相關申請的交叉引用本申請要求在2016年3月11日提交的、序號為62/307,328的、名稱為“用于電化學電池的多孔集流體和電極”的美國臨時專利申請的權益，在此通過引用其全部內容將其所公開的內容并入本文。本申請涉及一種電化學電池，更具體地涉及用在電化學電池中的電極和集流體。
背景技術：
：在過去的幾十年中，例如鋰離子電池(lib)的電化學電池已經證明，至少部分由于其高的能量密度、長的循環(huán)壽命以及輕的重量、緊湊的結構，尤其在消費電子領域中是特別有吸引力的能源。電化學電池、一種能夠被充電放電并再充電多次的可再充電電池使用負電極(例如陽極)、正電極(例如陰極)和電解質(例如導電介質)。雖然理解術語“陽極”和“陰極”根據電芯被充電還是被放電而分別用于負電極和正電極，以下術語“陽極”用于表示負電極并且術語“陰極”用于表示正電極。在使用期間，離子(例如在lib的情況下為鋰離子)在放電期間經由電解質從陽極運動到陰極，而在充電時從陰極運動到陽極。通常，電化學電池在電極的外表面還包括集流體以收集在放電期間由電池產生的電荷，以在電化學電池的再充電期間實現與外部電源的連接。例如，許多電化學電池包括結合至各個電極的金屬集流體，其積聚電子并使它們運動到外部電路。在適用于陽極結構的材料中，石墨至少部分由于其用于(例如鋰)離子插嵌(即嵌入)的明確的分層結構、低的操作電位以及良好的界面穩(wěn)定性已經作為常見的選擇脫穎而出。然而，在lib的情況下，能被嵌入石墨中的鋰的最大量為每六個碳原子一個。因此，石墨的比容量被限制在372ah/kg，任何嵌入更多鋰的嘗試都導致由枝晶形成帶來的鋰金屬簇的形成。已經發(fā)現“硬碳”(即無序碳質材料，其中碳原子大致設置在平面的六角形網絡中而沒有結晶序列，并且其中碳層大體上由于交聯(lián)不可動)具有更高的容量(約450ah/kg)。因此，在本領域存在改進電化學電池、特別是改進電化學電池電極材料的需求。技術實現要素：雖然對硬碳的較高容量的解釋還沒有最終定論，孔尺寸和硬碳的分布可能至少起一些作用。然而，盡管其具有相對較高的容量，硬碳的缺點在于密度低、與當前的陽極涂覆技術不兼容、不可逆容量較大以及電壓分布滯后。本發(fā)明主要涉及一種用在電化學電池中的組件，其中該組件包括自支撐的多孔金屬基材，其能用作電化學電池中的電極和集流體?？蛇x地，金屬基材的孔可以被定制為具有硬碳材料的相同直徑或其他特性。雖然本發(fā)明將參照lib進行說明，應該理解的是可以使用任何能夠根據本發(fā)明工作的可再充電的電化學電池?？梢愿鶕景l(fā)明的一些方案使用的示例性電化學電池包括鋰-硫、鈉離子和鉛酸電池等。根據一些方案，多孔金屬基材可以是導電的。根據一些方案，多孔金屬基材可以包括具有離子能夠嵌入及脫離的特定孔尺寸和/或分布的多個孔?？蛇x地，孔尺寸和/或分布可以定制為與硬碳材料相同。本發(fā)明還涉及制造本發(fā)明的組件的方法及制造包括至少一個根據本發(fā)明的組件的電化學電池的方法。附圖說明圖1為根據本發(fā)明的方案燒結多個納米顆粒的示例的示意圖。圖2a示出了根據本發(fā)明的方案的lib的一個示例。圖2b示出了根據本發(fā)明的方案的lib的一個示例。圖3示出了包括具有單獨的集流體的參考電極的紐扣電池結構。圖4a、圖4b、圖4c和圖4d示出了在三個充電放電循環(huán)中的每一個之后圖3的參考電極的性能。圖5示出了根據本發(fā)明的包括微孔銅電極的紐扣電池結構，其中沒有單獨的集流體。圖6a示出了在三個充電放電循環(huán)之前根據本發(fā)明的圖5的紐扣電池結構的微孔銅電極的表面的掃描電子顯微鏡圖像。圖6b示出了在三個充電放電循環(huán)之后根據本發(fā)明的圖5的紐扣電池結構的微孔銅電極的表面的掃描電子顯微鏡圖像。圖7a、圖7b、圖7c和圖7d示出了在三個充電放電循環(huán)中的每一個之后根據本發(fā)明的圖5的紐扣電池結構的微孔銅電極的性能。圖8示出了根據本發(fā)明的包括納米孔銅電極的紐扣電池結構，其中沒有單獨的集流體。圖9a示出了在三個充電放電循環(huán)之前根據本發(fā)明的圖8的紐扣電池結構的納米孔銅電極的表面的掃描電子顯微鏡圖像。圖9b示出了在三個充電放電循環(huán)之后根據本發(fā)明的圖8的紐扣電池結構的納米孔銅電極的表面的掃描電子顯微鏡圖像。圖10a示出了在三個充電放電循環(huán)中的每一個之后根據本發(fā)明的圖8的紐扣電池結構的納米孔銅電極的容量。圖10b為三個充電放電循環(huán)中的每一個示出了根據本發(fā)明的圖8的紐扣電池結構的納米孔銅電極的電動勢vs.容量。圖10c和圖10d示出了在三個充電放電循環(huán)中的每一個之后根據本發(fā)明的圖8的紐扣電池結構的納米孔銅電極的額外的性能特點。圖11a、圖11b、圖11c和圖11d示出了對應于根據本發(fā)明的示例性硬碳材料的布魯諾爾-埃米特-特勒(bet)表面積測量的結果。圖12a和圖12b示出了對應于根據本發(fā)明的示例性硬碳材料的水銀孔隙度測量。圖13描述了對于圖8所示的具有納米孔銅電極的紐扣電池結構如何估算容量。圖14描述了對于圖5所示的具有微孔銅電極的紐扣電池結構如何估算容量。圖15描述了對于圖3所示的具有參考電極的紐扣電池結構如何估算容量。具體實施方式本發(fā)明主要涉及一種用在電化學電池中的組件，其中該組件包括自支撐的多孔金屬基材，其能用作電化學電池中的電極和集流體?？蛇x地，金屬基材的孔可以被定制為具有硬碳材料的相同直徑或其他尺寸。雖然本發(fā)明將參照lib進行說明，應該理解的是可以使用任何能夠根據本發(fā)明工作的電化學電池?？梢愿鶕景l(fā)明的一些方案使用的示例性電化學電池包括鋰-硫、鈉離子和鉛酸電池等。根據一些方案，多孔金屬基材可以是導電的。根據一些方案，多孔金屬基材可以包括具有離子能夠嵌入及脫離的特定孔尺寸和/或分布的多個孔。本發(fā)明還涉及制造本發(fā)明的組件的方法。根據本發(fā)明的一些方案，所述組件可以包括能夠與例如鋰離子的離子填隙地反應的多孔金屬基材，由此在例如lib的電化學電池中用作電極(例如陽極)。例如，在lib的情況中，所述組件可以包括具有能夠接受和釋放鋰離子(即鋰離子插入和脫出)的孔的多孔金屬基材。如本文所用的，術語“孔”指的是在多孔金屬基材中的在表面中的開口或凹處、或者通道。根據一些方案，多孔金屬基材可以具有與在電化學電池中提供高容量電極的硬碳材料相似的孔尺寸、孔體積、表面積、密度、孔尺寸分布和/或孔長度，同時減小了枝晶形成的風險。根據一些方案，孔可以具有從約幾納米至幾百微米的孔尺寸。例如，孔可以具有在約0.001至300nm范圍內、優(yōu)選在約0.01至200nm范圍內、更優(yōu)選在約0.1至150納米范圍內的孔徑。根據一些方案，孔可以具有從約0.1至20nm、優(yōu)選從約0.1至15nm、更優(yōu)選從約0.1至10nm的平均孔徑。根據一些方案，孔可以具有從約0.1至50nm、優(yōu)選從約10至40nm、更優(yōu)選從約20至30nm的平均孔徑。根據一些方案，孔可以具有在約0.0001至50μm范圍內、優(yōu)選在約0.0001至10μm范圍內、更優(yōu)選在約0.0001μm至5μm范圍內的孔徑。根據一些方案，孔可以具有從約0.1至20μm、優(yōu)選從約0.1至10μm、更優(yōu)選從約0.1至7μm、更優(yōu)選從約0.5至4μm的平均孔徑。根據一些方案，孔可以具有從約0.1至50nm、優(yōu)選從約0.1至40nm、更優(yōu)選從約0.1至30nm、更優(yōu)選從約0.1至20nm、最優(yōu)選從約1至10nm的平均孔徑。在非限制性的示例中，平均孔徑基于布魯諾爾-埃米特-特勒(bet)測量。根據一些方案，孔可以具有從約10-24至10-6升的孔體積。根據一些方案，在多孔金屬基材中的孔的體積可以在約0.00001至0.00040cm3/g的范圍內、優(yōu)選在約0.00001至0.00030cm3/g的范圍內、更優(yōu)選0.00002至0.00020cm3/g的范圍內。根據一些方案，在多孔金屬基材中的孔的平均體積可以從約0.0001至約1.0cm3/g、優(yōu)選從約0.0001至約0.1cm3/g、更優(yōu)選從約0.0001至約0.01cm3/g、甚至更優(yōu)選從約0.001至約0.01cm3/g。根據一些方案，多孔金屬基材可以具有從約小于1m2/g至大于100m2/g的比表面積。例如，根據一些方案，多孔金屬基材可以具有從約0.01m2/g至20m2/g、優(yōu)選從約0.1m2/g至15m2/g、更優(yōu)選從約1.0m2/g至10m2/g、甚至更優(yōu)選從約1.0m2/g至6.0m2/g的比表面積。根據一些方案，多孔金屬基材可以具有從約1至103kg/m3的密度。根據一些方案，孔尺寸分布可以范圍從小至中至大，并且可以是單模、雙?；蚨嗄５?即可以包括一個或多個不同的孔尺寸分布)。根據一些方案，多孔金屬基材可以具有從納米至毫米的孔分布。根據一些方案，孔可以具有從幾納米至幾厘米的孔長度。圖11a至圖11d示出了對應于根據本發(fā)明的方案的示例性多孔硬碳材料的布魯諾爾-埃米特-特勒(bet)表面積測量的結果。特別地，圖11a至圖11d對應于與在序號為2007/0287068的美國專利申請公開文獻中所公開的材料相似的材料，亦即由平均粒徑優(yōu)選在5與15μm之間、表面積在0.5與15m2/g之間、層間距d002在0.355與0.400nm之間且密度在1.50與1.60g/cm3之間的瀝青基硬碳形成的陽極。為了形成陽極可以將硬碳材料與聚偏二氯乙烯混合以連同n-甲基-2-吡咯烷酮(n-methyl-2-pyrrolidore)一起形成膏體，其隨后可以被施加至銅箔、干燥、隨后受壓以提供電極。因此，應該理解的是，圖11a至圖11d示出了與對應于本發(fā)明的多孔金屬基材的測量相似或相同的測量，因為本發(fā)明的多孔金屬基材可以具有與硬碳相似的孔尺寸、孔體積、表面積、密度、孔尺寸分布和/或孔長度。如例如在圖11a中可見，吸收平均孔徑為約6.76nm，巴雷特-喬伊納-海倫達(bjh)吸收平均孔徑為約27.95nm或約25.56nm。圖12a和圖12b示出了對應于根據本發(fā)明的示例性硬碳材料的水銀孔隙度測量。如通過這些附圖可見，硬碳材料示出了具有范圍從約0.5至4μm孔徑的一個峰以及范圍從約0.1至20nm的多重峰的孔尺寸分布。根據一些方案，在例如lib的電化學電池中所述組件具有的比容量可大于石墨烯的比容量。例如，在lib中所述組件具有的比容量可大于350ah/kg、或者大于400ah/kg、或者大于425ah/kg。根據一些方案，在電化學電池中所述組件具有的比容量可等于或大于在電化學電池中的硬碳的比容量。例如，在電化學電池中所述組件具有的比容量可以等于或大于約450ah/kg。根據一些方案，在電化學電池中所述組件的比容量也可以小于350ah/kg。例如，根據一些方案，所述組件可以具有多孔金屬基材而沒有額外的材料(例如集流體)，由此實現了對于根據本發(fā)明的應用足夠的小于350ah/kg的凈容量。