)理解，本文中描述的顆粒尺寸針對(duì)的可為有涂層或無(wú)涂層IVA族顆粒組合物。IVA族顆粒組合物的優(yōu)選平均顆粒尺寸通常取決于預(yù)期的應(yīng)用。在某些應(yīng)用中，可期望平均顆粒尺寸特別小(例如小于lOOnm、小于50nm、小于25nm等)；而在其他應(yīng)用中， 可期望平均顆粒尺寸略大(例如介于IOOnm和500nm之間)。一般來說，可控制碾磨參數(shù)以提供所需的顆粒尺寸，但有時(shí)可優(yōu)選平均顆粒尺寸大于Inm以方便碾磨。例如，經(jīng)碾磨材料的平均顆粒尺寸可受多種因素控制，這些因素包括研磨介質(zhì)特性(例如密度、尺寸、硬度、 韌度)以及碾磨條件(例如比能輸入)。
就本申請(qǐng)的目的而論，顆粒組合物的“平均顆粒尺寸”為組合物中代表性數(shù)量的一次顆粒(未團(tuán)聚)的“顆粒尺寸”的數(shù)平均。一次顆粒(未團(tuán)聚)的“顆粒尺寸”為沿x、y 或ζ-軸取得的其最大截面尺寸。例如，基本為球形的顆粒的最大截面直徑為其直徑。對(duì)于本申請(qǐng)的說明書和權(quán)利要求書中的值，顆粒尺寸用顯微學(xué)技術(shù)確定，例如掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡技術(shù)。還應(yīng)理解，平均顆粒尺寸在上述范圍外(例如大于500nm)的顆粒組合物在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中可能有用。在一些實(shí)施方案中，顆粒的最小截面尺寸小于lOOnm。即，最小的截面尺寸小于 lOOnm。在一些實(shí)施方案中，最小的截面尺寸小于50nm、小于25nm、小于23nm或小于10nm。所述顆粒組合物也可相對(duì)不含大顆粒。也就是說，所述顆粒組合物可僅含小濃度的較大顆粒。例如，組合物的D9tl值可為任何上述平均顆粒尺寸。但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于這樣的D9。值。所述顆粒組合物還可具有非常高的平均表面積。高表面積部分地歸因于上面提到的非常小的顆粒尺寸。所述顆粒組合物的平均表面積可大于lm2/g，在一些情況下大于 5m2/g，在其他情況下大于50m2/g。在一些情況下，所述顆粒可具有大于100m2/g或甚至大于 500m2/g的特別高的平均表面積。應(yīng)理解，這些高平均表面積甚至在無(wú)涂層和/或基本無(wú)孔的顆粒中也可獲得，但其他顆粒可具有表面孔隙。表面積可用常規(guī)的BET測(cè)定法測(cè)定。這樣的高表面積可部分地通過使用具有某些優(yōu)選特征的研磨介質(zhì)獲得，這將在下面進(jìn)一步描述。與顆粒尺寸相似，所述顆粒組合物的優(yōu)選平均表面積通常取決于預(yù)期的應(yīng)用。在某些應(yīng)用中，可期望平均表面積特別大(例如大于50m2/g或大于^K)m2/g)；而在其他應(yīng)用中，可期望平均表面積略小(例如介于50m2/g和lm2/g之間)。一般來說，可控制碾磨參數(shù)以提供所需的表面積，但有時(shí)可優(yōu)選平均表面積小于3000m2/g(例如對(duì)于基本無(wú)孔的顆粒)。例如，經(jīng)碾磨的顆粒組合物的平均表面積可受多種因素控制，這些因素包括研磨介質(zhì)特性(例如密度、尺寸、硬度、韌度)以及碾磨條件(例如能量、時(shí)間)。如下面進(jìn)一步描述的，可在碾磨法中產(chǎn)生經(jīng)碾磨的顆粒組合物。因此，這些顆粒組合物可描述為具有特征性的“碾磨”形態(tài)學(xué)/拓?fù)鋵W(xué)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能識(shí)別“經(jīng)碾磨的顆?！保淅缈砂ㄒ粋€(gè)或多個(gè)如下顯微特征多個(gè)銳邊、有刻面、無(wú)光滑圓化的“角”，如在化學(xué)沉淀顆粒中通常觀察到的那些。應(yīng)理解，本文中描述的經(jīng)碾磨的顆?？删哂幸粋€(gè)或多個(gè)上述顯微特征，而當(dāng)在較低的放大倍數(shù)下觀察時(shí)具有其他形狀(例如小片)。應(yīng)理解，不是本發(fā)明的所有實(shí)施方案均限于經(jīng)碾磨的顆?；蚰肽シāＴ谝恍?shí)施方案中，可優(yōu)選顆粒具有小片形狀。例如，當(dāng)顆粒由硅形成時(shí)，可優(yōu)選顆粒具有小片形狀。在這些情況下，顆粒在顆粒長(zhǎng)度上可具有較均勻的厚度。顆粒可具有基本平面的第一表面和基本平面的第二表面，厚度在其間延伸。顆粒厚度可小于顆粒寬度和顆粒長(zhǎng)度。在一些實(shí)施方案中，長(zhǎng)度和寬度可大致相等；但在其他實(shí)施方案中，長(zhǎng)度和寬度可不同。在其中長(zhǎng)度和寬度不同的情況下，小片顆?？删哂芯匦魏行螤?。在某些情況下，顆粒可以稱為具有銳邊。