电池电极，电池，和用于制作电池电极的方法技术

电池电极，电池，和用于制作电池电极的方法。根据各种实施例的电池电极可以包括：衬底，其包括被配置为面对离子载送电解质的表面；和在所述表面的第一部分处的第一扩散率变化区域，其中第一扩散率变化区域被配置为改变由电解质载送的离子到衬底中的扩散，并且其中所述表面的第二部分没有第一扩散率变化区域。

【技术实现步骤摘要】
电池电极，电池，和用于制作电池电极的方法
各种实施例涉及电池电极，电池，和用于制作电池电极的方法。
技术介绍
随着在电子装置，例如在便携电子装置（诸如便携电话，笔记本）中电池增加的使用，在这些便携电子装置中使用的电池的电荷存储时间和容量也已经受到增加的关注。在给电池充电时，电池，例如可再充电的电池（例如诸如锂离子二次电池）的容量可被电池电极（例如阳极）的性能限制。例如，在许多情况下，给电池充电可能导致电池的阳极的显著的体积膨胀，其可能最终导致阳极的裂化或者破裂。因此，充电量可能被这种破裂限制。
技术实现思路
根据各种实施例的电池电极可以包括：衬底，其包括被配置为面对离子载送电解质的表面；和在所述表面的第一部分处的第一扩散率变化区域，其中第一扩散率被配置为改变由电解质载送的离子到衬底中的扩散，并且其中所述表面的第二部分没有第一扩散率变化区域。根据各种实施例的电池可以包括：离子载送电解质；和至少两个电池电极。至少两个电池电极中的至少一个电池电极可以包括：包括面对离子载送电解质的表面的衬底，和在所述表面的第一部分处的第一扩散率变化区域，其中第一扩散率变化区域被配置为改变由离子载送电解质载送的离子到衬底中的扩散，其中所述表面的第二部分没有第一扩散率变化区域。根据各种实施例，用于制作电池电极的方法可以包括：提供包括被配置为面对离子载送电解质的表面的衬底；在所述表面的第一部分处形成第一扩散率变化区域，其中所述表面的第二部分保持没有第一扩散率变化区域，并且其中第一扩散率变化区域被配置为改变由电解质载送的离子到衬底中的扩散。附图说明在附图中，遍及不同视图，相似的参考标记通常指的是相同部分。附图不必要按比例，而是通常将重点放在说明本专利技术的原理上。在下面的描述中，本专利技术的各种实施例参照下面的附图被描述，其中：图1示出图示出电池的截面图。图2A和图2B示出在图1中示出的电池的阳极的一部分的放大图。图3A和图3B示出图示出根据各种实施例的电池电极的各种截面图。图4A和图4B示出图示出根据各种实施例的电池电极的各种截面图。图5示出图示出根据各种实施例的电池电极的截面图。图6示出图示出根据各种实施例的电池电极的截面图。图7示出根据各种实施例的用于制作电池电极的方法。图8A至图8G示出图示出根据各种实施例的用于制作电池电极的方法的各种截面图。图9A至图9E示出图示出根据各种实施例的用于制作电池电极的方法的各种截面图。图10A至图10H示出图示出根据各种实施例的用于制作电池电极的方法的各种截面图。图11示出图示出根据各种实施例的电池的截面图。具体实施方式下面详细的描述涉及附图，所述附图借助图示示出其中可以实施本专利技术的实施例和具体细节。这些实施例被足够详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本专利技术。可以使用其它实施例并且在不脱离本专利技术的范围的情况下可以作出结构、逻辑和电气改变。各种实施例不一定是互相排斥的，因为一些实施例可以与一个或多个其它实施例结合以形成新的实施例。针对结构或者器件描述了各种实施例，并且针对方法描述了各种实施例。可以理解结合结构或者器件描述的一个或者多个（例如全部）实施例可以同样地适用于方法，并且反之亦然。词“示例性的”在本文中被用来表示“用作实例，例子，或者例证”。本文被描述为“示例性的”的任何实施例或者设计不一定被解释为比其它实施例或者设计优选或者有利。本文中被用来描述在侧面或者表面“上面”形成特征（例如层）的词“上面”，可以被用来表示该特征（例如该层）可以“直接”形成在所暗示的侧面或者表面“上面”，例如与所暗示的侧面或者表面直接接触。本文中被用来描述在侧面或者表面“上面”形成特征（例如层）的词“上面”，可以被用来表示该特征（例如该层）可以“间接”形成在所暗示的侧面或者表面“上面”，其中一个或者多个另外的层被布置在所暗示的侧面或表面和被形成的层之间。以类似的方式，本文使用的描述特征被设置在另一特征上面的词“覆盖”，例如层“覆盖”侧面或者表面，可以被用来表示该特征，例如该层，可以被设置在所暗示的侧面或者表面上，并且与所暗示的侧面或者表面直接接触。