專利名稱：將錫顆粒成核并生長(zhǎng)到鋰高容量能量存儲(chǔ)裝置的三維復(fù)合活性陽極上的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式一般來說涉及鋰離子電池，且更明確地說，涉及用于使用形成三維結(jié)構(gòu)的エ藝來制造這些電池的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
諸如超級(jí)電容器和鋰(Li)離子電池之類的快速充電高容量能量存儲(chǔ)裝置用于數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)的應(yīng)用中，所述應(yīng)用包括便攜式電子設(shè)備、醫(yī)療、運(yùn)輸、并網(wǎng)的大型能量存儲(chǔ)器、可再生能量存儲(chǔ)器和不間斷電源(UPS)。在這些應(yīng)用中的每ー個(gè)應(yīng)用中，能量存儲(chǔ)裝置的充電時(shí)間和容量是重要參數(shù)。另外，這些能量存儲(chǔ)裝置的大小、重量和/或費(fèi)用可能是重要的限制因素。此外，對(duì)于高性能而言，低內(nèi)阻是必須的。電阻越低，能量存儲(chǔ)裝置在傳遞電能 時(shí)遇到的限制越少。舉例來說，在超級(jí)電容器的情況下，較低內(nèi)阻允許超級(jí)電容器較快速且較有效地充電和放電。在電池的情況下，電池的內(nèi)阻通過降低電池存儲(chǔ)的有用能量的總量以及電池傳遞高電流的能力來影響性能。因此，在本領(lǐng)域中，需要較小、較輕并且能成本更高效地制造的較快速充電、較高容量的能量存儲(chǔ)裝置。在本領(lǐng)域中，也需要降低電存儲(chǔ)裝置的內(nèi)阻的用于電存儲(chǔ)裝置的部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式一般來說涉及鋰離子電池，且更明確地說，涉及用于使用形成三維結(jié)構(gòu)的薄膜エ藝來制造這些電池的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種用于形成能量存儲(chǔ)裝置的陽極結(jié)構(gòu)。所述陽極結(jié)構(gòu)包括柔性導(dǎo)電基板；多個(gè)導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)形成在所述導(dǎo)電基板上，所述導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)包括多個(gè)柱狀凸出部和樹枝狀結(jié)構(gòu)，所述樹枝狀結(jié)構(gòu)形成在所述多個(gè)柱狀凸出部上；以及多個(gè)錫顆粒，所述多個(gè)錫顆粒形成在所述導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)上。在另ー實(shí)施方式中，所述陽極結(jié)構(gòu)進(jìn)一歩包括錫成核層，所述錫成核層包括錫顆粒，所述錫顆粒形成在所述柔性導(dǎo)電基板上，位于所述柔性導(dǎo)電基板與所述多個(gè)導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)之間。在另ー實(shí)施方式中，提供一種用于處理柔性導(dǎo)電基板的基板處理系統(tǒng)。所述基板處理系統(tǒng)包括第一電鍍腔室，所述第一電鍍腔室經(jīng)配置以在所述柔性導(dǎo)電基板上沉積錫顆粒；第二電鍍腔室，所述第二電鍍腔室經(jīng)配置以在所述錫顆粒和柔性導(dǎo)電基板上形成第一金屬的柱狀層；第三電鍍腔室，所述第三電鍍腔室經(jīng)配置以在所述柱狀層上形成樹枝狀結(jié)構(gòu)；第四電鍍腔室，所述第四電鍍腔室經(jīng)配置以在所述樹枝狀結(jié)構(gòu)上沉積錫顆粒；和基板轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，所述基板轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)經(jīng)配置以在所述腔室之間轉(zhuǎn)移所述柔性導(dǎo)電基板。在另ー實(shí)施方式中，所述基板處理系統(tǒng)的電鍍腔室中的每ー個(gè)包括腔室主體，所述腔室主體界定處理容積，其中所述處理容積經(jīng)配置以在所述處理容積中保留電鍍液，且所述腔室主體具有上部開ロ ；排液系統(tǒng)，所述排液系統(tǒng)經(jīng)配置以從所述處理容積排出所述電鍍液；陽極組件，所述陽極組件布置在所述處理容積中，其中所述陽極組件包括浸沒在所述電鍍液中的陽極；陰極組件，所述陰極組件布置在所述處理容積中；進(jìn)料輥，所述進(jìn)料輥布置在所述處理容積外且經(jīng)配置以保留所述柔性導(dǎo)電基板的部分；底輥，所述底輥布置成靠近所述處理容積的底部部分且經(jīng)配置以保留所述柔性導(dǎo)電基板的部分；和收料輥，所述收料輥布置在所述處理容積外且經(jīng)配置以保留所述柔性導(dǎo)電基板的部分，其中所述基板轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)經(jīng)配置以啟動(dòng)所述進(jìn)料輥和收料輥，從而將所述柔性導(dǎo)電基板轉(zhuǎn)移進(jìn)出每個(gè)腔室，且將所述柔性導(dǎo)電基板保持在每個(gè)腔室的處理容積中。所述陰極組件包括基板搬運(yùn)器，所述基板搬運(yùn)器經(jīng)配置以將所述柔性導(dǎo)電基板定位成在所述處理容積中基本上平行于所述陽極；和接觸機(jī)構(gòu)，所述接觸機(jī)構(gòu)經(jīng)配置以將電偏壓耦合到所述柔性導(dǎo)電基板。在另ー實(shí)施方式中，提供一種用于形成陽極結(jié)構(gòu)的方法。所述方法包括在柔性導(dǎo)電基板上沉積錫顆粒；在所述錫顆粒和所述柔性導(dǎo)電基板上形成多個(gè)導(dǎo)電柱狀微結(jié)構(gòu)；在所述導(dǎo)電柱狀微結(jié)構(gòu)上形成樹枝狀結(jié)構(gòu)；以及在所述樹枝狀結(jié)構(gòu)上沉積錫顆粒。在另ー實(shí)施方式中，提供一種用于形成陽極結(jié)構(gòu)的方法。所述方法包括在柔性導(dǎo)電基板上形成導(dǎo)電柱狀微結(jié)構(gòu)；在所述導(dǎo)電柱狀微結(jié)構(gòu)上形成樹枝狀結(jié)構(gòu)；和在所述樹枝狀結(jié)構(gòu)上沉積錫顆粒。在另ー實(shí)施方式中，提供一種用于形成陽極結(jié)構(gòu)的方法。所述方法包括在柔性導(dǎo)電基板上沉積錫顆粒；在所述錫顆粒和所述柔性導(dǎo)電基板上形成導(dǎo)電柱狀微結(jié)構(gòu)；和在所述導(dǎo)電柱狀微結(jié)構(gòu)上形成樹枝狀結(jié)構(gòu)。