例如，顆粒頂面(例如第一平面)與顆粒側(cè)面間的角度可介于75° 和105°之間，或介于85°和95°度之間(例如約90° )。但應(yīng)理解，顆?？稍谒袑?shí)施方案中均不具有小片形狀，本發(fā)明在這點(diǎn)上不受限制。例如，顆粒可具有基本球形或扁球形狀等。應(yīng)理解，在經(jīng)碾磨的顆粒組合物內(nèi)，各個(gè)顆?？蔀樯鲜鲂螤钪械囊粋€(gè)或多個(gè)的形式。在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明的組合物可包含具有優(yōu)選的晶向的顆粒。形成這樣的顆粒的合適方法已在2005年10月27日提交的共同擁有的共同未決的名為“Small Particle Compositions and Associated Methods”的美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào) 11/318，314 中描述，其通過引用并入本文。在一些實(shí)施方案中，組合物中大多數(shù)(即超過50%)顆粒具有相同的晶向。在其他實(shí)施方案中，組合物中超過75 %的顆?；蛏踔脸^95 %或甚至基本所有顆粒可具有相同的晶向。顆粒的優(yōu)選晶向可部分地取決于形成所述顆粒的材料的晶體結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方案中，基于IVA族的顆粒可具有沿111晶面或010晶面斷裂的面心立方結(jié)構(gòu)。晶體通常優(yōu)先沿特定的晶面斷裂，需要特征量的能量來促成沿這類晶面的斷裂。在碾磨過程中，這樣的能量來自顆粒/研磨介質(zhì)的碰撞。據(jù)觀察，通過借助研磨參數(shù)(例如研磨介質(zhì)組成、比能輸入)控制這類碰撞的能量，可使顆粒優(yōu)先沿某些結(jié)晶面斷裂而產(chǎn)生具有優(yōu)選的晶向的顆粒組合物。顆粒的晶向可用已知的技術(shù)測(cè)定。一種合適的技術(shù)為χ-射線衍射(XRD)。用XRD 可評(píng)定具有同一優(yōu)選晶向的顆粒的相對(duì)百分?jǐn)?shù)。本發(fā)明的某些實(shí)施方案的優(yōu)勢(shì)在于，本文中描述的顆粒尺寸可在非常低的污染水平下獲得。當(dāng)與上述組合物一起使用時(shí)，下面提到的研磨介質(zhì)可實(shí)現(xiàn)所述低污染水平，因?yàn)檫@樣的特征將導(dǎo)致非常低的磨損率。舉例來說，所述經(jīng)碾磨的組合物的污染水平可小于 900ppm、小于500ppm、小于200ppm或甚至小于lOOpprn。在一些方法中，可檢測(cè)到實(shí)質(zhì)上無(wú)污染，實(shí)質(zhì)上無(wú)污染通常代表污染水平小于lOppm。本文中用到的“污染物”為在碾磨過程中引入產(chǎn)品材料組合物中的研磨介質(zhì)。應(yīng)理解，典型的市售進(jìn)料產(chǎn)品材料進(jìn)料可含一定的雜質(zhì)濃度(在碾磨前)，這樣的雜質(zhì)不包括在本文中用到的污染物的定義中。此外，引入到產(chǎn)品材料中的其他來源的雜質(zhì)如來自碾磨設(shè)備的物質(zhì)不包括在本文中用到的污染物的定義中?！拔廴舅健敝肝廴疚锏闹亓繚舛扰c經(jīng)碾磨的材料的重量濃度之比。污染水平的典型單位為ppm。測(cè)定污染水平的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，包括化學(xué)組成分析技術(shù)。在一些實(shí)施方案中，所述顆粒組合物可用碾磨技術(shù)產(chǎn)生。在一些方法中，當(dāng)進(jìn)料顆粒(在碾磨之前)具有大于1微米、大于10微米或者甚至大于50微米的平均顆粒尺寸時(shí)，獲得碾磨顆粒尺寸。在一些方法中，進(jìn)料顆粒的平均顆粒尺寸可比經(jīng)碾磨的材料的平均顆粒尺寸大10倍、50倍、100倍或大500倍。經(jīng)碾磨的材料的具體顆粒尺寸取決于若干因素，包括碾磨條件(例如能量、時(shí)間)，但也部分地取決于其中將使用所述經(jīng)碾磨的材料的應(yīng)用。一般來說，可控制碾磨條件以提供所需的最終顆粒尺寸。進(jìn)料的顆粒尺寸可取決于商業(yè)可得性等因素。進(jìn)料可包括顆粒和/或晶片，其中任何一個(gè)均可為單晶。這些進(jìn)料的碾磨可得到無(wú)定形和/或晶體的最終產(chǎn)物。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)料可為摻雜晶片，其可被碾磨而產(chǎn)生摻雜小顆粒。在一些情況下，進(jìn)料和經(jīng)碾磨的顆粒具有相同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)(例如無(wú)定形、晶體)。顆粒組合物可在使用如本文中所述的研磨介質(zhì)的碾磨法中產(chǎn)生。