本文使用的描述特征被设置在另一特征上面的词“覆盖”，例如层“覆盖”侧面或者表面，可以被用来表示该特征，例如该层，可以被设置在所暗示的侧面或者表面上，并且与所暗示的侧面或者表面间接接触，其中一个或者多个另外的层被布置在所暗示的侧面或表面和覆盖层之间。如本文结合词句“在表面处”或“在表面的一部分处”（一些其它元件的表面，例如衬底的表面，诸如例如在图中示出的衬底310的表面）使用的术语“区域”或“层”，例如像在诸如“在衬底的表面的第一/第二部分处的第一/第二扩散率变化区域”的词句中使用的，可以例如包括或者指的是在表面处或者在表面上（或者在表面的一部分处或者在表面的一部分上）形成的区域或者层，例如在衬底的表面处或者在衬底的表面上形成的区域或层，或者可以例如包括或者指的是衬底本身的区域或层（或者表面的一部分的区域或者层），或者可以例如包括或者指的是在其它元件（例如衬底）内形成的区域或者层，例如接近其它元件的表面（或表面的一部分）和/或在其它元件的表面（或表面的一部分）下面。随着在电子装置，例如在便携电子装置（诸如便携电话，笔记本）中电池增加的使用，电池的电荷存储时间和容量也已经受到增加的关注。通常，当在一个或多个电池的电极（例如阳极）中存储的电荷为低时，电池，例如可再充电电池（有时也被称作蓄电池或二次电池），例如，诸如锂离子二次电池，可能需要被充电或者再次充电。给电池充电或者再次充电可以包括将离子（例如锂离子）插入或者加载到电池的电极（本文也被称作电池电极）中，例如到电池的阳极中。在充电期间当离子被插入到电池电极中时电池电极的体积可能增大。例如，锂离子电池电极可以包括硅，当在充电期间被加载有锂离子时，其可能经历高达300%的体积膨胀。这个体积膨胀可能在电池电极的材料中引起应力和/或应变，其可能导致电池电极的表面的破裂或者裂化。因此，可能不利地影响电池电极的电荷存储容量，和/或电荷存储时间。图1示出图示出电池100的截面图。电池100可以例如是锂离子电池，并且可以包括电池电极102和104。电池电极102可以被配置为阴极102，并且电池电极104可以被配置为阳极104。阳极104可以包括半导体材料，或者可以由半导体材料构成，例如，诸如硅。电池100可以进一步包括在阴极102和阳极104与电解质108之间设置的分离器元件106。电解质108可以给阴极102和阳极104供应为给电池100充电和/或再次充电所需要的离子（例如锂离子）。阳极104的表面104a（例如阳极104的顶部表面）可以面对电解质108，并且离子可以通过阳极104的表面104a被插入或者加载到阳极104中。阳极104可以包括衬底110。衬底110可以被图案化以具有在衬底110的基底区域114上延伸的多个台（turret）112。台112可以用于增加阳极104的表面面积并且因而可以在充电和/或再次充电过程期间增加阳极104的存储容量。换句话说，电池100的阳极104（例如锂离子电池的硅阳极）可以具有由台112的阵列构成的结构化表面，因为容量原因其可以被用来增加阳极114的表面面积。例如，台112和基底区域114可以通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池电极，包括：衬底，其包括被配置为面对离子载送电解质的表面；和在所述表面的第一部分处的第一扩散率变化区域，其中所述第一扩散率变化区域被配置为改变由电解质载送的离子到所述衬底中的扩散，并且其中所述表面的第二部分没有第一扩散率变化区域。

【技术特征摘要】
2012.10.17 US 13/6534931.一种电池电极，包括：掺杂衬底，其包括被配置为面对离子载送电解质的表面；和在所述掺杂衬底的所述表面的第一部分处的第一扩散率变化区域，所述第一扩散率变化区域包括通过将掺杂剂离子注入到所述掺杂衬底中并且随后热激活被注入的掺杂剂离子来形成的相反掺杂区域，其中所述第一扩散率变化区域被配置为改变由电解质载送的离子到所述掺杂衬底中的扩散，并且其中所述掺杂衬底的所述表面的第二部分没有第一扩散率变化区域。2.权利要求1的电池电极，其中所述掺杂衬底包括半导体材料。3.权利要求2的电池电极，其中所述半导体材料从材料组中选择，所述组由下述构成：硅，锗，氮化镓，砷化镓，和碳化硅。4.权利要求1的电池电极，其中当被完全地加载有由电解质载送的离子时，所述掺杂衬底包括具有大于或者等于5%的最大膨胀度的材料。5.权利要求1的电池电极，其中所述电池电极在放电模式中被配置为阳极。6.权利要求1的电池电极，其中由电解质载送的离子包括从材料组中选择的至少一种材料的离子，所述组由下述构成：碱金属，碱土金属，硫族元素，和卤素。7.权利要求1的电池电极，其中由所述电解质载送的所述离子包括从材料组中选择的至少一种材料的离子，所述组由下述构成：镁，钠，锂，钾，钙，氧，硫，氯，和氟。8.