為使可以詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征結(jié)構(gòu)，參照實(shí)施方式，可以更詳細(xì)描述上文概述的本發(fā)明，所述實(shí)施方式中的一些說明于附圖中。然而，應(yīng)注意，附圖僅說明本發(fā)明的典型實(shí)施方式，且因此不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范疇，因?yàn)楸景l(fā)明可以容納其他同等有效的實(shí)施方式。本專利或申請(qǐng)文件含有彩色繪制的至少ー個(gè)附圖。具有彩色附圖的本專利或?qū)＠暾?qǐng)公告的副本將由專利局在收到請(qǐng)求并收取必要的費(fèi)用后提供。圖IA是根據(jù)本文中所描述的實(shí)施方式的Li離子電池的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖，所述Li離子電池與負(fù)載電耦合；圖IB是根據(jù)本文中所描述的實(shí)施方式的Li離子電池單元雙層的另ー實(shí)施方式的示意圖，所述Li離子電池単元雙層電連接到負(fù)載；圖2A到圖2F是根據(jù)本文中所描述的實(shí)施方式而形成的陽極結(jié)構(gòu)的ー個(gè)實(shí)施方式的示意性橫截面圖；圖3A示意性地說明根據(jù)本文中所描述的實(shí)施方式的處理系統(tǒng)的ー個(gè)實(shí)施方式；圖3B是根據(jù)本文中所描述的實(shí)施方式的電鍍腔室的一個(gè)實(shí)施方式的示意性截面?zhèn)纫晥D；圖4是概述根據(jù)本文中所描述的實(shí)施方式的用于形成陽極結(jié)構(gòu)的方法的ー個(gè)實(shí)施方式的エ藝流程圖；
圖5是概述根據(jù)本文中所描述的實(shí)施方式的用于形成陽極結(jié)構(gòu)的方法的ー個(gè)實(shí)施方式的エ藝流程圖6是概述根據(jù)本文中所描述的實(shí)施方式的用于形成陽極結(jié)構(gòu)的方法的ー個(gè)實(shí)施方式的エ藝流程圖；圖7是概述根據(jù)本文中所描述的實(shí)施方式的用于形成陽極結(jié)構(gòu)的方法的ー個(gè)實(shí)施方式的エ藝流程圖；圖8是沉積在銅箔基板上的錫顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的表示；圖9A是500X放大率下的沉積在銅箔基板上的錫顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的示意性表示；圖9B是200X放大率下的沉積在銅箔基板上的錫顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的示意性表示； 圖IOA到圖IOD是200X放大率下的以不同電壓沉積在銅箔基板上的錫顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的示意性表示；圖IlA到圖IlD是500X放大率下的以不同電壓沉積在銅箔基板上的錫顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的示意性表示；圖12是503X放大率下的沉積在銅微結(jié)構(gòu)上的錫顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的示意性表示；圖13A是503X放大率下的沉積在銅微結(jié)構(gòu)上的錫顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的示意性表示；圖13B是503X放大率下的沉積在銅微結(jié)構(gòu)上的錫顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的示意性表示；圖14A是5. OOK X放大率下的錫顆粒的沉積之前的銅微結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的示意性表示；圖14B是5. 06K X放大率下的錫顆粒的沉積之后的銅微結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的示意性表示；圖15A是15. 17K X放大率下的錫顆粒的沉積之前的銅微結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的示意性表示；圖15B是15. 17K X放大率下的錫顆粒的沉積之后的銅微結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的示意性表示；圖16是5. 59K X放大率下的沉積在銅微結(jié)構(gòu)上的錫顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的示意性表示；圖17是3. 13K X放大率下的沉積在銅微結(jié)構(gòu)上的錫顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的示意性表示；圖18是2. 42K X放大率下的嵌入在銅微結(jié)構(gòu)中的錫顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的示意性表示；圖19A到圖19D是不同放大率下的沉積在銅微結(jié)構(gòu)中間的錫顆粒的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像的示意性表示；以及圖20示意性地說明根據(jù)本文中所描述的實(shí)施方式的垂直處理系統(tǒng)的ー個(gè)實(shí)施方式。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的實(shí)施方式一般來說涉及鋰離子電池，且更明確地說，涉及用于使用形成三維結(jié)構(gòu)的エ藝來制造這些電池的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，錫顆粒直接電鍍?cè)阢~箔上。在另ー實(shí)施方式中，錫顆粒電鍍到三維銅結(jié)構(gòu)中。舉例來說，錫納米顆?？梢噪婂兊姐~納米樹或樹枝狀晶體中，且大的錫顆?？