所述方法可使用廣泛的常規(guī)磨機(jī)，這些磨機(jī)具有各種不同的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力。合適的磨機(jī)類型包括但不限于球磨機(jī)、棒磨機(jī)、立式球磨機(jī)、攪拌介質(zhì)磨機(jī)、礫磨機(jī)和振動(dòng)磨機(jī)等。有時(shí)可使用碾磨法來解團(tuán)聚流體載體中的顆粒。有時(shí)也可使用碾磨法來產(chǎn)生如本文中所述的涂布顆粒。本發(fā)明的碾磨法可涉及向其中約束有研磨介質(zhì)的磨機(jī)中的加工空間中引入產(chǎn)品材料進(jìn)料(即進(jìn)料顆粒)和流體載體(以產(chǎn)生漿料)。漿料的粘度可通過例如向漿料中加入添加劑如分散劑加以控制。使磨機(jī)以所需速度轉(zhuǎn)動(dòng)，材料顆粒與研磨介質(zhì)混合。顆粒與研磨介質(zhì)間的碰撞可減小顆粒的尺寸。顆粒通常暴露于研磨介質(zhì)達(dá)一定的碾磨時(shí)間，其后用常規(guī)技術(shù)如洗滌和過濾、篩選或重力分離將經(jīng)碾磨的材料與研磨介質(zhì)分開。碾磨法可在任何溫度下進(jìn)行，包括室溫。在一些方法中，顆粒的漿料通過磨機(jī)入口引入，并在碾磨后從磨機(jī)出口回收。該方法可重復(fù)進(jìn)行并可順序地使用若干磨機(jī)，一個(gè)磨機(jī)的出口與相繼的磨機(jī)的入口流體連接。碾磨法可在環(huán)境條件下進(jìn)行(例如暴露于空氣下)。碾磨法也可在無(wú)空氣的情況下進(jìn)行，例如在氮?dú)鈿夥?、氬氣氣氛或其他合適的條件下進(jìn)行。如上所述，可優(yōu)選使用具有特定特性的研磨介質(zhì)。但應(yīng)理解，不是本發(fā)明的每一個(gè)實(shí)施方案都局限于這點(diǎn)。合適的研磨介質(zhì)在例如共同擁有的美國(guó)專利7，140，567中有述， 其通過引用并入本文。應(yīng)理解，不是本發(fā)明的所有碾磨法均使用具有上述特性中的每一個(gè)的研磨介質(zhì)。用本文中描述的研磨介質(zhì)有時(shí)可使用常規(guī)碾磨條件(例如能量、時(shí)間)來加工顆粒組合物。在其他情況下，本文中描述的研磨介質(zhì)可使用比典型的常規(guī)碾磨法的那些顯著低負(fù)荷(例如較少的能量、較少的時(shí)間)的碾磨條件，而同時(shí)達(dá)到優(yōu)良的碾磨性能(例如非常小的平均顆粒尺寸)。在一些情況下，應(yīng)力能可高于典型的常規(guī)碾磨法的應(yīng)力能。所述研磨介質(zhì)可實(shí)現(xiàn)有利的碾磨條件。例如，由于本發(fā)明的研磨介質(zhì)的高碾磨效率，故可使用較少的碾磨時(shí)間和比能輸入。本文中用到的“比能輸入”為單位重量產(chǎn)品材料的碾磨能耗。甚至可在低碾磨輸入能和/或低碾磨時(shí)間下產(chǎn)生具有上述顆粒尺寸和污染水平的經(jīng)碾磨的顆粒組合物。例如，比能輸入可小于125，000kj/kg ；或小于90，000kJ/kgo在一些情況下，比能輸入甚至可更低，例如小于50，000kj/kg或小于25，000kj/kg。實(shí)際比能輸入和碾磨時(shí)間強(qiáng)烈地依賴于產(chǎn)品材料的組成和顆粒尺寸的所需減小等因素。在涂布經(jīng)碾磨的顆粒時(shí)，可使用多種合適的技術(shù)。在一些情況下，顆粒通過暴露于氣體或氣體混合物來涂布。例如，顆?？赏ㄟ^暴露于碳源氣體如甲烷或其他合適的有機(jī)氣體中而被碳涂布。可在高溫下例如高于500°C、例如600°C至800°C下暴露于所述源氣體。在其他實(shí)施方案中，可使用涂層材料前體。例如，可使用碳涂層材料前體。有時(shí)可將涂層材料前體碳化和/或石墨化形成合適的碳涂層。如在惰性氣氛下加熱碳材料前體來獲得碳化和/或石墨化的技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。在其他情況下，涂層材料前體可為尺寸小于所述基于IVA族的組合物顆粒的顆粒(例如小顆粒)的形式。可將涂層材料前體顆粒如碳小顆粒粘附于所述基于IVA族的組合物顆粒的表面上而形成涂層。涂層(例如涂層材料顆粒)可通過共價(jià)或非共價(jià)相互作用(例如氫鍵、離子鍵、靜電相互作用、范德華相互作用等)粘附于所述基于IVA族的組合物顆粒上。所述基于IVA族的組合物顆?？稍谀肽ミ^程中涂布?？蓛?yōu)選也使用用來減小所述基于IVA族的組合物顆粒的尺寸的同一碾磨法來涂布所述顆粒。在這些實(shí)施方案中，顆粒尺寸的減小與涂布原位進(jìn)行。在一些情況下，尺寸減小和涂布步驟可連續(xù)地進(jìn)行；在其同情況下，尺寸減小和涂布可至少稍微(或完全)同步地進(jìn)行。在一些實(shí)施方案中，也可使用碾磨法來解聚所述基于IVA族的組合物顆粒和/或涂層材料前體顆粒(當(dāng)存在時(shí))。