权利要求1的电池电极，其中第一扩散率变化区域被配置为减少由所述电解质载送的离子到所述掺杂衬底中的扩散。9.权利要求1的电池电极，其中所述第一扩散率变化区域包括抗蚀剂材料。10.权利要求1的电池电极，其中所述第一扩散率变化区域包括金属或者金属合金。11.权利要求1的电池电极，其中所述第一扩散率变化区域被配置为增强由电解质载送的离子到所述掺杂衬底中的扩散。12.权利要求1的电池电极，其中所述第一扩散率变化区域包括在所述掺杂衬底中的非晶区域。13.权利要求1的电池电极，进一步包括：在所述表面的第二部分处的第二扩散率变化区域，其中所述第一扩散率变化区域被配置为减少由电解质载送的离子到所述掺杂衬底中的扩散，并且其中所述第二扩散率变化区域被配置为增强由电解质载送的离子到所述掺杂衬底中的扩散。14.权利要求13的电池电极，其中所述第二扩散率变化区域包括在所述掺杂衬底中的非晶区域。15.权利要求1的电池电极，其中所述第一扩散率变化区域具有在从1nm到10μm的范围中的厚度。16.权利要求13的电池电极，其中所述第一扩散率变化区域和所述第二扩散率变化区域中的至少一个具有在从1nm到10μm的范围中的厚度。17.权利要求1的电池电极，其中所述掺杂衬底包括基底区域和从所述基底区域延伸的至少一个突起，其中被配置为面对所述离子载送电解质的所述表面包括所述基底区域的表面和所述至少一个突起的表面。18.权利要求17的电池电极，其中被配置为面对所述离子载送电解质的表面的第一部分包括所述基底区域的所述表面，其中被配置为面对所述离子载送电解质的表面的第二部分包括所述至少一个突起的所述表面，并且其中所述第一扩散率变化区域被配置为减少由所述电解质载送的离子到所述掺杂衬底中的扩散。19.权利要求17的电池电极，其中被配置为面对所述离子载送电解质的表面的所述第一部分包括所述至少一个突起的表面，其中被配置为面对所述离子载送电解质的表面的所述第二部分包括所述基底区域的表面，并且其中所述第一扩散率变化区域被配置为增强由所述电解质载送的离子到所述掺杂衬底中的扩散。20.权利要求19的电池电极，其中所述第一扩散率变化区域包括渐变厚度。21.权利要求13的电池电极，其中所述掺杂衬底包括基底区域和从所述基底区域延伸的至少一个突起；其中被配置为面对所述离子载送电解质的表面的所述第一部分包括所述基底区域的表面；并且其中被配置为面对所述离子载送电解质的表面的所述第二部分包括所述至少一个突起的表面。22.一种电池，包括：离子载送电解质；和至少两个电池电极，其中所述至少两个电池电极中的至少一个电池电极包括：掺杂衬底，其包括面对所述离子载送电解质的表面；和在所述掺杂衬底的所述表面的第一部分处的第一扩散率变化区域，所述第一扩散率变化区域包括通过将掺杂剂离子注入到所述掺杂衬底中并且随后热激活被注入的掺杂剂离子来形成的相反掺杂区域，其中所述第一扩散率变化区域被配置为改变由离子载送电解质载送的离子到所述掺杂衬底中的扩散，其中所述掺杂衬底的所述表面的第二部分没有所述第一扩散率变化区域。23.权利要求22的电池，其中所述掺杂衬底包括基底区域和从所述基底区域延伸的至少一个突起，其中被配置为面对所述离子载送电解质的表面的所述第一部分包括所述基底区域的表面，其中面对所述离子载送电解质的表面的所述第二部分包括所述至少一个突起的表面，并且其中所述第一扩散率变化区域被配置为减少由离子载送电解质载送的离子到所述掺杂衬底中的扩散。24.权利要求22的电池，其中所述掺杂衬底包括基底区域和从所述基底区域延伸的至少一个突起，其中面对所述离子载送电解质的表面的所述第一部分包括所述至少一个突起的表面，其中面对所述离子载送电解质的表面的所述第二部分包括所述基底区域的表面，并且其中所述第一扩散率变化区域被配置成增强由所述离子载送电解质载送的离子到所述掺杂衬底中的扩散。25.权利要求24的电池，其中所述第一扩散率变化区域包括在所述至少一个突起中的非晶区域。26.权利要求22的电池，其中所述至少一个电池电极进一步包括：在所述表面的所述第二部分处的第二扩散率变化区域，其中所述第一扩散率变化区域被配置为减少由所述离子载送电解质载送的离子到所述掺杂衬底中的扩散，并且其中所述第二扩散率变化区域被配置成增强由所述离子载送电解质载送的离子到所述掺杂衬底中的扩散。27.权利要求26的电池，其中所述掺杂衬底包括基底区域和从所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M福斯特，B戈勒，J希尔施勒，K施姆特，P施魏泽，M佐格尔，M施特纳德，T瓦尔特，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE