TW202232813A - 微結構及其之製造與使用方法 - Google Patents

微結構及其之製造與使用方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202232813A
TW202232813A TW111102947A TW111102947A TW202232813A TW 202232813 A TW202232813 A TW 202232813A TW 111102947 A TW111102947 A TW 111102947A TW 111102947 A TW111102947 A TW 111102947A TW 202232813 A TW202232813 A TW 202232813A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
active material
units
active
fabricating
microstructural
Prior art date
Application number
TW111102947A
Other languages
English (en)
Inventor
塞爾吉歐 丹尼爾 巴倫
戴安娜 伊麗莎白 梅多
Original Assignee
美商戴納米電池公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商戴納米電池公司 filed Critical 美商戴納米電池公司
Publication of TW202232813A publication Critical patent/TW202232813A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/665—Composites
    • H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/668—Composites of electroconductive material and synthetic resins
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

一種製造結構的方法，該方法包含：獲得包含活性材料及黏結材料之均質混合物的可流動液體；由該可流動液體生成複數個液滴；及沉積該複數個生成的液滴於一基材上，其中該複數個液滴自組裝以形成連續結構，其中該連續結構包含複數個微結構單元，且其中該活性材料及該黏結材料自我分離以在各單元形成該活性材料及該黏結材料之不均勻分布。

Description

微結構及其之製造與使用方法
本發明標的大致指向微結構及其之製造與使用方法。
為了物品的特定功能，許多製品或其等之成分在基材上塗佈有多種活性材料。現有的塗佈方法包含磨活性材料，典型地為微粒形式，以及在流體中的黏結材料，以生產可噴灑、葉片鑄造、浸塗、絲網印刷等到基材上的可流動液體。黏結材料的角色為為塗佈結構提供物理完整性及對基材的附著性。乾燥製程可在塗佈步驟後以驅散流體。製成之塗佈微結構典型地為微米尺度。
替代性地，活性材料可物理性地在高溫或化學性地以反應性的氣態被蒸發到基材上。該些氣態沉積的塗層典型地為奈米尺度。
所有這些塗佈方法導致均質的塗層微結構，其中活性材料在塗佈中均勻地分布。
在部分應用中，例如在電池電極（例如陽極及/或陰極）可具有金屬箔、金屬化聚合物箔，或其他任何可導電作為基材的材料，在該基材上塗佈有包含一或更多活性材料及其他元素的一層複合材料。該電池可為一次或二次電池，例如鋰離子電池或其他現在或未來的具有陽極、隔離膜和陰極結構的電化學配方。該電池可使用液體、膠體、固體或其他任何用以在電極間傳輸離子的電解質。
電極塗佈的現有技術製成活性材料及元素的均質分布而沒有控制在微米或奈米尺度，其中活性材料、黏結材料或電流促進劑在空間上分布。傳統的電極由尺寸隨機、方向隨機且相對不良包裝的活性材料製成，創造對鋰離子在電解質中的旅途中長且不直接的路徑。在材料科學中，該些路徑被描述為「迂曲（tortuous）」（[1] Gene Berdichevsky, Gleb Yushin, “The Future of Energy Storage, Towards a Perfect Battery with Global Scale” (Sila Nanotechnologies, Inc., Sep. 2, 2020).）。如[1]中所描述，該些迂曲路徑就像是禮堂裡沒有一排排座位，只是隨機分佈的一簇簇座位。此外，傳統電極亦使用過量的非活性材料，包含聚合物黏合劑及導電添加劑，因為難以將這些非活性材料僅分佈到電極中需要它們的位置，即顆粒相互接觸的點。
另一個例子是在催化作用中，將活性催化劑材料置於塗層表面處或附近以使化學反應物能夠容易地到達活性催化位點可能是有利的，並且對化學反應的產物而言，一旦化學反應完成即很容易被帶走。
藉由均質催化劑塗布，位於塗層結構更深處的活性催化劑位點更不易被化學試劑接觸，化學反應的產物也將需要更長的時間才能被帶走。因此，活性催化劑位點的均勻分佈並不總是為催化提供最佳結構。
又另一例子是在受控釋放應用中，其中化合物或藥物期望以受控方式在運輸介質，例如體液中釋放。由於活性藥物材料在基材上的均質塗佈，放置在塗層表面或靠近塗層表面的那些活性藥物材料將比埋在塗層微結構中更深的那些活性藥物材料釋放得更快，從而導致不均勻的釋放活性藥物材料。在這個受控釋放的例子中，可能更期望有目的地將活性藥物材料更深地放置在塗層微結構中而不是表面，以實現更均勻的活性藥物材料釋放。
［技術手段］
據此，需要生產具有限定微結構之塗層材料，其中控制微結構內的活性材料的空間分佈以提供塗層材料及被塗佈物品的最佳功能。
在考慮以下對所示示例實施方式的詳細描述後，示例實施方式的這些及其他態樣、目的、特徵及優點對於通常知識者將變得顯而易見。
在一態樣，本發明提供一種製造結構的方法，該方法包含：獲得包含活性材料及黏結材料之均質混合物的可流動液體；由該可流動液體生成複數個液滴；及沉積該複數個生成的液滴於一基材上，其中該複數個液滴自組裝以形成連續結構，其中該連續結構包含複數個微結構單元，且其中該活性材料及該黏結材料自我分離以在各單元形成該活性材料及該黏結材料之不均勻分布。
在部分實施方式中，該活性材料給予該連續結構物理、熱、化學、催化、電、磁、輻射、光子、生物或其等之組合之性質。在部分實施方式中，該活性材料給予該連續結構電性質，且該活性材料包含一或多個導體、半導體或絕緣體。在部分實施方式中，該活性材料分布在被各單元限制之各微結構單元之區域內。在部分實施方式中，該活性材料於各單元之區域內不均勻分布。
在部分實施方式中，黏結材料為有機材料、無機材料或其等之組合。在部分實施方式中，黏結材料自我分離以聚集在各單元之邊緣。在部分實施方式中，該活性材料在鄰近於該黏結材料形成之邊界聚集。在部分實施方式中，一個別單元之中心為中空且不包含活性材料或黏結材料。在部分實施方式中，該黏結材料包含液體載體。在部分實施方式中，該液體載體包含一無機組成或有機組成。
在部分實施方式中，該方法進一步包含聚合該黏結材料。在部分實施方式中，該聚合係藉由加熱或輻射進行。
在部分實施方式中，該可流動液體進一步包含用以改變活性材料或黏結材料之至少之一的表面電荷之材料。在部分實施方式中，該用以改變活性材料或黏結材料之至少之一的表面電荷之材料包含耦合劑。在部分實施方式中，該可流動液體進一步包含用以改變該活性材料界達電位之材料。在部分實施方式中，該用以改變該活性材料界達電位之材料包含界面活性劑或分散劑之至少一種。
在部分實施方式中，該生成之液滴具有0.1皮升至3000皮升之平均體積。在部分實施方式中，該單元具有0.04微米至2000微米之平均直徑。在部分實施方式中，該基材包含金屬膜、金屬化塑膠膜、金屬化聚合物膜、玻璃膜、陶瓷膜、聚合物膜或紙張。
在部分實施方式中，該方法進一步包含控制該液滴之尺寸。在部分實施方式中，控制該液滴之尺寸包含施力至該可流動液體。在部分實施方式中，該力包含機械壓力、與其他液體或流體的碰撞、超音波、電荷，或其等之組合。在部分實施方式中，該控制該液滴之尺寸包含透過不同尺寸的孔口或開口對該可流動之均質液體施力。在部分實施方式中，該方法進一步包含藉由一數位控制工具控制該液滴之尺寸或位置之至少一者。在部分實施方式中，該可流動液體具有3厘泊至1500厘泊之黏度。
在部分實施方式中，該連續結構包含一層，該層包含沿著該基材之平面之複數個該單元。在部分實施方式中，該連續結構包含沿著該基材之平面之複數個堆積層，各該堆積層包含複數個該單元。在部分實施方式中，在該複數個堆積層之第一層之該單元之平均直徑不同於在該複數個堆積層之第二層之該微結構單元之平均直徑。在部分實施方式中，該複數個堆積層之第一層包含一或多個：不同於該複數個堆積層之第二層之一個或多個材料的材料，或相同於該複數個堆積層之第二層之活性材料的活性材料，且在該第一層之該活性材料具有與在該複數個堆積層之第二層的該相同活性材料的不同物理、化學、催化、電、磁、輻射、光、生物或其等之組合之性質。
在部分實施方式中，各微結構單元包含被至少三側邊限制的區域。在部分實施方式中，複數個該微結構單元的子集合包含被六側邊限制的區域以形成一蜂窩單元。在部分實施方式中，該子集合包含複數個該微結構單元的多數。在部分實施方式中，各單元具有等於或大於1的垂直縱橫比。
在部分實施方式中，該活性材料為包含鋰的化合物。在部分實施方式中，該活性材料嵌入鋰離子或在鋰離子的存在下進行轉化反應。在部分實施方式中，該基材包含於陰極、陽極、隔離膜、固態電解質或半固態電解質。