梢噪婂兊饺S銅結(jié)構(gòu)中間。在另ー實(shí)施方式中，錫顆粒電鍍到三維銅-錫合金中。在某些實(shí)施方式中，錫顆?？梢杂慑a納米線或納米桿替換或結(jié)合錫納米線或納米桿來使用。示例性錫納米桿展示在共同受讓的美國專利申請(qǐng)案第12/696，422號(hào)的圖6中，所述美國專利申請(qǐng)案名為“Porous Three Dimensional Copper,Tin，Copper—Tin，Copper-Tin-Cobalt，And Copper-Tin-Cobalt-Titanium Electrodes ForBatteries And Ultra Capacitors(用于電池和超級(jí)電容器的多孔三維銅、錫、銅ー錫、銅ー錫ー鈷以及銅一錫ー鈷一鈦電極)”，由Lopatin等人在2010年I月29日申請(qǐng)，現(xiàn)在公開號(hào)為US 2010/0193365，所述美國專利申請(qǐng)案的圖6和有關(guān)文字在不抵觸本發(fā)明的范圍內(nèi)以引用方式并入本文中。已發(fā)現(xiàn)，將錫嵌入到三維導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中會(huì)增加三維導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中存在的活性材料的密度。據(jù)信，錫納米顆粒在鋰離子電池單元的鋰化和去鋰化期間起到重要作用。雖然可以實(shí)踐本文中所描述的實(shí)施方式的特定設(shè)備不受限制，但在由加利福尼亞州圣克拉拉市應(yīng)用材料公司出售的卷板型卷繞式系統(tǒng)上實(shí)踐所述實(shí)施方式尤其有益?？?以實(shí)踐本文中所描述的實(shí)施方式的示例性卷繞式不連續(xù)基板系統(tǒng)進(jìn)ー步詳細(xì)描述在以下專利申請(qǐng)案中共同受讓的美國專利申請(qǐng)案第12/620，788號(hào)，由Lopatin等人申請(qǐng)，名為“APPARATUS ANDMETH0D FOR FORMING 3D NANOSTRUCTURE ELECTRODE F0RELECTR0CHEMICALBATTERY AND CAPACITOR (用于形成用于電化學(xué)電池和電容器的三維納米結(jié)構(gòu)電極的裝置和方法)”，現(xiàn)在公開號(hào)為US2010/0126849 ;共同受讓的美國專利申請(qǐng)案第12/839,051號(hào)，由 Bachrach 等人在 2010 年 7 月 19 日申請(qǐng)，名為 “C0MPRRESSED POWDER 3DBATTERYELECTRODE MANUFACTURING (壓縮粉末三維電池電極制造)”；和共同受讓的美國專利申請(qǐng)案第 12/880，564 號(hào)，由 Bachrach 等人申請(qǐng)，名為 “SPRAY DEPOSITION MODULE FOR ANIN-LINEPROCESSING SYSTEM (用于共線處理系統(tǒng)的噴射沉積模塊)”，所述申請(qǐng)案全部以引用方式全文并入本文中。圖IA是根據(jù)本文中所描述的實(shí)施方式的Li離子電池100的示意圖，所述Li離子電池100電連接到負(fù)載101。Li離子電池100的主要功能部件包括布置在相對(duì)集電器111和113之間的區(qū)域內(nèi)的陽極結(jié)構(gòu)102、陰極結(jié)構(gòu)103、隔離層104和電解質(zhì)(未圖示)。各種材料可用作電解質(zhì)，諸如，有機(jī)溶劑中的鋰鹽。鋰鹽可以包括例如LiPF6、LiBF4或LiClO4，且有機(jī)溶劑可以包括例如醚和環(huán)氧乙烷。電解質(zhì)傳導(dǎo)鋰離子，從而鋰離子在電池通過外部電路傳遞電流時(shí)在陽極結(jié)構(gòu)102與陰極結(jié)構(gòu)103之間充當(dāng)載體。電解質(zhì)包括在集電器111和113之間形成的區(qū)域中的陽極結(jié)構(gòu)102、陰極結(jié)構(gòu)103和流體可滲透隔離層104中。陽極結(jié)構(gòu)102和陰極結(jié)構(gòu)103各自充當(dāng)Li離子電池100的半電池單元，且一起形成Li離子電池100的完整的工作電池單元。陽極結(jié)構(gòu)102和陰極結(jié)構(gòu)103兩者包括可以供鋰離子遷移進(jìn)出的材料。陽極結(jié)構(gòu)102包括集電器111和導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)110，所述導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)110充當(dāng)用于保留鋰離子的插層宿主材料。同樣，陰極結(jié)構(gòu)103包括集電器113和用于保留鋰離子的插層宿主材料112，諸如，金屬氧化物。隔離層104為電介質(zhì)的、多孔的流體可滲透層，所述電介質(zhì)的、多孔的、流體可滲透層防止陽極結(jié)構(gòu)102和陰極結(jié)構(gòu)103中的部件之間的直接電接觸。下文結(jié)合圖2A到圖2F描述形成Li離子電池100的方法以及構(gòu)成Li離子電池100的組成部分(即，陽極結(jié)構(gòu)102、陰極結(jié)構(gòu)103和隔離層104)的材料。不同于常規(guī)蓄電池的傳統(tǒng)氧化還原電池作用，Li離子蓄電池化學(xué)反應(yīng)依賴于完全可逆的插層機(jī)構(gòu)，其中鋰離子插入到每個(gè)電極中的插層宿主材料的晶格中，而不改變插層宿主材料的晶體結(jié)構(gòu)。因此，Li離子電池的電極中的這些插層宿主材料必須具有開放晶體結(jié)構(gòu)，所述開放晶體結(jié)構(gòu)允許插入或提取鋰離子且具有同時(shí)接受補(bǔ)償電子的能力。在Li離子電池100中，陽極或負(fù)電極基于導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)110。導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)可以是選自包括以下金屬的群組的金屬銅、鋅、鎳、鈷、鈀、鉬、錫、釕、所述金屬的合金和所述金屬的組合。陰極結(jié)構(gòu)103或正電極由金屬氧化物制成，諸如，ニ氧化鋰鈷(LiCoO2)或ニ氧化鋰錳(LiMnO2)15陰極結(jié)構(gòu)103可以由以下材料制成層狀氧化物，諸如，氧化鋰鈷；聚陰離子，諸如，磷酸鋰鉄；尖晶石，諸如，氧化鋰錳；或TiS2 (ニ硫化鈦)。