在這些實(shí)施方案中，可與顆粒尺寸減小和涂布原位地進(jìn)行解聚。在一些實(shí)施方案中，將含進(jìn)料顆粒和涂層材料前體(例如涂層材料前體顆粒)的基于IVA族的組合物進(jìn)料懸浮在流體載體中并可碾磨所述懸浮體。如上所述，任何合適的涂層材料前體顆粒組合物均可使用，例如碳黑顆粒。在一些情況下，流體載體是水性的(例如水或水溶性流體)。在一些情況下，流體載體是非水性的(例如有機(jī)溶劑)。可在碾磨之前和/或碾磨過程中將進(jìn)料與流體載體合并。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)料顆粒和涂層材料前體可在無(wú)流體載體的情況下碾磨以部分地涂布顆粒，其可然后與流體載體合并并碾磨。所述顆?？筛鶕?jù)預(yù)期應(yīng)用的需要進(jìn)一步加工。例如，可使用加工技術(shù)來向電化學(xué)電池(例如電池組)中使用的部件(例如電極)中引入所述顆粒。在一些實(shí)施方案中，可將經(jīng)碾磨的顆粒與流體混合以方便進(jìn)一步的加工。合適的流體包括能與所述IVA族顆粒形成流體混合物、溶液、懸浮體或分散體的任何流體。在一些情況下，流體可選擇為使所述流體不與所述IVA族顆粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 流體載體可以是水性的或非水性的(例如有機(jī)的)。有時(shí)流體載體是疏水性的。有時(shí)流體載體是親水性的。流體載體的實(shí)例可包括純水、水溶液、烴如己烷、芳烴、醚等。在一些情況下，溶劑可為N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亞砜(DMSO)、異丙醇等。所述混合物可以是顆粒懸浮體，其還可含其他常規(guī)添加劑。合適的添加劑包括分散劑和/或也可使用有時(shí)可促進(jìn)所述基于IVA族的組合物的分散的表面活性劑。有時(shí)向混合物中加入粘合劑，在一些實(shí)施方案中，其對(duì)形成涂層有用，這將在下面進(jìn)一步描述。合適的粘合劑包括PVDF和PTFE。有利地，在某些實(shí)施方案中，顆粒和流體的混合物可幾乎不含或不含粘合劑。已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，幾乎不含或不含粘合劑的這類混合物產(chǎn)生高品質(zhì)的涂層。如下面進(jìn)一步描述的，由于幾乎不存在或不存在粘合劑，故這樣的層可具有非常高的可提高性能的活性材料(例如硅)的百分?jǐn)?shù)。可通過多種技術(shù)將IVA族顆粒施加到基材。在一些情況下，將IVA族顆粒與液體的混合物施加到基材。施加這類混合物的合適技術(shù)包括旋涂、浸涂、鑄涂、膠帶涂布等。所述涂層可施加到任何合適的基材。在一些情況下基材是導(dǎo)電的。導(dǎo)電基材的一個(gè)實(shí)例為銅。在一些實(shí)施方案中，涂層可被燒結(jié)。燒結(jié)可例如通過在包含有機(jī)氣體如甲烷的還原氣氛中加熱有涂層基材達(dá)到。在一些情況下，燒結(jié)的合適溫度為約500°C至約1000°C。也可使用此范圍外的溫度。燒結(jié)也可通過激光退火達(dá)到。其他燒結(jié)技術(shù)將是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。在其他實(shí)施方案中，涂層可被退火到基材。在一些情況下，IVA族小顆粒與基材的改進(jìn)的粘附可通過退火法實(shí)現(xiàn)。通常，退火可在約600°C到約700°C之間進(jìn)行。也可使用其他溫度。涂層的厚度有時(shí)可通過改變用來涂布基材的漿料的粘度及其他參數(shù)加以調(diào)節(jié)。例如，改變旋涂操作的速度和持續(xù)時(shí)間可控制涂層的厚度。在浸涂的情況下，從漿料中取出基材的速率可影響涂層的厚度。涂層的厚度有時(shí)可小于約500微米、小于約100微米、小于約 50微米、小于約10微米。具體厚度取決于應(yīng)用。如上面所提到的，某些實(shí)施方案的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于涂布基材形成具有高活性材料(例如IVA族材料如硅)百分?jǐn)?shù)的能力。在此上下文中，活性材料為在使用過程中對(duì)層的性能有活性作用的材料。在一些實(shí)施方案中，活性材料的重量百分?jǐn)?shù)可高于約50%、高于約 75%、高于約90%或高于約95%，例如為100%。在一些情況下，所述層可無(wú)任何粘合劑。 例如作為電池組應(yīng)用中的電極材料或電子應(yīng)用中的導(dǎo)電材料，這樣高的百分?jǐn)?shù)將帶來優(yōu)異的性能。自本文中公開的顆粒組合物形成的涂層的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于這樣的層吸收使用過程中的應(yīng)力的能力。