在部分實施方式中，該活性材料為一能夠造成或加速反應物間化學反應的活性催化劑，且其中該化學反應之該反應物與產物通過該微結構單元傳輸。在部分實施方式中，該活性材料為一能夠選擇性地結合到一吸附質之活性吸附劑，且其中攜帶該吸附質之介質通過該微結構單元傳輸。在部分實施方式中，該活性吸附劑於結合至吸附質時給予回應，且其中該回應包含該活性吸附劑之物理、化學、電、光、或磁性質中之至少一種性質之改變。在部分實施方式中，該活性材料為一化合物之活性載體，且其中至少一部份之該化合物在與一傳輸介質接觸時可在受控方式下被釋放，且其中該傳輸介質通過該微結構單元傳輸。在部分實施方式中，該活性材料為一光敏感化合物之活性載體，且其中該光敏感化合物被光子性地激發時給予光響應。在部分實施方式中，該活性材料為一磁敏感化合物之活性載體，且其中該磁敏感化合物被磁激發時給予磁響應。在部分實施方式中，該活性材料為一顏料之活性載體，且其中該顏料被可見光、紫外光或紅外光激發時給予光響應。在部分實施方式中，該活性材料自我分離以在該單元邊緣聚集。
在另一態樣，本發明提供一種包含複數個微結構單元之結構，其中各該單元包含自活性材料自我分離之黏結材料以在各該單元形成該黏結材料及該活性材料之不均勻分布。在部分實施方式中，該活性材料給予該結構物理、熱、化學、催化、電、磁、輻射、光子、生物或其等之組合之性質。在部分實施方式中，該活性材料分布在被各單元限制之各微結構單元之區域內。在部分實施方式中，該活性材料於各單元之區域內不均勻分布。
在部分實施方式中，該黏結材料包含有機材料、無機材料或其等之組合。在部分實施方式中，該黏結材料自我分離以在該單元邊緣聚集。在部分實施方式中，該活性材料在鄰近於該黏結材料形成之邊界聚集。在部分實施方式中，一個別單元之中心為中空且不包含活性材料或黏結材料。在部分實施方式中，該單元具有0.04微米至2000微米之平均直徑。
在部分實施方式中，該結構包含連續平面層。在部分實施方式中，該結構包含複數個堆積平面層。在部分實施方式中，第一層包含與該複數個堆積層之第二層之活性材料相同的活性材料，且該第一層具有與該複數個堆積層之第二層不同的粒徑特性。
在部分實施方式中，各微結構單元包含被至少三側邊限制的區域。在部分實施方式中，複數個該微結構單元的子集合包含被六側邊限制的區域以形成一蜂窩單元。在部分實施方式中，該子集合包含複數個該微結構單元的多數。在部分實施方式中，各單元具有等於或大於1的垂直縱橫比。
在部分實施方式中，該活性材料嵌入鋰離子或在鋰離子的存在下進行轉化反應。在部分實施方式中，該活性材料為一能夠造成或加速反應物間化學反應的活性催化劑，且其中該化學反應之該反應物與產物通過該微結構單元傳輸。在部分實施方式中，該活性材料為一能夠選擇性地結合到一吸附質之活性吸附劑，且其中攜帶該吸附質之介質通過該微結構單元傳輸。在部分實施方式中，該活性吸附劑於結合至吸附質時給予回應，且其中該回應包含該活性吸附劑之物理、化學、電、光、或磁性質之改變。在部分實施方式中，該活性材料為一化合物之活性載體，且其中至少一部份之該化合物在與一傳輸介質接觸時可在受控方式下被釋放，且其中該傳輸介質通過該微結構單元傳輸。在部分實施方式中，該活性材料為一光敏感化合物之活性載體，且其中該光敏感化合物被光子性地激發時給予光響應。在部分實施方式中，該活性材料為一磁敏感化合物之活性載體，且其中該磁敏感化合物被磁激發時給予磁響應。在部分實施方式中，該活性材料為一顏料之活性載體，且其中該顏料被可見光、紫外光或紅外光激發時給予光響應。
在另一態樣，本發明提供一種包含於此所述之任一種或多種組合之結構之製品。在部分實施例中，該製品進一步包含以該結構塗佈的基材。在部分實施方式中，該基材包含金屬膜、金屬化塑膠膜、金屬化聚合物膜、玻璃膜、陶瓷膜、聚合物膜或紙張。
在部分實施方式中，該製品為一電化學電池。在部分實施方式中，該電化學電池包含一包含該結構之電極。在部分實施方式中，該結構包含一導電材料。在部分實施方式中，該基材包含在陰極、陽極、隔離膜、固態電解質或半固態電解質內。
在另一態樣，本發明提供一種組成，其包含含有活性材料及黏結材料之均質混合物的可流動液體，其中，當該組成之液滴沉積到一基材上時，該液滴自組裝以形成一連續結構，其中該連續結構包含複數個微結構單元，且其中該黏結材料及該活性材料自我分離以在各該單元中形成材料的不均勻分布。
在部分實施方式中，該活性材料給予該連續結構物理、熱、化學、催化、電、磁、輻射、光子、生物性質，或其等性質之組合。在部分實施方式中，該黏結材料包含有機材料、無機材料或其等之組合。在部分實施方式中，該黏結材料自我分離以在各單元邊緣聚集。
在部分實施方式中，該黏結材料包含液體載體。在部分實施方式中，該液體載體包含有機材料、無機材料或其等之組合。
在部分實施方式中，該可流動液體進一步包含用以改變該活性材料或該黏結材料之至少之一的表面電荷之材料。在部分實施方式中，該用以改變該活性材料或該黏結材料之至少之一的表面電荷之材料包含耦合劑。在部分實施方式中，該可流動液體進一步包含用以改變該活性材料界達電位之材料。在部分實施方式中，該用以改變該活性材料界達電位之材料包含界面活性劑及/或分散劑。在部分實施方式中，該活性材料及該黏結材料之質量比為0.000001至1000000。在部分實施方式中，該可流動液體具有3厘泊至1500厘泊之黏度。
在另一態樣，本發明提供一種製造結構之方法，該方法包含：獲得包含均質黏結材料的可流動液體；由該可流動液體生成複數個液滴；及沉積該複數個生成的液滴於一基材上，其中該複數個液滴自組裝以形成連續結構，其中該連續結構包含複數個微結構單元，且其中該黏結材料自我分離以在各單元形成該黏結材料之不均勻分布。
在另一態樣，本發明提供一種包含複數個微結構單元的結構，其中各該單元包含自我分離之黏結材料以在各該單元形成該黏結材料之不均勻分布。在另一態樣，本發明提供一種包含該結構之製品。在部分實施方式中，該製品進一步包含以該結構塗佈的基材。在部分實施方式中，該基材包含一聚合物膜。
本發明提供一種具有微結構單元之結構，該些微結構單元之性質可在製造過程中控制。製造過程可包含：製備包含活性材料及黏結材料、可以液滴的形式被分配到基材上的液體，其中該些液滴在持續的塗佈中可自組裝以形成微結構單元。進一步，黏結材料可自活性材料自我分離，則活性材料及/或黏結材料不均勻地分布在各微結構單元中。本發明進一步提供製造該結構的方法，藉由該方法，不均勻分布的活性材料及/或黏結材料可被控制以形成具有期望性質的微結構單元。
在部分實施方式中，自組裝及自我分離的活性材料及黏結材料可導致一些現象。包含活性材料及黏結材料的自組裝的液滴可在持續的塗佈中創造獨特的微結構單元。在部分電池應用中，活性材料可包含鋰夾層或轉換材料，或其他帶電荷物質，以形成陰極及/或陽極。可能不會參與離子擴散的黏結材料的自我分離可大大減低導電路徑的曲折，從而創造額外的「二級孔隙網路」以增加離子質傳。該二級孔隙網路可具有在不折衷電極的能量密度的狀況下增加電池功率密度及充電速率的功效。朝向或靠近微結構單元邊緣的黏結材料的自我分離可對微結構單元增加結構強度，從而增加電極的機械完整性。並且，活性材料的自我分離可增加活性材料的粒子對粒子的接觸，從而增加電極的導電度。
在部分實施方式中，結構可被塗佈在電池電極上。電極塗佈的微結構的物理性質可提供相較於具有相同材料但沒有微結構的電極更高的功率密度。
於此提供的方法及結構的應用並不限於電池。例如，此方法及結構可被用在觸媒應用、製藥、航太技術、醫療裝置，及消費品等等。例如，在觸媒應用中，在微結構單元表面附近謹慎地放置的活性觸媒材料可使化學反應物更容易到達活性觸媒處，同時使化學反應的產物快速地被輸送遠離活性觸媒處。
在一個態樣，本發明提供一種製造於此描述的結構的方法。一般而言，該方法可包含獲得一個含有活性材料及黏結材料的可流動液體（例如活性材料和黏結材料的均質混合物），自可流動液體中生成複數個液滴，及於基材上沉積自可流動液體生成的複數個液滴。在被沉積到基材上時，複數個液滴可自組裝以形成連續性的結構，其包含複數個微結構單元，且活性材料和黏結材料可自我分離，以在各單元形成材料的不均勻分布。
圖1所示為依據部分實施方式製造結構的流程。在此實施例中，噴嘴101可用以生成並分配用以製造結構的組成的複數個液滴103。噴嘴101可被控制以沿著x、y及/或z方向移動，以於基材上將液滴103沉積到期望的位置。圖1示出隨時間進行的、包含時間間隔t 1至t 4的流程，其將進一步於後結合圖3詳細描述。
在部分實施方式中，用以製造結構的組成可包含含有活性材料及黏結材料的可流動液體。例如，可流動流體可包含活性材料及黏結材料的均質混合物。
在部分實施方式中，可流動液體可包含液體載體。例如，黏結材料可包含液體載體。當組成被沉積到基材上，可使液體載體蒸發以促進結構的生成。在部分實施例中，液體載體可包含有機組成。例如，液體載體可為有機溶劑，例如N-甲基吡咯烷酮。在部分實施例中，液體載體可包含無機組成。在部分實施例中，液體載體可包含有機組成和無機組成的組合或混合物。
在部分實施方式中，可流動液體可包含用以改變活性材料及/或黏結材料表面電荷的材料。在部分實施例中，該材料可用以改變活性材料的表面電荷。在部分實施例中，該材料可用以改變黏結材料的表面電荷。在部分實施例中，該材料可包含耦合劑（例如，可增加兩材料間附著或接合的試劑）。例如，耦合劑可為矽烷（例如矽-氫二元化合物及在矽上具有四取代基的化合物，包含有機矽化合物）。矽烷的例子包含三氯矽烷（SiHCl 3）、四甲基矽烷（Si(CH 3) 4)）及四乙氧基矽烷（Si(OC 2H 5) 4)）。
在部分實施方式中，可流動液體可包含用以改變活性材料界達電位的材料。在部分實施例中，該材料可包含界面活性劑（例如包含疏水性尾部和親水性頭部的物質或化合物）。界面活性劑的例子包含硬脂酸鈉、4-(5-十二烷基)苯磺酸、硫琥辛酯鈉（琥珀酸二辛酯磺酸钠）、烷基醚磷酸酯鹽、苯扎氯銨（BAC）、全氟辛烷磺酸（PFOS）、2,4,4-三甲基戊-2-基)苯氧基]乙醇、辛基酚聚氧乙烯醚，及溴化十六烷基三甲銨（CTAB）。在部分實施例中，該材料可包含分散劑（例如當加入粒子的懸浮液時，可增加粒子的分離並避免其等沉降或凝集的物質或化合物）。分散劑的例子包含焦磷酸鈉、檸檬酸銨、檸檬酸鈉、酒石酸鈉、丁二酸鈉、三油酸甘油酯、磷酸酯、無規共聚物、梳形聚合物、聚丙烯酸（PAA）、聚甲基丙烯酸（PMAA）、聚丙烯酸銨、聚丙烯酸鈉、聚磺酸鈉，及聚乙烯亞胺。在部分實施例中，分散劑可立體地活動而不只改變界達電位。界面活性劑可分散並改變/調整表面張力。