示例性含鋰氧化物可為層狀金屬氧化物，諸如，氧化鋰鈷(LiCoO2);或混合金屬氧化物，諸如，LiNixCo1^2xMnO2,LiNi0.5MnL504, Li (Ni0.8Co0.15A10.05) O2, LiMn2O4ο 示例性磷酸鹽可以是鐵橄欖石(LiFePO4)和鐵橄欖石(LiFePO4)的變體(諸如，LiFehMgPO4)、LiMoPO4, LiCoPO4, LiNiPO4, Li3V2 (PO4) 3、LiVOPO4, LiMP2O7 或 LiFe1.5P207。示例性氟磷酸鹽可以是 LiVPO4F, LiAlPO4F' Li5V(PO4)2F2, Li5Cr (PO4) 2F2、Li2CoPO4F 或 Li2NiPO4F0 示例性硅酸鹽可以是 Li2FeSiO4' Li2MnSiO4 或Li2VOSiO40示例性非鋰化合物是Na5V2 (PO4) 2F3。隔離層104經(jīng)配置以在保持陽極結(jié)構(gòu)102與陰極結(jié)構(gòu)103實(shí)體分離以避免短路的同時(shí)，在陽極結(jié)構(gòu)102與陰極結(jié)構(gòu)103之間提供離子移動(dòng)通道。在一個(gè)實(shí)施方式中，隔離層104可以作為導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)110的上層而形成。或者，隔離層104可以沉積到導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)110的表面上且可以是固態(tài)聚合物，諸如，聚烯烴、聚丙烯、聚こ烯和以上所述聚合物的組合。在操作過程中，如圖I所示，當(dāng)陽極結(jié)構(gòu)102和陰極結(jié)構(gòu)103電耦合到負(fù)載101時(shí)，Li離子電池100提供電能，即，放電。源自導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)110的電子通過負(fù)載101和集電器113從陽極結(jié)構(gòu)102的集電器111流動(dòng)到陰極結(jié)構(gòu)103的插層宿主材料112。同時(shí)，鋰離子從陽極結(jié)構(gòu)102的導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)110被分離或提取，通過隔離層104移動(dòng)到陰極結(jié)構(gòu)103的插層宿主材料112中，且插入到插層宿主材料112的晶體結(jié)構(gòu)中。保留在導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)110、插層宿主材料112和隔離層104中的電解質(zhì)允許鋰離子通過離子傳導(dǎo)作用從導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)110移動(dòng)到插層宿主材料112。Li離子電池100通過代替負(fù)載101將適當(dāng)極性的電動(dòng)勢(shì)電耦合到陽極結(jié)構(gòu)102和陰極結(jié)構(gòu)103而充電。電子接著從陰極結(jié)構(gòu)103的集電器113流動(dòng)到陽極結(jié)構(gòu)102的集電器111，且鋰離子從陰極結(jié)構(gòu)103中的插層宿主材料112，通過隔離層104，移動(dòng)到陽極結(jié)構(gòu)102的導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)110中。因此，當(dāng)Li離子電池100放電時(shí)，鋰離子插入到陰極結(jié)構(gòu)103中，且當(dāng)Li離子電池100處于充電狀態(tài)時(shí)，鋰離子插入到陽極結(jié)構(gòu)102 中。當(dāng)足夠大的電勢(shì)建立在陽極結(jié)構(gòu)102上且適當(dāng)有機(jī)溶劑用作電解質(zhì)時(shí)，在首次充電時(shí)，溶劑分解并形成固體層，所述固體層稱為固體電解質(zhì)中間相(SEI)，所述固體層電絕緣卻足以傳導(dǎo)鋰離子。SEI阻止電解質(zhì)在二次充電后分解。SEI可視為具有兩個(gè)重要界面的三層系統(tǒng)。在常規(guī)電化學(xué)研究中，SEI通常稱為電雙層。由SEI涂布的陽極在最簡(jiǎn)單形式中將在充電時(shí)經(jīng)歷三個(gè)步驟電子在陽極(M)與SEI之間轉(zhuǎn)移(M° - ne — Mn+M/SEI);陽離子從陽極-SEI界面遷移到SEI-電解質(zhì)(E)界面(ITm7sei — Mn+SEI/E);和陽離子在SEI/電解質(zhì)界面處從SEI轉(zhuǎn)移到電解質(zhì)(E (solv) +Mn+SEI/E — Mn+E (solv))。
電池的功率密度和充電速度取決于陽極釋放和獲得電荷有多迅速。而陽極釋放和獲得電荷有多迅速又取決于陽極通過SEI與電解質(zhì)交換Li+有多迅速。如先前所描述的，SEI處的Li+交換為多步驟過程，且和多數(shù)多步驟過程一祥，整個(gè)過程的速度取決于最慢的步驟。研究顯示陰離子遷移為多數(shù)系統(tǒng)的瓶頸。也已發(fā)現(xiàn)，溶劑的擴(kuò)散性質(zhì)支配著陽極-SEI界面與SEI-電解質(zhì)(E)界面之間的遷移速度。因此，最好的溶劑具有極小質(zhì)量，以使擴(kuò)散速度最大。雖然我們尚未很好地理解SEI處發(fā)生的的具體特性和反應(yīng)，但知道這些性質(zhì)和反應(yīng)可以對(duì)陽極結(jié)構(gòu)的可循環(huán)性和容量具有深刻影響。相信在循環(huán)吋，SEI可變厚，從而使得從電極/SEI界面擴(kuò)散到SEI/電極界面花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。從電極/SEI界面擴(kuò)散到SEI/電極界面花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間又導(dǎo)致電池具有低得多的功率密度。此外，SEI變厚可損壞納米材料的微結(jié)構(gòu)的高表面積的易碎微結(jié)構(gòu)。圖IB是根據(jù)本文中所描述的ー個(gè)實(shí)施方式的具有陽極結(jié)構(gòu)122a、122b的單面Li離子電池単元雙層120的示意圖，所述單面Li離子電池単元雙層120電連接到負(fù)載121。單面Li離子電池單元雙層120功能類似于圖IA所描繪的Li離子電池100。