根據一些方案，所述組件可以由能夠收集電荷的導電多孔金屬基材、例如金屬構成。可用在本發(fā)明中的金屬的示例包括銅、鎳、鉑、鋁及它們的混合物和/或合金等。根據一些方案，導電多孔金屬基材包括銅。銅由于包括高于石墨的密度、低成本、高儲量以及環(huán)境影響的多個優(yōu)點而用在用于電化學電池的陽極材料中。根據一些方案，導電多孔金屬基材可以包括其他金屬，包括鐵、鎳、鉑、鋁、銀、金、鈀、銥、銠、釕、鋨、錸、鈦、鈮、鉭及它們的混合物和/或合金等。根據一些方案，所述組件除了電流收集之外可以實現插入和脫出離子(例如鋰離子)，因此能夠在電化學電池中用作電極(例如陽極)和集流體。如本文所用的，術語“集流體”指的是電化學電池的提供電連接以方便電流流動的部件。如本文所用的，術語“陽極”指的是在電化學電池中的負電極。根據一些方案，多孔金屬基材可以包括多個已經被壓實在一起或以其他方式固化的金屬納米顆粒。如本文所用的，術語“納米顆?！敝傅氖窃诩{米級測得的任何微小顆粒，包括納米球。根據一些方案，多孔金屬基材可以包括多個已經被燒結的納米顆粒。根據一些方案，納米顆?？梢酝ㄟ^固態(tài)燒結被壓縮，其中納米顆粒的粉末通過應用加熱結合在一起成塊。例如，納米顆?？梢员恢梅旁谀＞呋蚰Ｐ椭胁⒃诜茄趸詺夥罩谐惺芨邿?，其中成品組件是其內有孔的塊體。如本文所用的，術語“非氧化性氣氛”指的是包括在納米顆粒中的材料在其中不被氧化，包括惰性氣氛和還原氣氛。根據一些方案，納米顆粒的壓實在納米顆粒完全融化之前結束，由此通過在壓實的納米顆粒之間留下一些空間而在成品金屬基材中形成孔。根據一些方案，燒結溫度的范圍可以從30℃至1000℃。根據一些方案，燒結時間的范圍可以從幾分鐘至數十個小時。根據一些方案，多孔金屬基材可以是自支撐的塊體。如本文所用的，術語“自支撐的塊體”指的是在其組合到電化學電池中之前并非堆積或安裝在支架上的塊體。例如，如圖1所示，多孔金屬基材可以使用多個納米顆粒1制造，該納米顆粒被燒結成其內具有孔3的結實的塊體2。例如，孔可以由在燒結之前位于納米顆粒之間的空間形成。在非限制性的示例中，納米顆粒是銅納米顆粒。在燒結期間，銅納米顆粒在壓力下被保持在模具中并且溫度增加至低于銅納米顆粒的熔點之下的溫度，使得銅納米顆粒中的原子越過銅納米顆粒的邊界擴散以將銅納米顆粒結合從而形成多孔金屬基材。得到的孔的尺寸可以通過選擇納米顆粒或金屬顆粒前體的特定的直徑以及在燒結過程期間的操作條件(例如溫度、壓力、在模具中的停留時間)來定制。因此，可以選擇特殊的金屬納米顆粒直徑或金屬前體，從而可以制造孔尺寸分布與硬碳相似的多孔金屬基材。金屬納米顆粒尺寸的變化使得孔尺寸及其分布可以變化以獲得改進的li容量而不會發(fā)生(或減少)與硬碳相似的枝晶形成。根據一些方案，用于制造多孔金屬基材的納米顆粒可以具有納米范圍內的尺寸。例如，納米顆粒具有的直徑可以使得當納米顆粒被壓縮在一起時成品塊體包括的孔具有如在本文所公開的孔尺寸和分布。根據一些方案，多孔金屬基材可以包括具有一致尺寸的多個壓縮的納米顆粒，而根據其他方案，多孔金屬基材可以包括具有不同尺寸的多個壓縮的納米顆粒。根據一些方案，在多孔金屬基材的比容量方面，多個孔能夠實現插入和脫出離子(例如鋰離子)而不會形成枝晶。根據一些方案，多孔金屬基材可以是通過加熱或燒結金屬前體形成的金屬泡沫。金屬前體可以是金屬鹽，例如硫酸銅(ii)五水合物并且可以與例如葡聚糖凝膠的添加劑一起在爐里在空氣的存在下加熱至600℃、水合凝膠、燒掉葡萄聚糖、并且氧化金屬鹽以形成金屬氧化物單體(monolith)。得到的金屬氧化物泡沫可以被置放在爐中并且在1000℃的溫度下暴露于氫氣以將金屬氧化物泡沫轉換為金屬泡沫。根據一些方案，多孔金屬基材可以通過脫合金工藝制備。