在部分實施方式中，在可流動液體內，活性材料與黏結材料間之質量比可為0.000001至1000000，例如0.000001至 0.000005、0.000005至0.00001、0.00001至0.00005、0.00005至 0.0001、0.0001至0.0005、0.0005至0.001、0.001至0.005、0.005至0.01、0.01至0.05、0.05至0.1、0.1至0.5、0.5至1、1至5、5至10、10至50、50至100、100至500、500至1000、1000至5000、5000至10000、10000至50000、50000至100000、100000至500000，或500000至1000000。
在部分實施方式中，可流動液體可具有1至2000厘泊的黏度，例如3至1500、3至50、50至100、100至200、200至300、300至400、 400至500、500至600、600至700、700至800、800至900、900至1000、1000至1100、1100至1200、1200至1300、1300至1400，或1400至1500厘泊。
在部分實施方式中，圖1之噴嘴101生成並分散含有一或多個活性材料及黏結材料之均質混合物的液滴103。如下結合圖2-3所進一步詳細描述的，各液滴103可自組裝以形成具有單元105a、105b的連續結構，其中活性材料與黏結材料自我分離以在各單元中形成活性材料及黏結材料的不均勻分散。如單元105b所示地，單元可為蜂窩單元的形式，且在其他實施方式中單元可如單元105a所示地具有較少的邊緣（或沒有邊緣）。
生成的液滴103可具有適合用以製造結構的體積。在部分實施方式中，生成的液滴可具有平均0.1至5000皮升的體積，例如0.1至3000、0.1至100、100至250、250至500、500至750、750至1000、1000至1250、1250至1500、1750至2000、2000至2250、2250至2500、2500至2750、2750至3000、1至100、1至80、1至60、1至50、2至50、3至50、3至10、5至15、10至20、15至25、20至30、25至35、30至40、35至45，或40至50 皮升。在部分實施例中，生成的液滴可具有平均0.1至3000皮升的體積。在部分實施例中，生成的液滴可具有平均3至50皮升的體積。
該方法可進一步包含控制生成的液滴103的尺寸。在部分實施方式中，液滴的尺寸可藉由對可流動液體施力來控制。例如，施加的力可為機械壓力、與其他液體或流體的碰撞、超音波、電荷，或其等之組合。在部分實施例中，液滴的尺寸可藉由透過不同尺寸的孔口或開口對可流動均質液體施力來控制。
在部分實施方式中，液滴的尺寸可藉由數位式控制工具來控制。在製造過程中，在表面上沉積的液滴的位置亦可藉由數位式控制工具來控制。在部分實施例中，液滴可藉由印刷技術（例如3D印刷技術、按需滴落工業噴墨印刷技術、數位印刷技術，或電腦控制噴墨印刷技術）、數位化製造技術，或數位化沉積技術而生成及沉積。印刷技術的例子包含於Hebner, TR et al., (1998) Appl.Phys. Lett., 72, 519–521 (1998) 、Blazdell, PF et al., Mater. Process. Technol., 99, 94–102 (2000) 、Jacobs, HO, Science, 291, 1763–1766 (2001) 、Zhao, Y et al., Electrochim. Acta, 51, 2639–2645 (2006) ，及 Xu, F et al., Chem. Phys. Lett., 375, 247–251 (2003)中所描述的，其等藉由引用整體併入本發明中。在部分實施例中，於此描述的方法及組成可允許電極的混合控制在微尺度等級，並獲得增進電池效能的3D結構。
而沒有在圖1示出地、在部分實施方式中，該方法可進一步包含聚合黏結材料。例如，黏結材料可藉由加熱或輻射聚合。在部分實施例中，聚合可在黏結材料及活性材料自我分離後進行，以固定黏結材料及/或活性材料的位置或分布圖案。
圖2A所示為依據部分實施方式之包含均質液體的液滴，該均質液體包含活性材料及黏結材料。在部分實施方式中，生成的液滴203可包含複數個活性材料及/或複數個黏結材料。在圖2A示出的例子中，液滴203包含均勻地分布在液滴203中之第一活性材料207a、第二活性材料207b，及黏結材料209。
圖2B示出依據部分實施方式之活性材料及黏結材料之自我分離，以在微結構單元中形成不均勻分布的活性材料及黏結材料。圖2B示出當液滴203被沉積在一基材上後，活性材料207a、207b及黏結材料209自我分離以在液滴形成之微結構單元205中形成活性材料及黏結材料之不均勻分布。如圖2B所示，黏結材料209自活性材料自我分離，並主要在微結構單元205的邊緣聚集。
在部分實施方式中，結構包含複數個微結構單元205。結構可包含活性材料及黏結材料。活性材料及黏結材料在形成結構時於沉積在表面或基材上時可自我分離。當自活性材料分離時，黏結材料可在單元的某些區域中聚集。相似地，當自黏結材料分離時，活性材料可在單元的某些區域中聚集，該些區域可與黏結材料聚集的區域相同或不同。該等活性材料及黏結材料的自我分離可造成結構中材料的不均勻分布，而形成包含複數個單元的微結構。該不均勻分布可藉由製程控制，使微結構單元具有期望的性質，例如期望的物理、熱、化學、催化、電、磁、放射性、光，或生物性質，或該等性質的組合。各微結構單元可包含活性材料及黏結材料。在部分實施方式中，各單元可包含多於一個活性材料及/或多於一個黏結材料。
圖3所示為依據部分實施方式的液滴的自組裝及自我分離以形成結構。圖3示出隨時間推移的、從時間t 1開始到t 4結束的液滴303a-n的自組裝。圖3中液滴303a-n包含第一活性材料307a、第二活性材料307b及黏結材料309。然而，在其他實施方式中，可能只有一個活性材料及/或一個黏結材料。在此實施例中，t 1表示如上與圖1結合所述的當沉積在一基材或表面上不久之後的液滴303a-n。如時間t 2及t 3所示，液滴303a-n開始自組裝以形成連續結構。該自組裝的過程可被毛細流的操控及液滴303a-n的蒸發引導。此外，在時間t 2及t 3，如上與圖2A-2B結合所述的，活性材料及黏結材料在各液滴中自我分離。自組裝的過程自t 1持續至t 4以形成包含微結構單元305a-n的連續結構，其中各微結構單元包含不均勻分布的活性及黏結材料。
液滴的自組裝可被表面能的降低驅動。液滴可傾向聚集並自組裝以形成擁有最低表面能。材料的混合中的自我分離可被表面電荷性質驅動。當表面電荷相似而導致自我分離時，庫倫斥力可主導。另一方面，若表面電荷不相似，庫倫引力可主導而導致自我聚集。改變材料的表面電荷性質的方式可為引入界面活性劑以增加立體障礙，或加入耦合劑，例如矽烷。
在部分實施例中，自我分離的黏結材料可在單元的邊緣聚集。活性材料可在被各單元限制的各結構單元之區域中分布。在部分實施例中，活性材料可在各單元的區域中不均勻地分布。
圖4A-4C所示為依據部分實施方式的微結構單元的截面。在圖4A-4C的所有微結構單元，活性材料407a-b在單元的中心聚集，且黏結材料409可在單元的邊緣聚集。微結構單元的邊緣可較單元中心高（例如圖4A）、等高（例如圖4B）或低（例如圖4C）。
微結構單元可為三維具開放端的單元。在部分實施方式中，部分或全部的微結構單元可包含被至少3側邊限制的區域，例如3、4、5、6、7、8、9、10或更多側邊。在部分實施例中，側邊的長度可為實質相同。在一實施例中，一個子集合或全部的微結構單元（例如，結構中多數的微結構單元，例如結構中至少佔50%、60%、70%、80%、90%、95%，或 99% 的微結構單元）可包含被6側邊限制的區域。該等單元可被實質上相同長度的6側邊限制，例如為一蜂窩單元的形狀。
在部分實施方式中，單元可具有平均0.01至3000微米的直徑，例如0.02至2000、0.04至2000、0.04至1500、0.04至1000、0.04至500、1至500、5至500、10至500、20至500、25至500、25至100、40至80、50至70、45至55、50至60、55至65、60至70、65至75、70至80、25至50、50至100、100至150、150至200、200至250、250至300、300至350、350至400、400至450，或450至500、500至750、750至1000、1000至1250、1250至1500、1500至1750，或1750至200微米。在一實施例中，單元可具有平均50至70微米的直徑，例如50至55、55至60、60至65，或65至70微米。
在部分實施方式中，結構中的各微結構單元具有等於或大於1的垂直縱橫比（例如，單元之厚度對直徑的比例），例如，等於或大於1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.2、2.4、2.6、2.8、3、3.5、4、4.5，或 5。
在部分實施方式中，結構可為連續結構。結構可包含一連續層（例如連續平面層）。該層可為沿著一基材的平面層。在部分實施方式中，結構可包含複數個堆積的層（例如堆積的平面層）。
圖5所示為依據部分實施方式的結構的複數層。圖5示出具有複數個層550a-n的結構530。各層550包含微結構單元，該等微結構單元包含第一活性材料507a、第二活性材料507b，及黏結材料509。
在部分實施方式中，結構可包含至少2、5、10、50、100、150、200、250、300、350個堆積的層（例如堆積的平面層）。在部分實施例中，堆積層的第一層可包含與堆積層的第二層的活性材料相同的活性材料，且第一層可具有與複數個堆積層的第二層不同的粒子尺寸特性。在部分實施例中，至少兩層上的單元的平均直徑可為不同。在部分實施例中，至少兩層上的單元的平均直徑可為相同。在部分實施例中，複數個堆積層的第一層可包含與複數個堆積層的第二層中一個或多個材料不同的材料，或與複數個堆積層的第二層中具有不同物理、化學、催化、電、磁、輻射、光、生物或其等性質之組合的相同活性材料。
活性材料可為起到功能的任何材料。活性材料可為結構提供功能。例如，活性材料可給予結構物理、化學、催化、電、磁、輻射、光子，或生物性質，或其等性質之組合。在一實施例中，活性材料給予結構物理性質（例如材料密度、孔隙度、強度、形狀等）。在另一實施例中，活性材料可給予結構熱性質。在另一實施例中，活性材料可給予結構化學性質。在另一實施例中，活性材料可給予結構催化性質。在另一實施例中，活性材料可給予結構電性質。在另一實施例中，活性材料可給予結構磁性質。在另一實施例中，活性材料可給予結構輻射性質。在另一實施例中，活性材料可給予結構光子性質。在另一實施例中，活性材料可給予結構生物性質。
在部分實施方式中，活性材料可嵌入離子（例如鋰離子）或在離子（例如鋰離子）的存在下進行轉化反應。例如，活性材料可促進化學反應，其中離子（例如鋰離子）***主體基質同時具有必要保持的晶形結構。在部分實施方式中，活性材料可包含過渡金屬（例如鎳、鈷、錳、銅、鋅、釩、鉻、鐵）及其氧化物、磷酸鹽、亞磷酸鹽、硫化物、矽酸鹽，以及鹼金屬與鹼土金屬、鋁、氧化鋁及磷酸鋁。活性材料的例子包含LiCoO 2、LiMn 2O 4、LiFePO 4、LiNi 1/3Mn 1/3Co 1/3O 2、LiNi 0.8Co 0.15Al 0.05O 2、LiC 6、Li 4Ti 5O 12、LiNiCoAlO 2、LiNiCoMnO 2、LiNi 0.5Mn 1.5O 4、Li 2TiO 3、Li(Ni 0.5Mn 0.5)O 2、Li 2S、石墨（人造或天然）、硬碳、鈦酸鹽、二氧化鈦、一般過渡金屬、鹵化物，及/或硫族化物、矽，及其他第14族的元素（例如錫、鍺等）。在部分實施例中，活性材料可包含LiFePO 4。在部分實施方式中，活性材料可為一絕緣體。
在部分實施方式中，活性材料可為一能夠致使或加速反應物間化學反應的活性催化劑，且化學反應之反應物及/或產物可通過微結構單元傳輸。在部分實施例中，催化劑可為酵素或化學催化劑。
在部分實施方式中，活性材料可為一能夠選擇性地結合到一吸附質之活性吸附劑，且攜帶吸附質的介質可通過微結構單元傳輸。活性吸附劑可為一能夠結合（例如選擇性地結合）至吸附質之材料（例如固態或半固態材料），其可為氣體，或溶液中溶解的物質或懸浮粒子，或其等之混合。在部分實施方式中，活性吸附劑於結合至吸附質時可給予回應，該等回應可為吸附劑的物理、化學、電、光、或磁性質、或其等性質之組合之改變。在部分實施例中，該等回應可為可量測的，例如光、聲、電訊號。
在部分實施方式中，活性材料可為一化合物的活性載體，且其中至少一部分的化合物在與傳輸介質接觸時可在被控制的方式下釋放，且傳輸介質可通過微結構單元被傳輸。例如，傳輸介質可通過微結構單元傳輸化合物。傳輸介質可為氣態、液態或固態。在一實施例中，傳輸介質可為體液（例如血液、尿液或唾液）。
在部分實施方式中，活性材料可為光敏感化合物的活性載體，且該光敏感化合物被光子性地激發時可給予一光響應。光敏感材料的例子包含螢光染料。
在部分實施方式中，活性材料可為磁敏感化合物的活性載體。磁敏感化合物被磁激發時可給予磁響應。在部分實施方式中，活性材料可為顏料的活性載體。該顏料於被激發時（例如藉由可見光、紫外光或紅外光）可具有光響應（例如生成光訊號）。
黏結材料可為能夠促進結構之活性材料中的粒子貼附的任何材料。在部分實施例中，黏結材料可包含有機材料。在部分實施例中，黏結材料可包含無機材料。在部分實施例中，黏結材料可包含有機材料及無機材料的組合或混合物。在一實施例中，黏結材料可為一聚合物，例如聚偏二氟乙烯（PVdF）、羧甲基纖維素（CMC）、丁苯橡膠（SBR），或其等之混合物或組合。
結構可包含一或為多個特定功能所需的額外化合物。在部分實施方式中，在部分實施方式中，結構可包含一或多個導電材料。導電材料的例子包含碳（例如奈米尺寸的碳），例如碳黑、石墨、科琴黑、石墨碳、低維碳（例如奈米碳管），及/或碳纖維。
圖6所示為依據部分實施方式之結構的形貌光學影像。圖6示出包含微結構單元的示例性結構的光學照片（藉由光學顯微鏡拍攝），例如具有蜂窩形狀的微結構單元。該照片為由結構的俯視視角拍攝，如同以上結合圖5所描述的。
圖7所示為依據部分實施方式之結構的形貌掃描式電子顯微影像。圖7所示之結構為塗佈在鋰離子陰極上、包含複數個具有不均勻分布的活性及黏結材料的微結構單元的結構。在各微結構單元中，活性材料及黏結材料自我分離，形成黏結材料沿著單元邊緣聚集的不均勻分布。如圖7所示，在微結構單元中，在單元中心的黏結材料比在結構中心的大約多出40%。
圖7之結構可藉由包含下表1所示成分的組成製成，且結構可包含LiFePO 4（活性材料）、Triton-X100、碳黑，及PVdF Solef 5130（黏結材料）。
在部分實施例中，可流動液體可包含下表1之成分。 表1
成分 重量百分比（%wt） 目標重量 (g) (~60mL)
LiFePO 4（活性材料） 3 1.94
N-甲基吡咯烷酮（NMP） 95.66 61.8
Triton-X100 1 0.65
碳黑（CB） 0.17 0.11
PVdF Solef 5130 （黏結材料） 0.17 0.11
作為對比，圖8A及8B依據先前技術製造之商業電極中的材料分布照片，例如葉片鑄造、壓鑄、刮刀成形或狹縫塗佈技術。圖8A所示為商業電極的形貌掃描式電子顯微影像。圖8B示出利用掃描式電子顯微鏡（SEM）捕捉的商業電極的能量色散光譜。如圖8A-8B所示，存在黏結及活性材料的均質均勻分布，該等分布係不同於依據本發明之結構中材料的不均勻分布，例如圖7所示之結構。
圖9A為依據部分實施方式之結構的形貌掃描式電子顯微影像。圖9B示出依據部分實施方式的圖9A所示之結構的能量色散光譜的氟通道。氟只存在在此樣品中之PVDF黏結材料。圖9A及9B示出具有在微結構單元邊緣聚集的黏結材料的結構的另一實施例。圖9A及9B所示為電極微結構的上層。
圖10A示出依據部分實施方式之結構的形貌掃描式電子顯微影像。圖10B示出依據部分實施方式的圖10A所示之結構的能量色散光譜。圖10A及10B顯示具有在微結構單元邊緣聚集的黏結材料的結構的又另一實施例。在此結構中，活性材料亦聚集在邊緣、但在黏結材料形成的邊界內，例如，微結構單元為「中空」（涉及一個相較於微結構單元中心、在邊緣更高的材料密度）。圖10B中較淡的灰色區域示出活性材料的離子性質。
圖11示出圖10A及10B「中空」結構的示意圖。在部分實施例中，結構1130包含亦沿著單元邊緣分布、但在黏結材料形成的邊界內的導電材料。在部分實施例中，如圖11所示，「中空」結構可具有微結構單元的複數層1150a-n。圖11的微結構單元包含第一活性材料1107a、第二活性材料1107b，及黏結材料1109。
圖12示出依據本發明之結構之另一實施例之示意圖。結構1230可包含黏結材料但不包含活性材料。黏結材料可在微結構單元邊緣聚集。結構1230可包含一或多層，例如複數個層1205a-n。
活性材料的分布（例如在微結構單元的邊緣或之內）可被製程控制。在部分實施方式中，活性材料的分布可被不同的乾燥製程控制。例如，不同的紅外（IR）協議可被使用。圖13顯示微結構單元中活性材料的不同分布導因於不同的紅外線曝光。在乾燥製程中，藉由較低的紅外線曝光，活性材料在所得的微結構單元邊緣聚集（例如，生成「中空」單元），而藉由較低的IR紅外線曝光，活性材料在所得的微結構單元邊緣內聚集（例如，生成「填滿」的單元。
圖14示出依據部分實施方式之製造結構的方法1400的流程圖。方法1400包含步驟1402、1404及1406。步驟1402包含獲得活性材料及黏結材料的均質混合物的可流動液體。步驟1404包含自可流動液體生成複數個液滴。步驟1406包含沉積該複數個生成的液滴於一基材上。在部分實施方式中，連續性結構可包含複數個微結構單元，且活性材料及黏結材料可自我分離以在各單元中形成活性材料及黏結材料的不均勻分布。
圖15示出依據部分實施方式之製造結構的方法1500的流程圖。方法1400包含步驟1502、1504及1506。步驟1502包含獲得包含均質黏結材料的可流動液體。步驟1504包含自可流動液體生成複數個液滴。步驟1506包含沉積該複數個生成的液滴於一基材上。在部分實施方式中，複數個液滴可自組裝以形成連續性結構，其中該連續性結構包含複數個微結構單元，且其中黏結材料自我分離以在各單元中形成黏結材料的不均勻分布。
另一態樣，本發明提供包含於此描述的結構的製品。在部分實施例中，該製品可包含塗佈該結構的基材。該基材可包含金屬膜、金屬化塑膠膜、金屬化聚合物膜、玻璃膜、陶瓷膜、聚合物膜，或紙。在另一實施例中，該基材可為金屬膜。在另一實施例中，該基材可為金屬化膜。在另一實施例中，該基材可為塑膠膜。在另一實施例中，該基材可為玻璃膜。在另一實施例中，該基材可為陶瓷膜。在另一實施例中，該基材可為聚合物膜。在另一實施例中，該基材可為紙。在部分實施例中，該製品可包含填充有具有於此描述的結構的材料的成分。
在部分實施方式中，該製品可為電化學電池。該電化學電池可包含一或多個包含（例如塗佈有）該結構的電極。在部分實施例中，該電極可包含具有微結構單元的結構，各微結構單元被6側邊所限制，即為一蜂窩形狀。該電極可包含複數層結構。在部分實施例中，至少兩層可被補償。
在部分實施方式中，該結構可備用以塗佈電極以增進電池效能。在部分實施例中，噴墨液滴咖啡圈效應可用以控制基材上活性材料及黏結材料的放置，從而允許電極微結構的精確性控制。在部分實施例中，塗佈電極的結構可具有蜂窩狀的微結構，亦即具有形成蜂窩結構的黏結材料及蜂窩單元內填充有活性材料的區域。該結構可以多種方式成層以針對不同應用最佳化電化學電池效能。在部分實施例中，電極可包含單一或複數層印刷蜂窩結構。
電極上結構中的微結構單元可具有特定物理性質，例如材料密度、孔隙度，及黏結材料位置。在部分實施方式中，該等性質可增進離子（例如鋰離子）通過電極的質傳，其可導致相較於使用相同材料但沒有微結構單元的電極更高的功率密度。在部分實施方式中，結構可包含二級孔隙網路。該等網路可在微結構單元中改善離子傳輸，例如增進通過電極的離子擴散（例如鋰離子擴散）。
在部分實施方式中，具有微結構單元的結構可比無序結構強，導致更強的電池電極，同時具有減低的或沒有電極開裂。由於電極開裂係影響電池壽命的最重要問題之一，具有於此描述的結構的電極可擁有相較於具有相同材料但沒有為結構特徵的電池更長的電池循環壽命。
在部分實施方式中，電化學電池的多於一個元件可包含於此描述的結構。例如，陰極、陽極、隔離膜、固態或半固態電解質、其他電池化學或電裝置，或其等之組合，可為了期望的功能而包含該結構（例如，塗佈上該結構）。例如，陰極、陽極、隔離膜、固態或半固態電解質、其他電池化學或電裝置，或其等之組合可包含該結構，其等可在製造該結構時做為基材。
於此所使用的單數形式「一」、「一個」、「該」包含單數和複數個指稱對象，除非內文另外明確指定。
單詞「可選的」及「可選地」意指其後描述的事件、狀況或替代物可能或可能不會發生，且該描述包含事件或狀況發生的例子及不發生的例子。
以端點值包圍的數值記載包含在各範圍中包含的所有數字和分數，以及記載的端點值。
於此所使用的單詞「大約」涉及參考數值及其語法上的等同語，其可包含數值本身及該數值加減10%的數值範圍。例如，數量「大約10」包含10及9至11的任何數量。
單詞「實質相同」或「基本相同」意指兩個或更多數值、組成或特性間構高程度的相似，則在被量測的特性的上下文中，所屬技術領域中具有通常知識者會將該些數值、組成或特性間的差異考慮為少量或沒有統計上的顯著性。例如，兩個實質相同的數值間的差異為少於10%。
於此所使用的單詞「示例性」意指做為一實施例、例子或說明。作為於此所描述的「示例性」的任何態樣或設計並不必然被闡釋為相對於其他態樣或設計較佳或有利的。相對地，示例性單詞的使用係為了用具體的方式呈現概念。
於此描述多個實施方式。應注意的係，特定實施方式並非旨在做為窮舉的描述或於此描述的較寬態樣的限定。結合特定實施方式來描述的一個態樣並非必然係限制為該實施方式，且可以任何其他實施方式實施。本說明書中各處「實施方式」、「一實施方式」、「實施例」意指於此描述的結合該實施方式或實施例的一特定特徵、結構或特性。因此，本說明書中多處出現的「實施方式」、「一實施方式」、「實施例」並非必然關於同一個實施方式，但有些可能。進一步，以對於所屬技術領域中具有通常知識者由此揭露所認為明顯地，特定特徵、結構或特性可以任何合適的方式結合成一個或多個實施方式。進一步，雖於此描述的部分實施方式包含部分但未包含在其他實施方式所包含的其他特徵，不同實施方式的特徵的結合係為在本發明範圍內。例如，在後附的請求項中，被請求的任何實施方式可以任何結合來使用。
所有於此記載的出版物、公開專利文件、及專利申請案藉由引用併入本發明中，其程度與每個單獨的出版物、公開專利文件或專利申請案被具體地和單獨地指示為通過引用併入的程度相同。
在不背離本發明的範圍和精神的情況下，本發明所述之方法、組合物及套件的多種修改及變化對於所屬技術領域中具有通常知識者為顯而易見的。儘管已經結合特定實施例描述了本發明，但是應當理解，它能夠進行進一步的修改，並且所要求保護的本發明不應被不適當地限制於這些特定實施例。實際上，對所屬技術領域中具有通常知識者來說顯而易見的用於實施本發明的所述模式的多種修改旨在落入本發明的範圍內。本申請旨在涵蓋本發明的任何變化、使用或改編一般來說遵循本發明的原理並且包含屬於本發明所屬領域內的已知習慣實施之本發明的背離，並且可適用於本文之前闡述的基本特徵。
本專利申請要求主張2021年2月4日提交之美國臨時專利申請第63/199,950號之優先權。該所述臨時專利申請之整體內容藉由引用併入本發明中。
101:噴嘴 103:液滴 105:微結構單元 105a:單元 105b:單元 203:液滴 205:微結構單元 207:活性材料 207a:活性材料 207b:活性材料 209:黏結材料 303:液滴 303a-n:液滴 305:微結構單元 307:活性材料 307a:第一活性材料 307b:第二活性材料 309:黏結材料 330:連續結構 405:微結構單元 407:活性材料 409:黏結材料 507:活性材料 509:黏結材料 530:連續結構 550:層 1107:活性材料 1109:黏結材料 1130:連續結構 1150:層 1205:微結構單元 1230:連續結構 1400:方法 1402:步驟（獲得包含活性材料及黏結材料之均質混合物的可流動液體） 1404:步驟（由該可流動液體生成複數個液滴） 1406:步驟（沉積該複數個生成的液滴於一基材上，其中該複數個液滴自組裝以形成連續結構，其中該連續結構包含複數個微結構單元，且其中該活性材料及該黏結材料自我分離以在各單元形成該活性材料及該黏結材料之不均勻分布） 1502:步驟（獲得包含均質黏結材料之可流動液體） 1504:步驟（由該可流動液體生成複數個液滴） 1506:步驟（沉積該複數個生成的液滴於一基材上，其中該複數個液滴自組裝以形成連續結構，其中該連續結構包含複數個微結構單元，且其中該黏結材料自我分離以在各單元形成該黏結材料之不均勻分布） t 1:時間 t 2:時間 t 3:時間 t 4:時間
所附圖式提供對本發明實施方式的進一步理解，且被併入並構成本說明書之一部分，其等說明了本發明之實施方式，並且與說明書一起用於解釋本發明實施方式之原理。 〔圖1〕說明根據部分實施方式之製造一結構的方法。 〔圖2〕圖2A顯示根據部分實施方式之包含含有活性材料207a及207b之均質液體的液滴203；圖2B說明根據部分實施方式之活性材料207a、207b及黏結材料209之自我分離，以在微結構單元205中形成活性材料及黏結材料之不均勻分布。 〔圖3〕說明根據部分實施方式之液滴303a-n之自組裝及自我分離，以形成一結構330。 〔圖4〕圖4A-4C說明根據部分實施方式之微結構單元405a-c之截面。 〔圖5〕說明根據部分實施方式之結構530之複數層550a-n。 〔圖6〕根據部分實施方式之一結構之形貌光學影像。 〔圖7〕根據部分實施方式之一結構之形貌掃描式電子顯微影像。 ［圖8A］為先前技術之商用電極之形貌掃描式電子顯微影像。 ［圖8B］說明圖8A所示先前技術之商用電極之能量色散光譜。 ［圖9A］為根據部分實施方式之一結構的形貌掃描式電子顯微影像。 ［圖9B］說明根據部分實施方式之圖9A所示之結構的能量色散光譜的氟通道。 ［圖10A］說明根據部分實施方式之一結構的形貌掃描式電子顯微影像。［圖10B］說明根據部分實施方式之圖10A所示之結構的能量色散光譜。 〔圖11〕為圖10A-10B所示之結構的示意圖。 〔圖12〕說明根據部分實施方式之具有黏結材料但不具有活性材料之結構。 〔圖13〕根據部分實施方式之利用兩種不同乾燥製程製造之結構的比較圖表。 〔圖14〕根據部分實施方式之一結構的製造方法。 〔圖15〕根據部分實施方式之一結構的製造方法。 本專利之圖式僅係用以說明，而不必然依照尺度繪製。
303a-n:液滴
305a-n:微結構單元
307a:第一活性材料
307b:第二活性材料
309:黏結材料
330:連續結構
t1:時間
t2:時間
t3:時間
t4:時間

Claims (95)

  1. 一種製造結構之方法（1400），其特徵係包含： 獲得（1402）包含活性材料（207、307、407、507、1107）及黏結材料（209、309、409、509、1109）之均質混合物的可流動液體； 由該可流動液體生成（1404）複數個液滴（103、203、303）；及 沉積（1406）該複數個生成的液滴於一基材上，其中該複數個液滴自組裝以形成連續結構（330、530、1130），其中該連續結構包含複數個微結構單元（105、205、305、405），且其中該活性材料及該黏結材料自我分離以在各單元形成該活性材料及該黏結材料之不均勻分布。
  2. 如請求項1所述之製造結構之方法，其中該活性材料給予該連續結構物理、熱、化學、催化、電、磁、輻射、光子、生物或其等之組合之性質。
  3. 如請求項2所述之製造結構之方法，其中該活性材料給予該連續結構電性質，且該活性材料包含一或多個導體、半導體或絕緣體。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之製造結構之方法，其中該活性材料分布在被各單元限制之各微結構單元之區域內。
  5. 如請求項4所述之製造結構之方法，其中該活性材料於各單元之區域內不均勻分布。
  6. 如請求項1至5中任一項所述之製造結構之方法，其中該黏結材料為有機材料、無機材料或其等之組合。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之製造結構之方法，其中該黏結材料自我分離以聚集在各單元之邊緣。
  8. 如請求項7所述之製造結構之方法，其中該活性材料在鄰近於該黏結材料形成之邊界聚集。
  9. 如請求項8所述之製造結構之方法，其中一個別單元之中心為中空且不包含活性材料（1107）或黏結材料（1109）。
  10. 如請求項1至9中任一項所述之製造結構之方法，其中該黏結材料包含液體載體。