Li離子電池單元雙層120的主要功能部件包括布置在集電器131a、131b、133a和133b之間的區(qū)域內(nèi)的陽極結(jié)構(gòu)122a、122b、陰極結(jié)構(gòu)123a、123b、隔離層124a、124b和電解質(zhì)(未圖示)。Li離子電池單元120與電解質(zhì)氣密密封在適當(dāng)封裝中，所述封裝具有用于集電器131a、131b、133a和133b的引線。陽極結(jié)構(gòu)122a、122b、陰極結(jié)構(gòu)123a、123b和流體可滲透隔離層124a、124b浸沒在形成于集電器131a與133a之間的區(qū)域和形成于集電器131b和133b之間的區(qū)域中的電解質(zhì)中。絕緣體層135布置在集電器133a與集電器133b之間。陽極結(jié)構(gòu)122a、122b和陰極結(jié)構(gòu)123a、123b各自充當(dāng)Li離子電池單元120的半電池單元，且一起形成Li離子電池120的完整的工作雙層電池單元。陽極結(jié)構(gòu)122a、122b各自包括金屬集電器131a、131b和第一含電解質(zhì)材料134a、134b。類似地，陰極結(jié)構(gòu)123a、123b分別包括集電器133a和133b，和用于保留鋰離子的第二含電解質(zhì)材料132a、132b α者如，金屬氧化物)。集電器131a、131b、133a和133b由諸如金屬之類的導(dǎo)電材料制成。隔離層124a、124b是絕緣的、多孔的、流體可滲透層(例如，電介質(zhì)層)，在一些情況下，所述隔離層124a、124b可以用來防止陽極結(jié)構(gòu)122a、122b和陰極結(jié)構(gòu)123a、123b中的部件之間的直接電接觸。圖2A到圖2F是根據(jù)本文中所描述的實(shí)施方式而形成的陽極結(jié)構(gòu)的示意性橫截面圖。在圖2A中，示意性地說明在沉積錫成核層202和導(dǎo)電柱狀微結(jié)構(gòu)211之前的集電器111。集電器111可以包括布置在基板上的相對(duì)薄的導(dǎo)電層或就只是導(dǎo)電基板(例如，箔、薄片或板材)，包括ー種或多種材料，諸如，金屬、塑料、石墨、聚合物、含碳聚合物、復(fù)合物或其他適當(dāng)材料。可構(gòu)成集電器111的金屬的實(shí)例包括銅(Cu)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鈀(Pd)、鉬(Pt)、錫(Sn)、釕(Ru)、不銹鋼、所述金屬的合金和所述金屬的組合。在ー個(gè)實(shí)施方式中，集電器111是金屬箔且可以具有布置在金屬箔上的絕緣涂層?；蛘撸娖?11可以包括非導(dǎo)電的宿主基板，諸如，玻璃、硅、塑料或聚合基板，所述宿主基板具有通過本領(lǐng)域中已知的方式而形成在所述宿主基板上的導(dǎo)電層，所述本領(lǐng)域已知方式包括物理氣相沉積(PVD)、電化學(xué)電鍍、化學(xué)鍍等。在一個(gè)實(shí)施方式中，集電器111是由柔性宿主基板形 成。柔性宿主基板可以是輕質(zhì)且便宜的塑料材料，諸如，聚こ烯、聚丙烯或其他適當(dāng)塑料或聚合材料，所述塑料材料具有形成在所述塑料材料上的導(dǎo)電層。適合用作這種柔性基板的材料包括聚酰亞胺(例如，DuPont公司制造的KAPT0N )、聚對(duì)苯ニ甲酸こニ酯(PET)、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、娃樹脂、環(huán)氧樹脂、娃樹脂官能化環(huán)氧樹脂、聚酯(例如，E. I. du Pont deNemours&Co.制造的 MYLAR )、Kanegaftigi Chemical Industry Company 制造的 APICALAV、UBE Industries, Ltd.制造的UPILEX ；Sumitomo制造的聚醚砜(PES)、聚醚酰亞胺(例如，General Electric Company制造的ULTEM)和聚對(duì)萘ニ甲酸こニ酯(PEN)?；蛘?，柔性基板可以由相對(duì)薄的玻璃構(gòu)造而成，所述玻璃以聚合涂層來加強(qiáng)。如圖2B所示，由成核層202表示的錫顆?？梢猿练e在集電器111上。在一個(gè)實(shí)施方式中，錫顆粒充當(dāng)隨后沉積的材料的成核層。如圖2C和圖2D所示，包括柱狀凸出部206和樹枝狀結(jié)構(gòu)208的導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)211形成在錫成核層202上。導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)211的形成包括建立エ藝條件，在所述エ藝條件下，氫的析出導(dǎo)致多孔金屬膜的形成。在一個(gè)實(shí)施方式中，這些エ藝條件通過以下方式中的至少ー 個(gè)來實(shí)現(xiàn)通過減小擴(kuò)散邊界層和通過提高電解液中的金屬離子濃度來提高陰極附近(例如，種晶層表面)的金屬離子的濃度。應(yīng)注意，擴(kuò)散邊界層與流體動(dòng)力學(xué)邊界層極其相關(guān)。如果在所需的電鍍速率下金屬離子濃度過低和/或擴(kuò)散邊界層過大，那么將達(dá)到限制電流(iL)。在達(dá)到限制電流時(shí)產(chǎn)生的擴(kuò)散受限電鍍エ藝通過將較大功率(例如，電壓)施加到陰極(例如，金屬化基板表面)而防止電鍍速率提高。當(dāng)達(dá)到限制電流時(shí)，產(chǎn)生了低密度的柱狀凸出部206，從而導(dǎo)致因質(zhì)量輸送受限エ藝而發(fā)生的樹枝狀薄膜生長(zhǎng)。接著，如圖2D所示，三維多孔金屬結(jié)構(gòu)或樹枝狀結(jié)構(gòu)208形成在柱狀凸出部206上。通過相對(duì)于柱狀凸出部206的沉積提高電壓和對(duì)應(yīng)電流密度，樹枝狀結(jié)構(gòu)208可形成在柱狀凸出部206上。在一個(gè)實(shí)施方式中，樹枝狀結(jié)構(gòu)通過電化學(xué)電鍍エ藝而形成，在所述電化學(xué)電鍍エ藝中，用于形成樹枝狀結(jié)構(gòu)208的超電勢(shì)或施加電壓顯著大于用于形成柱狀凸出部206的超電勢(shì)或施加電壓，從而在柱狀凸出部206上產(chǎn)生三維低密度金屬樹枝狀結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施方式中，樹枝狀結(jié)構(gòu)208使用化學(xué)電鍍エ藝而形成。