例如，所述層可吸收與使用過程中電極的膨脹和/或收縮有關(guān)的應(yīng)力。 在鋰電池組中，在吸放鋰過程中，電極可能經(jīng)歷顯著的膨脹和/或收縮。電極中的這類變化有時(shí)可導(dǎo)致電極上的涂層破裂或?qū)与x。本文中公開的涂層具有優(yōu)良的應(yīng)力吸收性，其使涂層可耐受電極中的這類體積變化。若干因素可有助于涂層吸收應(yīng)力的能力，這些因素包括顆粒尺寸、涂層內(nèi)各個(gè)顆粒的部分可具有在可膨脹狀態(tài)的無(wú)定形結(jié)構(gòu)而這些部分在吸鋰后可為晶體結(jié)構(gòu)、以及在顆粒上存在涂層(例如碳)的事實(shí)。但應(yīng)理解，當(dāng)由無(wú)涂層顆粒形成時(shí)，層可仍具有有利的應(yīng)力吸收性。用本文中描述的方法加工的顆?？删哂性S多優(yōu)勢(shì)。小顆粒尺寸可帶來改進(jìn)的電化學(xué)性能(例如對(duì)于蓄電池)如提高的充/放電速率、增大的容量、提高的功率密度、更節(jié)約成本和使用壽命更長(zhǎng)(例如不退化的充/放電循環(huán)數(shù))。與已知的方法相比，本發(fā)明的碾磨法可以是簡(jiǎn)單高效的并可消除對(duì)其他加工步驟的需要。在一些情況下，進(jìn)料顆?？稍谝粋€(gè)碾磨步驟中碾磨和涂布。在一些情況下，無(wú)需其他加工步驟如噴霧干燥、復(fù)火(re-firing) 等即可獲得所需的顆粒組合物(包括所需的顆粒尺寸)。如上面所提到的，所述顆粒組合物可用在包括電化學(xué)應(yīng)用等諸多應(yīng)用中。合適的電化學(xué)應(yīng)用包括電池組。在一些情況下，所述IVA族組合物可為陽(yáng)極。例如，所述陽(yáng)極可以是基于硅的。圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電化學(xué)電池10。該電化學(xué)電池含陽(yáng)極12 (即負(fù)電極)、陰極14 (即正電極)，二者經(jīng)由外電路相連。所述陽(yáng)極和/或陰極可包含本文中描述的IVA族顆粒組合物。陽(yáng)極處發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，陰極處發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)。電解質(zhì)18使正離子可自陽(yáng)極流向陰極，而電子流經(jīng)可起到電源作用的外電路。分離器具有電分離陽(yáng)極與陰極等功能。圖2示意性示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的電池組電池結(jié)構(gòu)20。該電池組電池結(jié)構(gòu)含陽(yáng)極22、陰極24和位于其間的電解質(zhì)/分離器26。陽(yáng)極側(cè)包括形成于活性材料層 30上的集電器28 (例如由銅開放網(wǎng)柵形成)。陰極側(cè)包括集電器32 (例如由鋁開放網(wǎng)柵形成)和活性材料層34。防護(hù)蓋38可包圍所述電池組電池結(jié)構(gòu)。任何合適的電解質(zhì)/分離器均可使用。例如，所述電解質(zhì)/分離器可以是固體電解質(zhì)或分離器和液體電解質(zhì)。固體電解質(zhì)可包括聚合物基質(zhì)。液體電解質(zhì)可包含溶劑和堿金屬鹽，其形成離子導(dǎo)電液體。應(yīng)理解，本發(fā)明的電化學(xué)電池(例如電池組)可具有多種不同的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，本發(fā)明在這點(diǎn)上不受限制。應(yīng)理解，所述顆粒組合物可用在廣泛的其他應(yīng)用中。在一些情況下，所述顆粒組合物可用作電子墨。例如，所述墨(例如Si和/或Ge)可用在薄膜晶體管(TFT)應(yīng)用中和光伏電池中。下面的實(shí)施例為示意的目的提供，而非意在限制。
實(shí)施例實(shí)施例1本實(shí)施例說明硅小顆粒漿料的制備。在500mL平底燒杯中，攪拌下向370g含常規(guī)分散劑混合物的99. 9% IPA中加入 70g平均尺寸為50-60nm的硅，以產(chǎn)生固體含量為15. 9% w/w的分散體。將該漿料混合物轉(zhuǎn)移至500mL開口罐中并用CAT R-18混合器攪拌。使用速度設(shè)定在4的Masterflex console螺動(dòng)泵將菜料轉(zhuǎn)移進(jìn)Netzsch MiniCer中，并用1. 7-1. 9mm YTZ以1200RPM的攪拌速度攪拌34分鐘以將Si分散在IPA中。通過在Mettler Toledo HR83-P濕度分析器中干燥測(cè)得，所得漿料的最終固體重量百分?jǐn)?shù)為12. 10%。在500mL平底燒杯中，將55g硅的處理混合物轉(zhuǎn)移到500mL開口罐中并用CAT R-18混合器攪拌。