根據一些方案，多孔金屬基材可以是通過化學脫合金工藝和/或電化學脫合金工藝制備的單體的結構。例如，根據一些方案，多孔金屬基材可以利用化學脫合金工藝制備，其中至少包括第一金屬組分和第二金屬組分的金屬合金可以暴露于選擇性腐蝕的組分，使得至少第二組分從合金被濾除，由此提供包括第一組分的多孔金屬基材。例如，根據一些方案，mg-cu合金鑄塊可以被制備并隨后(例如通過高頻感應加熱)熔融，此后在輥(例如銅輥)上熔融紡絲以獲得合金絲。成品絲可以隨后暴露于hcl溶液(例如1重量％hcl水溶液)一段時間，使得mg從樣品中脫合金(或移除)。樣品可以隨后被漂洗以提供成品多孔銅基材。在另一示例中，根據一些方案，mg-cu合金薄膜可以首先被堆積在固體箔(例如銅箔)上。箔可以隨后暴露于hcl溶液(例如10mmhcl溶液和事先用n2氣體鼓泡30分鐘的去離子水)一段時間，使得mg從薄膜中脫合金(或移除)。其余的酸可以隨后(例如通過用n2鼓泡的水漂洗)從薄膜移除，以提供成品多孔銅基材。根據一些方案，自支撐的金屬基材可以包括位于無孔金屬第二層上的多孔金屬第一層。在一個示例中，根據一些方案，包含銅和錳的合金薄膜可以首先堆積在固體箔(例如銅箔)上。箔可以隨后暴露于hcl溶液(例如10mmhcl溶液和事先用n2氣體鼓泡30分鐘的去離子水)一段時間，使得錳從薄膜中脫合金(或移除)。其余的酸可以隨后(例如通過用n2鼓泡的水漂洗)從薄膜移除，以提供包括在銅薄膜上的多孔銅層的多孔金屬基材。因此，自支撐銅基材可以包括位于無孔銅層上的多孔銅層。根據一些方案，當自支撐金屬基材包括位于無孔金屬第二層上的多孔金屬第一層時，第一層和第二層可以具有相同或不同的厚度，其中厚度限定為在第一層或第二層的外表面與第一層或第二層的鄰近第二層或第一層的表面之間的間距。例如，根據一些方案，多孔金屬第一層的厚度可以小于無孔金屬第二層的厚度。根據一些方案，多孔金屬第一層的厚度可以為從約400至1000nm、可選地從約500至900nm、可選地從600至800nm、可選地約700nm，而無孔金屬第二層的厚度可以為從0.01至20μm、可選地從約5至15μm、可選地約為10μm。根據一些方案，無孔金屬第二層可以設置成其朝向包括自支撐金屬基材的電化學電池的外部。例如，在包括位于陰極與包括自支撐金屬基材的組件之間的分隔件的電化學電池中，無孔金屬第二層可以朝向電池外部地設置，而多孔金屬第一層可以設置成朝向分隔件。根據一些方案，多孔金屬基材可以使用電化學脫合金工藝制備，其中至少包括第一金屬組分和相對于第一金屬組分用作陽極的第二金屬組分的金屬合金可以暴露于電解質，使得至少第二金屬組分由于電偶腐蝕被選擇性地脫合金(或移除)，由此提供包括第一組分的多孔金屬基材。例如，根據一些方案，合金(例如cu-si合金)可以設置為在基材上的薄的薄膜。薄膜隨后可以選擇性地通過利用外部施加電壓例如使硅溶解在電解質中而被脫合金，由此提供成品多孔銅基材。根據一些方案，組件除了多孔金屬基材之外可以包括一種或多種材料。例如，根據一些方案，多孔金屬基材可以設有一種或多種含碳材料的一個或多個層。含碳材料的示例包括但不限于石墨烯、納米管、石墨烯氧化物、石墨、石墨氧化物、碳纖維、富勒烯及它們的組合。根據一些方案，含碳材料可以覆蓋多孔金屬基材的外表面的一部分或全部，其中基材的結構(例如孔尺寸)基本上保持與未覆蓋的多孔金屬基材相同。亦即，含碳材料可以設置成保持多孔金屬基材的結構。額外地或代替地，限定孔的多孔金屬基材的內部部分可以被覆蓋有含碳材料。例如，多孔金屬基材可以包括與硬碳相似的孔尺寸或孔尺寸分布，并且多孔金屬基材的限定孔的內部部分的至少一部分可以被覆蓋有含碳材料。含碳材料可以在制造多孔金屬基材之前、期間、之后設置。