在一個(gè)實(shí)施方式中，沉積偏壓大體上具有約lOA/cm2或lOA/cm2以下的電流密度。在另ー實(shí)施方式中，沉積偏壓大體上具有約5A/cm2或5A/cm2以下的電流密度。在另ー實(shí)施方式中，沉積偏壓具有約3A/cm2或3A/cm2以下的電流密度。在一個(gè)實(shí)施方式中，沉積偏壓具有在約0. 3A/cm2到約3. OA/cm2的范圍內(nèi)的電流密度。在另ー實(shí)施方式中，沉積偏壓具有在約lA/cm2和約2A/cm2的范圍內(nèi)的電流密度。在另ー實(shí)施方式中，沉積偏壓具有在約0. 5A/cm2和約2A/cm2的范圍內(nèi)的電流密度。在另ー實(shí)施方式中，沉積偏壓具有在約0. 3A/cm2和約lA/cm2的范圍內(nèi)的電流密度。在另ー實(shí)施方式中，沉積偏壓具有在約0. 3A/cm2和約2A/cm2的范圍內(nèi)的電流密度。在ー個(gè)實(shí)施方式中，樹枝狀結(jié)構(gòu)208具有在總表面積的30%與70%之間(例如，約50%)的孔隙度。在一個(gè)實(shí)施方式中，導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)211可以包括各種形式的孔隙度中的一種或多種。在一個(gè)實(shí)施方式中，導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)211包括大孔結(jié)構(gòu)，所述大孔結(jié)構(gòu)具有直徑約100微米或100微米以下的大孔。在一個(gè)實(shí)施方式中，大孔的大小在約5微米與約100微米(μ )之間的范圍內(nèi)。在另ー實(shí)施方式中，大孔的平均大小為約30微米。導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)211也可以包括第二種類型或種類的孔隙結(jié)構(gòu)，所述第二種類型或種類的孔隙結(jié)構(gòu)形成在柱狀凸出部206和/或樹枝狀晶體208的主要中央主體之間，稱為中孔結(jié)構(gòu)。中孔結(jié)構(gòu)可以具有大小或直徑小于約I微米的多個(gè)中孔。在另ー實(shí)施方式中，中孔結(jié)構(gòu)可以具有大小或直徑在約IOOnm到約1，OOOnm之間的多個(gè)中孔。在一個(gè)實(shí)施方式中，中孔的直徑在約2nm到約50nm之間。此外，導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)211也可以包括第三種類型或種類的孔隙結(jié)構(gòu)，所述第三種類型或種類的孔隙結(jié)構(gòu)形成在樹枝狀晶體之間，稱為納米孔結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施方式中，納米孔結(jié)構(gòu)可以具有直徑大小小于約IOOnm的多個(gè)納米孔。在另ー實(shí)施方式中，納米孔結(jié)構(gòu)可以具有大小或直徑小于約20nm的多個(gè)納米孔。大孔、中孔和納米孔結(jié)構(gòu)的組合導(dǎo)致導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)211的表面積顯著増加。在一個(gè)實(shí)施方式中，樹枝狀結(jié)構(gòu)208可以由單種材料形成，諸如，銅、鋅、鎳、鈷、鈀、鉬、錫、釕和其他適當(dāng)材料。在另ー實(shí)施方式中，樹枝狀結(jié)構(gòu)208可以包括銅、鋅、鎳、鈷、鈀、鉬、錫、釕、以上所述金屬的組合、以上所述金屬的合金或其他適當(dāng)材料。在一個(gè)實(shí)施方式中，樹枝狀結(jié)構(gòu)208包括銅-錫合金。在一個(gè)實(shí)施方式中，如圖2E所示，錫顆粒210形成在導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)211上。錫顆粒210可以通過選自包括以下エ藝群組的エ藝來形成電化學(xué)電鍍エ藝(ECP)、物理氣相沉積エ藝(PVD)、化學(xué)電鍍エ藝和以上所述エ藝的組合。錫顆粒210幫助給將形成的電極提供高容量和長(zhǎng)循環(huán)壽命。在一個(gè)實(shí)施方式中，錫顆粒210具有在約IOnm與約1，OOOnm之間的 粒度。在另ー實(shí)施方式中，錫顆粒210具有在約50nm與約IOOnm之間的粒度。在另ー實(shí)施方式中，錫顆粒210具有在約IOOnm與約1，OOOnm之間的粒度。在另ー實(shí)施方式中，錫顆粒210具有在約IOnm與約50nm之間的粒度。在一個(gè)實(shí)施方式中，錫成核層202和錫顆粒210是通過電鍍エ藝而在可以用于執(zhí)行本文中所描述的エ藝步驟中的一個(gè)或多個(gè)步驟的處理腔室中形成，所述處理腔室諸如為可從加利福尼亞州圣克拉拉市應(yīng)用材料公司購得的SLIMCELL 電鍍腔室?？梢杂糜趫?zhí)行本文中所描述的處理步驟中的ー個(gè)或多個(gè)步驟的另ー電鍍腔室為共同受讓的美國專利申請(qǐng)案第12/620，788號(hào)中所描述的卷繞式處理腔室，所述美國專利申請(qǐng)案名為“APPARATUS AND METHOD FOR FORMING 3D NANOSTRUCTUREELECTRODE FOR ELECTROCHEMICALBATTERY AND CAPACITOR (用于形成用于電化學(xué)電池和電容器的三維納米結(jié)構(gòu)電極的裝置和方法)”，由Lopatin等人在2009年11月18日申請(qǐng)，現(xiàn)在的公開號(hào)為US2010/0126849，所述美國專利申請(qǐng)案以引用方式全文并入本文中。其他處理腔室和系統(tǒng)，包括從其他制造商購得的處理腔室和系統(tǒng)，也可以用來實(shí)踐本文中所描述的實(shí)施方式。ー個(gè)示例性處理系統(tǒng)包括本文中所描述的卷繞式處理系統(tǒng)。處理腔室包括適當(dāng)電鍍?nèi)芤??？梢院捅疚闹兴枋龅磨ㄋ囈黄鹗褂玫倪m當(dāng)電鍍?nèi)芤喊ê薪饘匐x子源、酸溶液和任選添加劑的電解質(zhì)溶液。電鍍?nèi)芤涸谝粋€(gè)實(shí)施方式中，電鍍?nèi)芤汉薪饘匐x子源和至少ー種或多種酸溶液。舉例來說，適當(dāng)酸溶液包括諸如硫酸、磷酸、焦磷酸、高氯酸之類的無機(jī)酸、こ酸、檸檬酸、所述酸的組合和酸性電解質(zhì)衍生物，包括所述酸的銨鹽和鉀鹽。在一個(gè)實(shí)施方式中，電鍍?nèi)芤簝?nèi)的金屬離子源是銅離子源。適用的銅源包括硫酸銅(CuSO4)、硫化亞銅(Cu2S)、硫化銅(CuS)、氯化亞銅(CuCl)、氯化銅(CuCl2)、こ酸銅(Cu (CO2CH3) 2)、焦磷酸銅(Cu2P2O7)、氟硼酸銅(Cu (BF4) 2)、こ酸銅((CH3CO2) 2Cu)、こ酰丙酮銅((C5H7O2) 2Cu)、磷酸銅、硝酸銅、碳酸銅、氨基磺酸銅、磺酸銅、焦磷酸銅、氰化銅、所述銅源的衍生物、所述銅源的水合物或所述銅源的組合。一些銅源常見以水合衍生物而購得，諸如，CuS045H20、CuC122H20和(CH3CO2)2CuH20。電解質(zhì)組合物也可以基于堿性銅電鍍液(例如，氰化物、甘油、氨等)。在一個(gè)實(shí)施方式中，電解質(zhì)中銅離子的濃度范圍可為約O. IM到約I. 1M。在一個(gè)實(shí)施方式中，電解質(zhì)中銅離子的濃度范圍可為約O. 4M到約O. 9M。視情況，電鍍?nèi)芤嚎梢园ㄒ换蚨喾N添加劑化合物。在某些實(shí)施方式中，電鍍?nèi)芤汉醒趸瘎?。如本文中所使用的，氧化劑可以用來將金屬層氧化為?duì)應(yīng)氧化物，例如，將銅氧化為氧化銅。適當(dāng)氧化劑的實(shí)例包括過氧化合物，例如，可以通過羥基來分離的化合物，諸如，過氧化氫和過氧化氫的加合物，包括過氧化氫尿素、過碳酸鹽；和有機(jī)過氧化物，例如包括烷基過氧化物、環(huán)基或芳基過氧化物、苯甲酰過氧化物、過こ酸和ニ叔丁基過氧化物。也可以使用硫酸鹽和硫酸鹽衍生物，諸如，單過硫酸鹽和ニ過硫酸鹽，例如包括，過ニ硫酸銨、過ニ硫酸鉀、過硫酸銨和過硫酸鉀。也可以使用過氧化合物的鹽，諸如，過碳酸鈉和過氧化鈉。在一個(gè)實(shí)施方式中，氧化劑可以在電鍍?nèi)芤褐写嬖诘牧康姆秶泽w積或重量計(jì)為約O. 001%與約90%之間。在另ー實(shí)施方式中，氧化劑可以在電鍍?nèi)芤褐写嬖诘牧康姆秶泽w 積或重量計(jì)為約O. 01%與約20%之間。在另ー實(shí)施方式中，氧化劑可以在電鍍?nèi)芤褐写嬖诘牧康姆秶泽w積或重量計(jì)為約O. 1%與約15%之間。在某些實(shí)施方式中，需要添加低成本的pH值調(diào)節(jié)劑，諸如，氫氧化鉀(KOH)或氫氧化鈉(NaOH)，以形成具有所需要的pH值的便宜電解質(zhì)來降低形成能量裝置所需要的擁有成本。在一些情況下，需要使用四甲基氫氧化銨(TMAH)來調(diào)節(jié)pH值。在一個(gè)實(shí)施方式中，可能需要將第二種金屬離子添加到含主要金屬離子的電解液(例如，含銅離子的電解液)，所述第二種金屬離子將在正在生長(zhǎng)的電鍍電化學(xué)沉積層中或在電化學(xué)沉積層的晶界上析出，或被納入正在生長(zhǎng)的電鍍電化學(xué)沉積層中或電化學(xué)沉積層的晶界上。含有某一百分比的第二元素的金屬層的形成可以用來降低所形成層的內(nèi)應(yīng)カ和/或改善所形成層的電特性和電遷移特性。在一個(gè)實(shí)例中，電解質(zhì)溶液內(nèi)的金屬離子源為 選自包括以下離子源的群組的離子源銀離子源、錫離子源、鋅離子源、鈷離子源、鎳離子源和所述離子源的組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，電解質(zhì)中銀(Ag)離子、錫(Sn)離子、鋅(Zn)離子、鈷(Co)離子或鎳(Ni)離子的濃度范圍可為約O. IM到約O. 4M。適當(dāng)鎳源的實(shí)例包括硫酸鎳、氯化鎳、こ酸鎳、磷酸鎳、所述鎳源的衍生物、所述鎳源的水合物或所述鎳源的組合。適當(dāng)錫源的實(shí)例包括可溶性錫化合物?？扇苄藻a化合物可以是四價(jià)錫鹽或ニ價(jià)錫鹽。四價(jià)錫鹽或ニ價(jià)錫鹽可以是硫酸鹽、烷基磺酸鹽或烷醇磺酸鹽。舉例來說，電鍍液可溶性錫化合物可以是具有以下分子式的一或多種ニ價(jià)錫烷基磺酸鹽(RSO3) 2 Sn其中R是包括一到十二個(gè)碳原子的烷基。ニ價(jià)錫烷基磺酸鹽可以是具有以下分子式的ニ價(jià)錫甲基磺酸鹽
權(quán)利要求
1.一種用于形成能量存儲(chǔ)裝置的陽極結(jié)構(gòu)，所述陽極結(jié)構(gòu)包括 柔性導(dǎo)電基板； 多個(gè)導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)形成在所述導(dǎo)電基板上，所述導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)包括: 多個(gè)柱狀凸出部；和 樹枝狀結(jié)構(gòu)，所述樹枝狀結(jié)構(gòu)形成在所述多個(gè)柱狀凸出部上；以及 多個(gè)錫顆粒，所述多個(gè)錫顆粒形成在所述導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)上。
2.如權(quán)利要求I所述的陽極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述陽極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括 錫成核層，所述錫成核層包括錫顆粒，所述錫顆粒形成在所述柔性導(dǎo)電基板上，位于所述柔性導(dǎo)電基板與所述多個(gè)導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)之間。
3.如權(quán)利要求I所述的陽極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述錫顆粒是粒度在約IOnm與約50nm之間的納米顆粒。
4.如權(quán)利要求I所述的陽極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)包括 大孔結(jié)構(gòu)，所述大孔結(jié)構(gòu)具有直徑在約5微米(y m)與約100微米(y m)之間的大孔； 中孔結(jié)構(gòu),所述中孔結(jié)構(gòu)具有直徑在約IOOnm到約1，OOOnm之間的多個(gè)中孔；和 納米孔結(jié)構(gòu)，所述納米孔結(jié)構(gòu)具有直徑小于約IOOnm的多個(gè)納米孔。
5.如權(quán)利要求I所述的陽極結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)包括選自包括以下材料的群組的材料銅、鋅、鎳、鈷、鈀、鉬、錫、釕、以上所述金屬的合金和以上所述金屬的組合。