  11. 如請求項10所述之製造結構之方法，其中該液體載體包含一無機組成或有機組成。
  12. 如請求項1至11中任一項所述之製造結構之方法，其中進一步包含聚合該黏結材料。
  13. 如請求項12所述之製造結構之方法，其中該聚合係藉由加熱或輻射進行。
  14. 如請求項1至13中任一項所述之製造結構之方法，其中該可流動液體進一步包含用以改變活性材料或黏結材料之至少之一的表面電荷之材料。
  15. 如請求項14所述之製造結構之方法，其中該用以改變活性材料或黏結材料之至少之一的表面電荷之材料包含耦合劑。
  16. 如請求項1至15中任一項所述之製造結構之方法，其中該可流動液體進一步包含用以改變該活性材料界達電位之材料。
  17. 如請求項16所述之製造結構之方法，其中該用以改變該活性材料界達電位之材料包含界面活性劑或分散劑之至少一種。
  18. 如請求項1至17中任一項所述之製造結構之方法，其中該生成之液滴具有0.1皮升至3000皮升之平均體積。
  19. 如請求項1至18中任一項所述之製造結構之方法，其中該單元具有0.04微米至2000微米之平均直徑。
  20. 如請求項1至19中任一項所述之製造結構之方法，其中該基材包含金屬膜、金屬化塑膠膜、金屬化聚合物膜、玻璃膜、陶瓷膜、聚合物膜或紙張。
  21. 如請求項1至20中任一項所述之製造結構之方法，其中進一步包含控制該液滴之尺寸。
  22. 如請求項21所述之製造結構之方法，其中該控制該液滴之尺寸包含施力至該可流動液體。
  23. 如請求項22所述之製造結構之方法，其中該力包含機械壓力、與其他液體或流體的碰撞、超音波、電荷，或其等之組合。
  24. 如請求項21所述之製造結構之方法，其中該控制該液滴之尺寸包含透過不同尺寸的孔口或開口對該可流動之均質液體施力。
  25. 如請求項21至24中任一項所述之製造結構之方法，其中進一步包含藉由一數位控制工具控制該液滴之尺寸或位置之至少一者。
  26. 如請求項1至25中任一項所述之製造結構之方法，其中該可流動液體具有3厘泊至1500厘泊之黏度。
  27. 如請求項1至26中任一項所述之製造結構之方法，其中該連續結構包含一層（550、1150），該層包含沿著該基材之平面之複數個該單元。
  28. 如請求項1至27中任一項所述之製造結構之方法，其中該連續結構包含沿著該基材之平面之複數個堆積層（550、1150），各該堆積層包含複數個該單元。
  29. 如請求項28所述之製造結構之方法，其中在該複數個堆積層之第一層之該單元之平均直徑不同於在該複數個堆積層之第二層之該微結構單元之平均直徑。
  30. 如請求項28或29所述之製造結構之方法，其中該複數個堆積層之第一層包含一或多個： 不同於該複數個堆積層之第二層之一個或多個材料的材料，或 相同於該複數個堆積層之第二層之活性材料的活性材料，其中在該第一層之該活性材料具有與在該複數個堆積層之第二層的該相同活性材料的不同物理、化學、催化、電、磁、輻射、光、生物或其等之組合之性質。
  31. 如請求項1至30中任一項所述之製造結構之方法，其中各微結構單元包含被至少三側邊限制的區域。
  32. 如請求項31所述之製造結構之方法，其中複數個該微結構單元的子集合包含被六側邊限制的區域以形成一蜂窩單元。
  33. 如請求項32所述之製造結構之方法，其中該子集合包含複數個該微結構單元的多數。
  34. 如請求項33所述之製造結構之方法，其中各單元具有等於或大於1的垂直縱橫比。
  35. 如請求項1至34中任一項所述之製造結構之方法，其中該活性材料為包含鋰的化合物。
  36. 如請求項1至34中任一項所述之製造結構之方法，其中該活性材料嵌入鋰離子或在鋰離子的存在下進行轉化反應。
  37. 如請求項1至36中任一項所述之製造結構之方法，其中該基材包含於陰極、陽極、隔離膜、固態電解質或半固態電解質。
  38. 如請求項1至34中任一項所述之製造結構之方法，其中該活性材料為一能夠造成或加速反應物間化學反應的活性催化劑，且其中該化學反應之該反應物與產物通過該微結構單元傳輸。
  39. 如請求項1至34中任一項所述之製造結構之方法，其中該活性材料為一能夠選擇性地結合到一吸附質之活性吸附劑，且其中攜帶該吸附質之介質通過該微結構單元傳輸。
  40. 如請求項39所述之製造結構之方法，其中該活性吸附劑於結合至吸附質時給予回應，且其中該回應包含該活性吸附劑之物理、化學、電、光、或磁性質中之至少一種性質之改變。
  41. 如請求項1至34中任一項所述之製造結構之方法，其中該活性材料為一化合物之活性載體，且其中至少一部份之該化合物在與一傳輸介質接觸時可在受控方式下被釋放，且其中該傳輸介質通過該微結構單元傳輸。
  42. 如請求項41所述之製造結構之方法，其中該活性材料為一光敏感化合物之活性載體，且其中該光敏感化合物被光子性地激發時給予光響應。
  43. 如請求項41所述之製造結構之方法，其中該活性材料為一磁敏感化合物之活性載體，且其中該磁敏感化合物被磁激發時給予磁響應。
  44. 如請求項1至34中任一項所述之製造結構之方法，其中該活性材料為一顏料之活性載體，且其中該顏料被可見光、紫外光或紅外光激發時給予光響應。
  45. 如請求項1至44中任一項所述之製造結構之方法，其中該活性材料自我分離以在該單元邊緣聚集。
  46. 一種包含複數個微結構單元（105、205、305、405）之結構（330、530、1130），其中各該單元包含自活性材料（207、307、407、507、1107）自我分離之黏結材料（209、309、409、509、1109）以在各該單元形成該黏結材料及該活性材料之不均勻分布。
  47. 如請求項46所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該活性材料給予該結構物理、熱、化學、催化、電、磁、輻射、光子、生物或其等之組合之性質。
  48. 如請求項46或47所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該活性材料分布在被各單元限制之各微結構單元之區域內。
  49. 如請求項48所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該活性材料於各單元之區域內不均勻分布。
  50. 如請求項46至49中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該黏結材料包含有機材料、無機材料或其等之組合。
  51. 如請求項46至50中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該黏結材料自我分離以在該單元邊緣聚集。
  52. 如請求項46至51中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該活性材料在鄰近於該黏結材料形成之邊界聚集。
  53. 如請求項52所述之包含複數個微結構單元之結構，其中一個別單元之中心為中空且不包含活性材料或黏結材料。
  54. 如請求項46至53中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該單元具有0.04微米至2000微米之平均直徑。
  55. 如請求項46至54中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該結構包含連續平面層（550、115）。
  56. 如請求項46至55中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該結構包含複數個堆積平面層（550、1150）。
  57. 如請求項56所述之包含複數個微結構單元之結構，其中第一層包含與該複數個堆積層之第二層之活性材料相同的活性材料，且該第一層具有與該複數個堆積層之第二層不同的粒徑特性。
  58. 如請求項46至57中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構，其中各微結構單元包含被至少三側邊限制的區域。
  59. 如請求項46至58中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構，其中複數個該微結構單元的子集合包含被六側邊限制的區域以形成一蜂窩單元。
  60. 如請求項59所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該子集合包含複數個該微結構單元的多數。
  61. 如請求項46至60中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構，其中各單元具有等於或大於1的垂直縱橫比。
  62. 如請求項46至61中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該活性材料嵌入鋰離子或在鋰離子的存在下進行轉化反應。
  63. 如請求項46至61中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該活性材料為一能夠造成或加速反應物間化學反應的活性催化劑，且其中該化學反應之該反應物與產物通過該微結構單元傳輸。
  64. 如請求項46至61中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該活性材料為一能夠選擇性地結合到一吸附質之活性吸附劑，且其中攜帶該吸附質之介質通過該微結構單元傳輸。
  65. 如請求項64所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該活性吸附劑於結合至吸附質時給予回應，且其中該回應包含該活性吸附劑之物理、化學、電、光、或磁性質之改變。