例如，根據一些方案，含碳材料可以被施加(例如可以覆蓋)至要用于制造多孔金屬基材的納米顆粒。代替地或額外地，含碳前體可以被施加(例如可以覆蓋)至納米顆粒，其中含碳前體隨后可以轉化為含碳材料。例如，含碳前體(例如有機材料)可以被施加至納米顆粒并隨后經由熱解分解成含碳材料。根據一些方案，含碳材料或含碳前體可以經由例如物理或化學氣相沉淀被施加。例如，要用于制造多孔金屬基材的納米顆粒或多孔金屬基材自身可以在惰性氣氛下置放在熔爐中，其中它們被加熱(例如快速升至1000℃)一段時間(例如50分鐘)并且隨后暴露于氫氣另一段時間(例如20分鐘)。含碳材料或含碳前體(例如甲烷氣體)可以隨后被引入至熔爐以提供在納米顆?；蚨嗫捉饘倩纳系暮疾牧?例如石墨烯)的覆蓋。在引入含碳材料或含碳前體之后，氫氣可以被引入并且爐可以被冷卻。對于納米顆粒，它們隨后可以被燒結以由此制造覆蓋有含碳材料的多孔金屬基材。本發(fā)明還主要涉及包括本文所描述的本發(fā)明的組件的電化學電池，例如lib。例如，如圖2a所示，lib可以包括包含非水液體或固體聚合物電解質5的電芯4，其具有溶解在其中的能夠分離成鋰離子和陰離子的鋰鹽。鋰鹽的示例包括高氯酸鋰、六氟化硼鋰以及其他能夠溶解在電解質中的鋰鹽。根據本發(fā)明的lib還可以包括用在傳統(tǒng)lib中的陰極6，其例如包括與非水電解質混合的正極活性物質并且可選地包括粘合劑和/或其他添加劑。在正極活性物質中可用的化合物的示例包括鈷酸鋰和磷酸鐵鋰、或其他現有技術中已知的化合物。根據一些方案，lib還可以包括緊鄰陰極6的外表面的集流體7和分隔件8，例如允許鋰離子穿過其通過的穿孔的或微孔的有機聚合物膜。根據一些方案，本發(fā)明的組件(自支撐多孔金屬基材)9在lib中可以用作陽極和集流體。即，根據一些方案，組件9是包括在lib中的唯一的陽極材料。根據一些方案，鋰離子可以在放電期間從組件9經由電解質5移動到陰極6，而電子或電流從組件9通過外部電路流到陰極6。根據一些方案，當lib在再充電時，鋰離子和電子可以分別沿相反的方向經由電解質5或通過外部電流10運動。根據一些方案，組件9可包括外層，其防止在電化學電池中的不利的化學相互作用，例如在多孔金屬基材與電解質之間的相互作用。例如，多孔金屬基材可以在其上包括一個或多個石墨烯的層，如圖2b所示。根據一些方案，一個或多個石墨烯的層可以通過任何在現有技術中已知的方式、例如化學氣相沉積而在多孔金屬基材上和/或多孔金屬基材中生長。本發(fā)明還涉及制造在本文所描述的組件的方法。例如，本發(fā)明的一些方案包括多個金屬納米顆粒并且使多個金屬納米顆粒在非氧化性氣氛中承受高熱以燒結納米顆粒、由此制造其中具有孔的金屬基材。多個納米顆?？梢岳缫苑勰┨峁８鶕恍┓桨?，納米顆?？梢栽诩訜嶂霸O置在模具或模型中。根據一些方案，所述組件可以在納米顆粒已經被燒結之后成形。根據一些方案，本發(fā)明涉及使用化學脫合金工藝和/或電化學脫合金工藝制造在本文中描述的組件的方法。例如，根據一些方案，多孔金屬基材可以使用化學脫合金工藝和/或電化學脫合金工藝制備，其中至少第二金屬組分可以從包括第二金屬組分和第一金屬組分的合金中移除，由此提供包括第一金屬組分的多孔金屬基材。在已經結合上面概述的示例描述了在本文中所描述的方案的同時，不管是已知的還是當前不可預見的各種替代、修改、變化、改進和/或實質等同物，對具有至少本領域普通技術的人員而言可以變得顯而易見。因此，如上所述的示例方案旨在是說明性的、而不是限制性的。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進行各種改變。因此，本發(fā)明旨在包括所有已知或后續(xù)開發(fā)的替代、修改、變化、改進和/或實質等同物。