[发明专利]微结构化电极结构

权利要求书

1.一种在储能装置中使用的电化学叠层，该叠层包括堆叠布置的阴极结构、分隔体层、以及阳极结构的群组，所述阴极结构具有阴极活性材料层，所述阳极结构的群组具有在与参考平面正交的方向上测量的至少50微米的高度H_A，所述阳极结构的群组的每个成员包括微结构化阳极活性材料层，所述微结构化阳极活性材料层具有前表面、后表面、从所述前表面到所述后表面测量的厚度T、以及至少0.1的空隙体积分率，所述前表面和所述后表面垂直于所述参考平面，所述厚度T为至少1微米且是在与所述参考平面平行的方向上测量的，所述阴极结构、所述分隔体层和所述阳极结构的堆叠方向与所述参考平面平行，其中在充电或放电过程期间载体离子在所述阴极结构的所述阴极活性材料层与所述阳极结构的所述微结构化阳极活性材料层之间移动的方向与所述参考平面平行，所述微结构化阳极活性材料层包含纤维状或多孔阳极活性材料，所述纤维状或多孔阳极活性材料被取向为使得：(i)所述微结构化材料层所包含的阳极活性材料纤维被附着到所述微结构化阳极活性材料层的所述后表面，并且占优势地具有在所述纤维与所述微结构化阳极活性材料层的所述后表面的附着点处的与所述参考平面平行的中心轴，以及(ii)所述微结构化材料层所包含的多孔阳极活性材料的孔占优势地具有与所述参考平面平行的主轴，其中在与所述参考平面平行的方向上测量的所述群组中的至少两个成员之间的直线距离D_L大于所述群组的H_A的最大值。

2.如权利要求1所述的电化学叠层，其中，所述阳极结构的所述群组的每个成员包含铝、锡、硅、或其合金。

3.如权利要求1所述的电化学叠层，其中，所述阳极结构的所述群组的每个成员包含硅或其合金的纳米线，或者多孔硅或其合金。

4.如权利要求1所述的电化学叠层，其中，所述阳极结构的所述群组的每个成员包含硅或其合金并且具有1到100微米的厚度。

5.如权利要求1所述的电化学叠层，其中，对于所述阳极结构的所述群组的每个成员，H_A大于T。

6.如权利要求1所述的电化学叠层，其中，所述阳极结构的所述群组的每个成员包含多孔硅或其合金，具有至少0.1但小于0.8的空隙体积分率以及1到200微米的厚度。

7.如权利要求1所述的电化学叠层，其中，所述阳极结构的所述群组的每个成员由主干支撑，所述主干具有小于10西门子/cm的电导率。

8.如权利要求1所述的电化学叠层，其中，所述阳极结构的所述群组的H_A的所述最大值小于5000微米。

9.如权利要求1所述的电化学叠层，其中，所述阳极结构的所述群组的每个成员包含硅或其合金的纳米线或者多孔硅或其合金，具有至少0.1但小于0.8的空隙体积分率、1到200微米的厚度，并且由主干支撑，所述主干具有小于10西门子/cm的电导率，并且所述阳极结构的所述群组的H_A的所述最大值小于5000微米。

10.如权利要求1所述的电化学叠层，其中，所述阳极结构的所述群组的每个成员包含硅或其合金的纳米线或者多孔硅或其合金，具有至少0.1但小于0.8的空隙体积分率、1到200微米的厚度，并且由主干支撑，所述主干具有小于1西门子/cm的电导率，并且所述阳极结构的所述群组的H_A的所述最大值小于1000微米。

11.如权利要求1所述的电化学叠层，其中，所述阳极结构的所述群组包含至少20个成员。

12.如权利要求1所述的电化学叠层，其中，所述阳极结构包括阳极集电体，所述阴极结构包括阴极集电体，并且所述阳极集电体或所述阴极集电体包括离子可渗透导体层。

13.如权利要求1所述的电化学叠层，其中，所述阳极结构包括阳极集电体层，并且所述阳极集电体层被设置在所述阳极活性材料层与分隔体层之间。

14.如权利要求13所述的电化学叠层，其中，所述群组的每个成员包含硅或其合金的纳米线或者多孔硅或其合金，具有至少0.1但小于0.8的空隙体积分率、1到200微米的厚度，并且由主干支撑，并且所述群组的H_A的所述最大值小于5000微米。