6.一種用于處理柔性導(dǎo)電基板的基板處理系統(tǒng)，所述基板處理系統(tǒng)包括 第一電鍍腔室，所述第一電鍍腔室經(jīng)配置以在所述柔性導(dǎo)電基板上沉積錫顆粒； 第二電鍍腔室，所述第二電鍍腔室經(jīng)配置以在所述錫顆粒和所述柔性導(dǎo)電基板上形成第一金屬的柱狀層； 第三電鍍腔室，所述第三電鍍腔室經(jīng)配置以在所述柱狀層上形成樹枝狀結(jié)構(gòu)； 第四電鍍腔室，所述第四電鍍腔室經(jīng)配置以在所述樹枝狀結(jié)構(gòu)上沉積錫顆粒；以及 基板轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，所述基板轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)經(jīng)配置以在所述腔室之間轉(zhuǎn)移所述柔性導(dǎo)電基板。
7.如權(quán)利要求6所述的基板處理系統(tǒng)，其特征在于，所述電鍍腔室中的每一個(gè)包括 腔室主體，所述腔室主體界定處理容積，其中所述處理容積經(jīng)配置以在所述處理容積中保留電鍍液，且所述腔室主體具有上部開口 ； 排液系統(tǒng)，所述排液系統(tǒng)經(jīng)配置以從所述處理容積排出所述電鍍液； 陽極組件，所述陽極組件布置在所述處理容積中，其中所述陽極組件包括浸沒在所述電鍍液中的陽極；以及 陰極組件，所述陰極組件布置在所述處理容積中，其中所述陰極組件包括 基板搬運(yùn)器，所述基板搬運(yùn)器經(jīng)配置以將所述柔性導(dǎo)電基板定位成在所述處理容積中基本上平行于所述陽極；和 接觸機(jī)構(gòu)，所述接觸機(jī)構(gòu)經(jīng)配置以將電偏壓耦合到所述柔性導(dǎo)電基板；以及 進(jìn)料輥，所述進(jìn)料輥布置在所述處理容積外且經(jīng)配置以保留所述柔性導(dǎo)電基板的部分； 底輥，所述底輥布置成靠近所述處理容積的底部部分且經(jīng)配置以保留所述柔性導(dǎo)電基板的部分；以及收料輥，所述收料輥布置在所述處理容積外且經(jīng)配置以保留所述柔性導(dǎo)電基板的部分，其中所述基板轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)經(jīng)配置以啟動(dòng)所述進(jìn)料輥和所述收料輥，從而將所述柔性導(dǎo)電基板轉(zhuǎn)移進(jìn)出每個(gè)腔室，且將所述柔性導(dǎo)電基板保持在每個(gè)腔室的所述處理容積中。
8.如權(quán)利要求6所述的基板處理系統(tǒng)，其特征在于，所述柔性導(dǎo)電基板在處理期間在每個(gè)腔室中定位成基本上垂直。
9.如權(quán)利要求7所述的基板處理系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)電鍍腔室進(jìn)一步包括 止推板，所述止推板可移動(dòng)地布置在所述處理容積中，其中所述止推板經(jīng)配置以推壓所述柔性導(dǎo)電基板的部分，使得所述柔性導(dǎo)電基板接近所述陽極且基本上平行于所述陽極。
10.如權(quán)利要求9所述的基板處理系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)電鍍腔室進(jìn)一步包括 遮掩板，所述遮掩板定位成抵靠所述柔性導(dǎo)電基板的電鍍表面，其中所述遮掩板經(jīng)配置以暴露所述柔性導(dǎo)電基板將要電鍍的部分。
11.一種用于形成陽極結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括 在柔性導(dǎo)電基板上沉積錫顆粒； 在所述錫顆粒和所述柔性導(dǎo)電基板上形成多個(gè)導(dǎo)電柱狀微結(jié)構(gòu)； 在所述導(dǎo)電柱狀微結(jié)構(gòu)上形成樹枝狀結(jié)構(gòu)；和 在所述樹枝狀結(jié)構(gòu)上沉積錫顆粒。
12.如權(quán)利要求11所述的方法,其特征在于,所述錫顆粒是粒度在約IOnm與約50nm之間的納米顆粒。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述錫顆粒是粒度為約I微米的微顆粒。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括 在所述樹枝狀結(jié)構(gòu)上沉積選自包括以下材料的群組的復(fù)合材料硅、碳、石墨、LiTiO2和以上所述材料的組合；以及 在所述復(fù)合材料上形成隔離層。
15.如權(quán)利要求11的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電柱狀微結(jié)構(gòu)是銅微結(jié)構(gòu)，且所述樹枝狀結(jié)構(gòu)是銅-錫樹枝狀結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施方式一般來說涉及鋰離子電池，且更明確地說，涉及用于使用形成三維結(jié)構(gòu)的薄膜工藝來制造這些電池的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種用于形成能量存儲(chǔ)裝置的陽極結(jié)構(gòu)。所述陽極結(jié)構(gòu)包括柔性導(dǎo)電基板；多個(gè)導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)形成在所述導(dǎo)電基板上，所述導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)包括多個(gè)柱狀凸出部和樹枝狀結(jié)構(gòu)，所述樹枝狀結(jié)構(gòu)形成在所述多個(gè)柱狀凸出部上；和多個(gè)錫顆粒，所述多個(gè)錫顆粒形成在所述導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)上。在另一實(shí)施方式中，所述陽極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括錫成核層，所述錫成核層包括錫顆粒，所述錫顆粒形成在所述柔性導(dǎo)電基板上，位于所述柔性導(dǎo)電基板與所述多個(gè)導(dǎo)電微結(jié)構(gòu)之間。
文檔編號(hào)H01M4/04GK102714299SQ201080052829
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者C·P·王, D·A·布雷弗諾弗, R·Z·巴克拉克, S·D·洛帕丁 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司