使用速度設(shè)定在4的Masterflex console蠕動(dòng)泵將漿料轉(zhuǎn)移進(jìn)Netzsch MiniPur中，并用研磨介質(zhì)以1200RPM的攪拌速度攪拌238分鐘。以千焦每千克起始固體量度的總能量輸入等于140000kJ/kg。通過在Mettler Toledo HR83-P濕度分析器中干燥測(cè)得，所得漿料的最終固體重量百分?jǐn)?shù)為12. 18%。通過Dispersion "TechnologyDTUOO測(cè)得，顆粒尺寸為約50nm，BET表面積為67m2/g。預(yù)處理后最終漿料的重量為4Mg，固體含量為12. 10% w/w，其對(duì)應(yīng)固體重量55g。 該重量用于加工工藝制定。XRD分析確認(rèn)硅為純相。圖3A-3D示出了硅小顆粒的SEM圖像。實(shí)施例2本實(shí)施例說明用硅小顆粒分散體浸涂銅箔。將實(shí)施例1中的分散體直接浸涂在銅箔上并使用惰性或還原氣氛在高溫下退火。 圖4示出了描繪經(jīng)浸涂的銅箔的照片。實(shí)施例3本實(shí)施例說明用硅小顆粒分散體旋涂銅箔。用異丙醇清洗銅箔，并使用常規(guī)旋涂裝置將實(shí)施例1中的分散體直接旋涂在該銅箔上。旋涂在800RPM下進(jìn)行約30秒。圖5示出例示經(jīng)旋涂的銅箔的照片。實(shí)施例4本實(shí)施例說明碳涂層在分散體中小顆粒上的施加。將來自實(shí)施例1的分散體與乙酸纖維素在異丙醇中的溶液混合以用乙酸纖維素涂布顆粒，干燥，并在管式爐中于700°C在惰性或還原條件下煅燒以生成石墨涂層。EDX確定該碳涂層為石墨。圖6A-6D示出了該涂布有碳的硅小顆粒的SEM圖像。實(shí)施例5本實(shí)施例說明基于Sn的金屬間小顆粒漿料的制備。在500mL平底燒杯中，攪拌下向400g含表面活性劑混合物的99. 9% IPA中加入 90g平均尺寸為約20微米至約100微米的C0Cu5Srv將該漿料混合物轉(zhuǎn)移至500mL開口罐中并用CAT R-18混合器攪拌。使用速度設(shè)定在4的Masterflex console蠕動(dòng)泵將漿料轉(zhuǎn)移進(jìn)Netzsch MiniCer中，并用2mm YTZ以1200RPM的攪拌速度攪拌34分鐘以將所述金屬間顆粒分散在IPA中。在500mL平底燒杯中，將所述金屬間顆粒的處理混合物轉(zhuǎn)移到500mL開口罐中并用CAT R-18混合器攪拌。使用速度設(shè)定在4的Masterflex console蠕動(dòng)泵將漿料轉(zhuǎn)移進(jìn) Netzsch MiniPur中，并用研磨介質(zhì)以1200RPM的攪拌速度攪拌238分鐘。通過在Mettler Toledo HR83-P濕度分析器中干燥測(cè)得，所得漿料的最終固體重量百分?jǐn)?shù)為11.07%。當(dāng)以千焦每千克起始固體量度的總能量輸入等于150000kJ/kg時(shí)，通過SEM測(cè)得顆粒尺寸為30nm(圖7A-7D，其示出了該基于Sn的顆粒的SEM圖像)。當(dāng)測(cè)得的總能量輸入等于 20000kJ/kg時(shí)，通過SEM測(cè)得顆粒尺寸為200nm(圖8A-8D，其示出了該基于Sn的小顆粒的 SEM圖像)。實(shí)施例6本實(shí)施例說明碳涂層在分散體中基于Sn的小顆粒上的施加。將實(shí)施例6中經(jīng)分散的顆粒與乙酸纖維素在異丙醇中的溶液混合，然后在爐子中于500°C在合成氣體中處理。進(jìn)行此是為獲得碳涂層。圖9A-9D示出所述碳涂布Sn基的小顆粒的SEM圖像。實(shí)施例7本實(shí)施例說明砷摻雜的鍺小顆粒漿料的制備。將砷摻雜的鍺晶圓破碎至約100微米，用合適的市售分散劑分散，并用2mm YTZ介質(zhì)將51g經(jīng)破碎的摻雜Ge晶圓分散在無(wú)水IPA中。在500mL平底燒杯中，將摻雜Ge的處理混合物轉(zhuǎn)移到500mL開口罐中并用CAT R-18混合器攪拌。使用速度設(shè)定在4的Masterflex console蠕動(dòng)泵將漿料轉(zhuǎn)移進(jìn)Netzsch MiniPur中，并用研磨介質(zhì)以2400RPM的攪拌速度攪拌133分鐘。以千焦每千克起始固體量度的總能量輸入等于110000kJ/kg。通過在Mettler Toledo HR83-P濕度分析器中干燥測(cè)得，所得漿料的最終固體重量百分?jǐn)?shù)為11 %。通過DT1200測(cè)得，顆粒尺寸為約40nm(圖10A-10D示出了該砷摻雜的鍺小顆粒的SEM圖像)。實(shí)施例8本實(shí)施例說明硅和鍺小顆粒漿料混合物的制備。在500mL平底燒杯中，將25g鍺和25g硅在300g無(wú)水IPA中攪拌產(chǎn)生固體含量為 14.3%w/w的分散體。將該漿料混合物轉(zhuǎn)移到500mL開口罐中并用CAT R-18混合器攪拌。 使用速度設(shè)定在4的Masterflex console蠕動(dòng)泵將漿料轉(zhuǎn)移進(jìn)Netzsch MiniPur中，并用 1. 7-1. 9mm YTZ介質(zhì)以2400RPM的攪拌速度攪拌25分鐘。這為分散的目的進(jìn)行。通過在Mettler Toledo HR83-P濕度分析器中干燥測(cè)得，所得漿料的最終固體百分?jǐn)?shù)為9.78%。分散后最終漿料的重量為360g，固體含量為9. 78%，其對(duì)應(yīng)固體重量36g。該重量用于加工工藝制定。在500mL平底燒杯中，將25g鍺和25g硅的預(yù)處理混合物轉(zhuǎn)移到500mL開口罐中并用CAT R-18混合器攪拌。使用速度設(shè)定在4的Masterflex console蠕動(dòng)泵將漿料轉(zhuǎn)移進(jìn)Netzsch MiniPur中，并用研磨介質(zhì)以2400RPM的攪拌速度攪拌120分鐘。以千焦每千克起始固體量度的總能量輸入等于100，000kj/kg。通過在Mettler Toledo HR83-P濕度分析器中干燥測(cè)得，所得漿料的最終固體重量百分?jǐn)?shù)為9. 77%。最終產(chǎn)物的XRD為緊密混合的Si/Ge樣品。實(shí)施例9
本實(shí)施例說明石墨漿料的制備。在500mL平底燒杯中，將30g石墨分散在270g蒸餾水中以使固體含量為10%。將該漿料混合物轉(zhuǎn)移到500mL開口罐中并用CAT R-18混合器攪拌。使用速度設(shè)定在4的Masterflex console螺動(dòng)泵將菜料轉(zhuǎn)移進(jìn)Netzsch MiniCer中，并用2mm YTZ介質(zhì)以MOORPM的攪拌速度攪拌19分鐘。這為分散的目的進(jìn)行。通過在Mettler Toledo HR83-P濕度分析器中干燥測(cè)得，所得漿料的最終固體重量百分?jǐn)?shù)為7. 99%。預(yù)處理后最終漿料的重量為288g，固體含量為7. 99%，其對(duì)應(yīng)固體重量23g。該重量用于加工工藝制定。在500mL平底燒杯中，將23g石墨的預(yù)處理混合物轉(zhuǎn)移到500mL開口罐中并用CAT R-18混合器攪拌。使用速度設(shè)定在4的Masterflex console蠕動(dòng)泵將漿料轉(zhuǎn)移進(jìn)Netzsch MiniPur中，并用研磨介質(zhì)以M00RPM的攪拌速度攪拌19分鐘。以千焦每千克起始固體量度的總能量輸入等于30000kJ/kg。通過在Mettler Toledo HR83-P濕度分析器中干燥測(cè)得，所得漿料的最終固體重量百分?jǐn)?shù)為5. %。TEM測(cè)得顆粒尺寸為約20nm，且拉曼光譜表明存在石墨G和D帶。圖 IlA和IlB示出了該石墨小顆粒的STEM圖像。實(shí)施例10本實(shí)施例說明硅和石墨小顆粒漿料混合物的制備。在500mL平底燒杯中，手動(dòng)攪拌約3分鐘將50g硅和50g碳分散在400g NMP中以使固體含量為20%。將該漿料混合物轉(zhuǎn)移到500mL開口罐中并用CAT R-18混合器攪拌。使用速度設(shè)定在4的Masterflex console螺動(dòng)泵將菜料轉(zhuǎn)移進(jìn)Netzsch MiniCer中，并用2mm YTZ介質(zhì)以M00RPM的攪拌速度攪拌87分鐘。通過在對(duì)流加熱爐中干燥測(cè)得，所得漿料的最終固體重量百分?jǐn)?shù)為18. 55%。預(yù)處理后最終漿料的重量為532g，固體含量為18. 55%，其對(duì)應(yīng)固體重量99g。該重量用于加工工藝制定。在500mL平底燒杯中，將99g硅和石墨的預(yù)處理混合物轉(zhuǎn)移到500mL開口罐中并用CAT R-18混合器攪拌。使用速度設(shè)定在4的Masterflex console蠕動(dòng)泵將漿料轉(zhuǎn)移進(jìn) Netzsch MiniPur中，并用研磨介質(zhì)以M00RPM的攪拌速度攪拌96分鐘。以千焦每千克起始固體量度的總能量輸入等于45000kJ/kg。通過在對(duì)流加熱爐中干燥測(cè)得，所得漿料的最終固體百分?jǐn)?shù)為7. 45%。雖已描述了本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的若干方面，但應(yīng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于想到各種變體、改變和改進(jìn)。這樣的變體、改變和改進(jìn)是本公開的一部分，涵蓋在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，前面的描述和附圖僅作為實(shí)例給出。
權(quán)利要求