  66. 如請求項46至61中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該活性材料為一化合物之活性載體，且其中至少一部份之該化合物在與一傳輸介質接觸時可在受控方式下被釋放，且其中該傳輸介質通過該微結構單元傳輸。
  67. 如請求項46至61中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該活性材料為一光敏感化合物之活性載體，且其中該光敏感化合物被光子性地激發時給予光響應。
  68. 如請求項46至61中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該活性材料為一磁敏感化合物之活性載體，且其中該磁敏感化合物被磁激發時給予磁響應。
  69. 如請求項46至61中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該活性材料為一顏料之活性載體，且其中該顏料被可見光、紫外光或紅外光激發時給予光響應。
  70. 如請求項46至69中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構，其中該活性材料給予該連續結構電性質，且該活性材料包含一或多個導體、半導體或絕緣體。
  71. 一種製品，其特徵係包含如請求項46至61中任一項所述之包含複數個微結構單元之結構。
  72. 如請求項71所述之製品，其中進一步包含以該結構塗佈的基材。
  73. 如請求項72所述之製品，其中該基材包含金屬膜、金屬化塑膠膜、金屬化聚合物膜、玻璃膜、陶瓷膜、聚合物膜或紙張。
  74. 如請求項71至73中任一項所述之製品，其中該製品為一電化學電池。
  75. 如請求項74所述之製品，其中該電化學電池包含一包含該結構之電極。
  76. 如請求項71至75中任一項所述之製品，其中該結構包含一導電材料。
  77. 如請求項71至76中任一項所述之製品，其中該基材包含在陰極、陽極、隔離膜、固態電解質或半固態電解質內。
  78. 一種組成，其特徵係包含含有活性材料（207、307、407、507、1107）及黏結材料（209、309、409、509、1109）之均質混合物的可流動液體，其中，當該組成之液滴（103、203、303）沉積到一基材上時，該液滴自組裝以形成一連續結構（330、530、1130），其中該連續結構包含複數個微結構單元（105、205、305、405），且其中該黏結材料及該活性材料自我分離以在各該單元中形成材料的不均勻分布。
  79. 如請求項78所述之組成，其中該活性材料給予該連續結構物理、熱、化學、催化、電、磁、輻射、光子、生物性質，或其等性質之組合。
  80. 如請求項78或79所述之組成，其中該活性材料給予該連續結構電性質，且該活性材料包含一或多個導體、半導體或絕緣體。
  81. 如請求項78至80中任一項所述之組成，其中該黏結材料包含有機材料、無機材料或其等之組合。
  82. 如請求項78至81中任一項所述之組成，其中該黏結材料自我分離以在各單元邊緣聚集。
  83. 如請求項78至82中任一項所述之組成，其中該黏結材料包含液體載體。
  84. 如請求項83所述之組成，其中該液體載體包含有機組成、無機組成或其等之組合。
  85. 如請求項78至84中任一項所述之組成，其中該可流動液體進一步包含用以改變該活性材料或該黏結材料之至少之一的表面電荷之材料。
  86. 如請求項85所述之組成，其中該用以改變該活性材料或該黏結材料之至少之一的表面電荷之材料包含耦合劑。
  87. 如請求項78至86中任一項所述之組成，其中該可流動液體進一步包含用以改變該活性材料界達電位之材料。
  88. 如請求項87所述之組成，其中該用以改變該活性材料界達電位之材料包含界面活性劑或分散劑之至少一種。
  89. 如請求項78至88中任一項所述之組成，其中該活性材料及該黏結材料之質量比為0.000001至1000000。
  90. 如請求項78至89中任一項所述之組成，其中該可流動液體具有3厘泊至1500厘泊之黏度。
  91. 一種製造結構之方法（1500），其特徵係包含： 獲得（1502）包含均質黏結材料（209、309、409、509、1109）之可流動液體； 由該可流動液體生成（1504）複數個液滴（103、203、303）； 沉積（1506）該複數個生成的液滴於一基材上，其中該複數個液滴自組裝以形成連續結構（1230），其中該連續結構包含複數個微結構單元（1205），且其中該黏結材料自我分離以在各單元形成該黏結材料之不均勻分布。
  92. 一種包含複數個微結構單元（1205）之結構（1230），其中各該單元包含自我分離之黏結材料（209、309、409、509、1109）以在各該單元形成該黏結材料之不均勻分布。
  93. 一種製品，其特徵係包含如請求項92所述之結構。
  94. 如請求項93所述之製品，其中進一步包含以該結構塗佈的基材。
  95. 如請求項94所述之製品，其中該基材包含一聚合物膜。
TW111102947A 2021-02-04 2022-01-24 微結構及其之製造與使用方法 TW202232813A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163199950P 2021-02-04 2021-02-04
US63/199,950 2021-02-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202232813A true TW202232813A (zh) 2022-08-16

Family

ID=82613111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111102947A TW202232813A (zh) 2021-02-04 2022-01-24 微結構及其之製造與使用方法

Country Status (10)

Country Link
US (2) US11476540B2 (zh)
EP (1) EP4288192A1 (zh)
JP (1) JP2024506034A (zh)
KR (1) KR20230142562A (zh)
CN (1) CN116847925A (zh)
AR (1) AR124813A1 (zh)
CA (1) CA3206282A1 (zh)
IL (1) IL304604A (zh)
TW (1) TW202232813A (zh)
WO (1) WO2022169935A1 (zh)

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5868939A (en) * 1993-06-08 1999-02-09 Exportech Company, Inc. Method and apparatus for breaking emulsions of immiscible liquids by magnetostatic coalescence
CN100595964C (zh) * 2001-07-27 2010-03-24 麻省理工学院 电池结构、自组织结构及相关方法
JP3975923B2 (ja) * 2003-01-20 2007-09-12 ソニー株式会社 非水電解質電池
WO2006064342A2 (en) * 2004-12-14 2006-06-22 Nissan Motor Co., Ltd. Electrode for use in a battery and method of making the same
US7691280B2 (en) * 2005-03-25 2010-04-06 E. I. Du Pont De Nemours And Company Ink jet printing of etchants and modifiers
US7785489B2 (en) * 2005-12-28 2010-08-31 E.I. Du Pont De Nemours And Company Solvent formulations for solution deposition of organic materials onto low surface energy layers
RU2373957C2 (ru) * 2006-10-13 2009-11-27 Александр Метталинович Тишин Носитель для лекарственных средств и биологически активных веществ для лечения и диагностики и применение его для создания лекарственных средств и способа регулируемой управляемой доставки лекарственного средства или биологически активного вещества с регулируемой десорбцией его
KR101345385B1 (ko) * 2007-12-18 2013-12-24 삼성전자주식회사 잉크젯 인쇄용 전극 조성물, 이로부터 얻어진 전극 및이차전지
KR20110052233A (ko) * 2009-11-12 2011-05-18 삼성전자주식회사 잉크젯 인쇄용 전극 조성물, 이를 사용하여 제조된 전극 및 이차 전지
