[發明專利]用于電池應用的多孔非晶硅-碳納米管復合式電極

有效

• 申請號: 201080049787.0
• 申請日: 2010-08-26
• 公開（公告）號: CN102598366A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: V·L·普施帕拉吉;O·那拉瑪蘇;S·文哈弗貝克
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/38;H01G9/04;C23C10/06;B82B3/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸勍;劉佳

1.一種用于在基板上形成能量儲存裝置的設備，所述基板包括至少一個導電材料的連續卷帶，所述設備包括：

第一端；

第二端；

支撐系統，用以支撐自所述第一端延伸至所述第二端的所述至少一個導電材料的連續卷帶；

第一腔室，配置于所述第一端與所述第二端之間，所述第一腔室用以沉積非晶硅層于所述至少一個導電材料的連續卷帶上，其中所述第一腔室包括：

熱燈絲，適用于在高于1,500℃的表面溫度下被加熱；

噴頭，適于輸送含硅氣體以利用熱絲化學氣相沉積(HWCVD)過程而形成所述非晶硅層于所述至少一個導電材料的連續卷帶上；及

含硅氣體源，所述含硅氣體源與所述噴頭耦接以輸送所述含硅氣體至所述噴頭；及

第二腔室，配置于所述第一端與所述第二端之間，所述第二腔室用以暴露所述非晶硅層至陽極化處理過程，其中所述第二腔室包括：

處理容積，適用于容納電解液；

陽極組件，配置于所述電解液中，其中所述陽極組件是可移動的以接觸所述基板并加陽極偏壓于所述基板；

陰極組件，配置于所述電解液中；

一個或多個進入噴嘴，配置成分配所述電解液進入所述處理容積；及

電源，適用于輸送功率至所述陽極組件與所述陰極組件，以致陽極化處理所述非晶硅層以形成互連多孔非晶硅層。

2.如權利要求1所述的設備，其特征在于，更包括：

第三腔室，配置于所述第一端與所述第二端之間，所述第三腔室用以在所述互連多孔非晶硅層的互連孔中沉積催化劑材料，其中所述第三腔室包括：

靶材，具有接觸處理區的表面，其中所述靶材包括催化性材料；及

電源，適用于輸送能量至所述靶材以致將來自所述靶材的表面的原子沉積于所述配置于所述處理區中的所述互連多孔非晶硅層的所述互連孔內。

3.如權利要求2所述的設備，其特征在于，更包括：

第四腔室，配置于所述第一端與所述第二端之間，其中所述第四腔室包括：

熱燈絲，適用于在高于1,500℃的表面溫度下被加熱；

噴頭，適用于輸送含碳源氣體以利用熱絲化學氣相沉積(HWCVD)過程而于所述互連多孔非晶硅層的所述互連孔中形成碳納米管；及

一個或多個氣體源，與所述噴頭耦接以輸送所述含碳源氣體至所述噴頭。

4.如權利要求1所述的設備，其特征在于，更包括：

供應滾輪，在所述第一端處，所述供應滾輪用以供應所述至少一個材料的連續卷帶至配置于所述第一端與所述第二端之間的所述腔室；及

回收滾輪，在所述第二端處，所述回收滾輪用以接收所述至少一個材料的連續卷帶上形成有所述能量儲存裝置之所述至少一個材料的連續卷帶。

5.如權利要求1項所述的設備，其特征在于，所述第二腔室更包括：

推板，配置于所述處理容積中，所述推板實質平行于所述陽極組件，其中所述推板經配置以在所述陽極化處理過程期間固持所述至少一個導電材料的連續卷帶的一部分于相對于所述陽極組件的位置處。

6.一種用于能量儲存裝置的高表面積電極，包括：

基板，具有導電表面；及

多孔非晶硅碳納米管復合式材料，沉積于所述導電表面上，所述復合式材料包括：

多孔非晶硅層，形成于所述基板的所述導電表面上，其中所述多孔非晶硅層具有一連串的互連孔；及

碳納米管，嵌入所述多孔非晶硅層的一連串的互連孔中。

7.如權利要求6所述的高表面積電極，其特征在于，所述一連串的互連孔包括復數個孔，所述復數個孔各自具有第一直徑并自所述多孔非晶硅層的頂表面延伸朝向所述多孔非晶硅層的底表面。

8.如權利要求7所述的高表面積電極，其特征在于，當所述復數個孔延伸朝向所述多孔非晶硅層的底表面時，所述復數個孔各自分裂成多個孔，所述多個孔各自具有小于所述第一直徑的第二直徑。

9.如權利要求6所述的高表面積電極，其特征在于，所述一連串的互連孔自所述多孔非晶硅層的頂表面延伸至與所述多孔非晶硅層的底表面相隔約10nm至約200nm的距離處。

10.如權利要求6所述的高表面積電極，其特征在于，某些嵌入所述非晶硅層的一連串的互連孔中的碳納米管延伸高于所述非晶硅層的頂表面。