1.一種方法，所述方法包括碾磨進(jìn)料以形成包含IVA族元素且平均顆粒尺寸小于250nm的顆粒；和使基材與所述顆粒和液體的混合物接觸以在所述基材上形成包含所述IVA族元素的層。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述IVA族元素為Si。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述IVA族元素為Ge。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述接觸步驟包括用所述混合物浸涂所述基材以形成所述層。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述接觸步驟包括將所述混合物旋涂到所述基材上以形成所述層。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述顆粒的平均顆粒尺寸小于lOOnm。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述顆粒的平均顆粒尺寸小于50nm。
8.權(quán)利要求1的方法，所述方法還包括在所述接觸步驟之前對(duì)所述顆粒涂布涂層。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述涂層為導(dǎo)電涂層。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述涂層為碳。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述涂層包含至少一些sp2構(gòu)型的碳。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述層包含超過約90重量％的所述顆粒。
13.一種方法，所述方法包括碾磨進(jìn)料以形成包含IVA族元素的顆粒；和在所述顆粒上形成厚度小于50nm的碳涂層。
14.權(quán)利要求13的方法，其中所述涂層包含至少一些sp2構(gòu)型的碳。
15.權(quán)利要求13的方法，其中形成所述涂層包括在高于500°C的溫度下使所述顆粒暴露于氣態(tài)碳源。
16.權(quán)利要求13的方法，其中所述涂層為導(dǎo)電涂層。
17.權(quán)利要求13的方法，所述方法還包括使基材與所述顆粒和液體的混合物接觸以在所述基材上形成包含所述IVA族元素的層。
18.權(quán)利要求13的方法，其中所述IVA族元素為Si。
19.權(quán)利要求13的方法，其中所述IVA族元素為Ge。
20.權(quán)利要求13的方法，其中所述顆粒的平均顆粒尺寸小于lOOnm。
21.權(quán)利要求13的方法，其中所述顆粒的平均顆粒尺寸小于50nm。
22.一種方法，所述方法包括提供包含IVA族元素的顆粒與液體的混合物；使基材與所述混合物接觸以在所述基材上形成層，所述層包含超過50重量％的所述 IVA族元素。
23.權(quán)利要求22的方法，其中所述層包含超過75重量％的所述IVA族元素。
24.權(quán)利要求22的方法，其中所述層包含超過95重量％的所述IVA族元素。
25.權(quán)利要求22的方法，所述方法還包括碾磨進(jìn)料以形成包含所述IVA族元素的顆粒。
26.一種顆粒組合物，所述顆粒組合物包括包含IVA族元素且平均顆粒尺寸小于IOOnm的顆粒，其中所述顆粒組合物是可旋涂的。
27.權(quán)利要求加的組合物，其中所述IVA族元素為Si。
28.權(quán)利要求加的組合物，其中所述IVA族元素為Ge。
29.權(quán)利要求洲的組合物，其中所述平均顆粒尺寸小于50nm。
30.權(quán)利要求洲的組合物，其中所述顆粒具有小片形狀。
31.一種顆粒組合物，所述顆粒組合物包括包含IVA族元素且平均顆粒尺寸小于IOOnm的顆粒，所述顆粒具有碳涂層。
32.權(quán)利要求31的組合物，其中所述涂層包含至少一些sp2構(gòu)型的碳。
33.權(quán)利要求加的組合物，其中所述平均顆粒尺寸小于50nm。
34.權(quán)利要求加的組合物，其中所述顆粒具有小片形狀。
35.一種制品，所述制品包含 基材；和由權(quán)利要求31的顆粒組合物形成的涂層。
36.權(quán)利要求35的制品，其中所述制品為電極。
37.一種制品，所述制品包含 基材；和由權(quán)利要求31的顆粒組合物形成的涂層。
38.權(quán)利要求37的制品，其中所述制品為電極。
全文摘要
本發(fā)明描述了IVA族(例如硅、鍺)小顆粒組合物和相關(guān)方法。在一些實(shí)施方案中，所述小顆粒組合物和相關(guān)方法被用來在基材上形成層。
文檔編號(hào)B22F7/00GK102223972SQ200980147034
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者羅伯特·J·多布斯, 阿爾基特·拉爾 申請(qǐng)人:普里梅精密材料有限公司