JP5570306B2 (ja) * 2010-06-03 2014-08-13 富士フイルム株式会社 熱線遮蔽材
KR101334805B1 (ko) * 2011-06-09 2013-11-29 한국생산기술연구원 층 구조물 및 그 제조방법
KR101495760B1 (ko) * 2012-06-27 2015-02-25 주식회사 엘지화학 전기화학 소자 내 전해액 함침도의 분석 방법
CN105980043B (zh) 2013-12-09 2019-05-03 港大科桥有限公司 稳定化的全水乳液及其制备和使用方法
US10072196B2 (en) * 2014-03-26 2018-09-11 Amogreentech Co., Ltd. Method of preparing graphene-graphene fused material and method of preparing graphene-substrate composite using the same
US9738788B1 (en) * 2014-05-26 2017-08-22 Hrl Laboratories, Llc Nanoparticle-coated multilayer shell microstructures
US9981237B2 (en) 2014-08-19 2018-05-29 New York University Higher order multiple emulsions
WO2016061419A1 (en) 2014-10-15 2016-04-21 Duke University Programmable liquid, gel and biohybrid compartments and methods of use
KR102124950B1 (ko) * 2016-11-23 2020-06-22 주식회사 엘지화학 이차전지용 양극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
TWI821231B (zh) 2018-01-12 2023-11-11 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 用於控制在液滴串流中液滴聚結之裝置與方法
JP2019164993A (ja) * 2018-03-14 2019-09-26 株式会社リコー 電極形成用組成物、電極の製造方法及び非水系蓄電素子の製造方法
US10991942B2 (en) 2018-03-23 2021-04-27 EnPower, Inc. Electrochemical cells having one or more multilayer electrodes
US20200161628A1 (en) 2018-11-15 2020-05-21 EnPower, Inc. Layered electrode with high rate top layer
US20200161663A1 (en) * 2019-01-30 2020-05-21 Danilo Patricio Cabrera Honeycomb Electrode Secondary Battery
US10957910B2 (en) * 2019-05-01 2021-03-23 Global Graphene Group, Inc. Particulates of conducting polymer network-protected cathode active material particles for lithium batteries
US11961998B2 (en) * 2019-05-06 2024-04-16 Honeycomb Battery Company Method of producing protected anode active material particles for rechargeable lithium batteries
US10998553B1 (en) 2019-10-31 2021-05-04 EnPower, Inc. Electrochemical cell with integrated ceramic separator
US11791519B2 (en) * 2020-10-20 2023-10-17 Wisconsin Alumni Research Foundation Biodegradable transient battery built on core-double-shell zinc microparticle networks
US11554364B2 (en) * 2020-12-14 2023-01-17 Ut-Battelle, Llc Active metal catalyst

Also Published As

Publication number Publication date
US20230029821A1 (en) 2023-02-02
JP2024506034A (ja) 2024-02-08
WO2022169935A1 (en) 2022-08-11
CA3206282A1 (en) 2022-08-11
AR124813A1 (es) 2023-05-10
CN116847925A (zh) 2023-10-03
US11476540B2 (en) 2022-10-18
IL304604A (en) 2023-09-01
KR20230142562A (ko) 2023-10-11
EP4288192A1 (en) 2023-12-13
US20220247033A1 (en) 2022-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230094444A1 (en) Method of producing electrode material for lithium-ion secondary battery and lithium-ion battery using such electrode material
US9871240B2 (en) Electrospinning for integrated separator for lithium-ion batteries
TWI501459B (zh) 壓縮粉末３ｄ電池電極之製造
CN106252566B (zh) 具有受控枝晶生长的可再充电碱金属和碱土电极
KR102417997B1 (ko) 전극 재료와 이를 포함하는 이차 전지 및 이들의 제조방법
KR101631137B1 (ko) 실리콘-실리콘 옥시카바이드 복합체, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 음극 활물질 및 리튬이차전지
WO2020154235A1 (en) Silicon/graphene composite anode material and method to manufacture the same
TW201131861A (en) Integrated composite separator for Li-ion batteries
KR102613322B1 (ko) 리튬 이온 2차 전지용 전극의 제조 방법
CN111384345A (zh) 隔膜、制备方法及包含它的锂离子电池
JP2014049240A (ja) 二次電池用電極の製造方法
WO2008005185B1 (en) Novel fuel cells and methods of manufacturing the same
CN105190940A (zh) 包含改性多晶锂金属磷酸盐的陶瓷电解质材料
JP2019129075A (ja) 電極体の製造方法
KR20190123962A (ko) 이온 전도성 막, 그 제조 방법, 이를 포함하는 이차전지
Fu et al. Rethinking the electrode multiscale microstructures: a review on structuring strategies toward battery manufacturing genome
TW202232813A (zh) 微結構及其之製造與使用方法
KR101953804B1 (ko) 리튬이차전지 음극 제조 시스템
KR101919048B1 (ko) 리튬이차전지용 음극의 제조 방법
WO2021149737A1 (ja) ２次電池の製造方法または２次電池
CA3173248A1 (fr) Procede de fabrication de couches denses, utilisables comme electrodes et/ou electrolytes pour batteries a ions de lithium, et microbatteries a ions de lithium ainsi obtenues
KR102545573B1 (ko) 하이브리드 그래핀 복합 입자
CZ2016646A3 (cs) Způsob výroby kompozitního materiálu aktivní katody Li-S baterií
Yu Additive manufacturing of customized lithium-ion batteries: Process fundamentals and applications
WO2022171836A1 (en) Nanostructured battery electrodes