因此，權利要求并不旨在限于本文所示的方案，而是符合與權利要求的語言一致的全部范圍，其中除非特別地如此陳述，以單數形式對要素的引用不旨在表示“一個和僅一個”，而是“一個或多個”。貫穿本發(fā)明描述的各種方案的要素的所有結構和功能等同物是本領域普通技術人員已知或稍后已知的，通過引用明確地并入本文并且旨在被權利要求所涵蓋。此外，本文中公開的內容不旨在獻給公眾，無論這樣的公開是否在權利要求中明確地陳述。除非使用短語“用于......的裝置”來明確地敘述權利要求要素，否則不將該權利要求要素解釋為裝置加功能。此外，詞語“示例”在本文中用于表示“用作示例、實例或說明”。本文中描述為“示例”的任何方案不一定被解釋為相對于其他方案是優(yōu)選的或有利的。除非另有特別說明，術語“一些”是指一個或多個。諸如“a、b或c中的至少一個”、“a、b和c中的至少一個”和“a、b、c或其任何組合”的組合包括a、b和/或c的任一組合，并且可以包括多個a、多個b或多個c。具體地，諸如“a、b或c中的至少一個”、“a、b和c中的至少一個”和“a、b、c或其任何組合”可以為僅a、僅b、僅c、a和b、a和c、b和c、或a和b和c，其中任何這種組合可以包含a、b或c中的一個或多個。在此公開的任何內容都不旨在奉獻給公眾，無論這樣的公開是否在權利要求中被明確地記載。提出以下實施例以便向本領域普通技術人員提供如何制備和使用本發(fā)明的完全公開和描述，不旨在限制發(fā)明人所認為的其公開內容的范圍，它們也不旨在表示下面的實驗是所進行的全部或唯一的實驗。已經努力確保關于所使用的數字(例如量、尺寸等)的準確性，但是應該考慮一些實驗誤差和偏差。實施例進行以下研究以將根據本發(fā)明的組件與分散在銅集流體上的石墨電極進行比較。具有參考電極的電池的制備和功能如圖3所示，制造包括分散在銅集流體上的常規(guī)石墨陰極的鈕扣電池。具體地，制備具有0v-2.0v的電壓范圍并且包括celgardpp膜分隔件、1mlipf6ec-dec作為電解質、li380umt陽極和石墨陰極的鈕扣電池型號cr2332。使用具有5％粘合劑的手工印刷法制備電極。石墨電極包括以下參數：電極直徑1.4cm電極面積1.54cm2表面密度2.86mg/cm2電流密度0.143ma/cm2將紐扣電池通過三個完整的循環(huán)放電及再充電。在三個循環(huán)后，石墨電極顯示出約340mah/g的可逆容量。圖4a、圖4b、圖4c和圖4d示出了參考電極的性能特性。參考電極的性能表明電極制備過程和紐扣電池構造都正常工作。具有微孔銅電極的電池的制備和功能如圖5所示，制造包括根據本發(fā)明的組件的紐扣電池。具體地，制備具有0v-2.0v的電壓范圍并且包括celgardpp膜分隔件、1mlipf6ec-dec作為電解質、li380umt陽極和微孔銅陰極的鈕扣電池型號cr2332。不包括單獨的集流體。使用來自mti公司的銅泡沫制備微孔銅電極。銅泡沫的厚度為1.6mm，孔尺寸為約231μm。成品微孔銅電極包含以下參數：電極直徑1.4cm電極面積1.54cm2表面密度35mg/cm2電流密度0.01ma/cm2厚度：1.6mm孔尺寸約231μm(每英寸110個孔)將紐扣電池通過三個完整的循環(huán)放電及再充電。使用掃描電子顯微鏡(sem)在三個循環(huán)之前和之后比較微孔銅電極的表面，如圖6所示。具體地，圖6示出了在測試之前(圖6a)和之后(圖6b)微孔銅電極之間沒有顯著差異，證實了微孔銅材料是穩(wěn)定的并且適合用于電化學電池。然而，如圖7a和7b所示，微孔銅電極在三個放電和再充電的循環(huán)后顯示出約1mah/g的低容量。紐扣電池的附加性能特性示于圖7c和7d中。第一循環(huán)中所示的不可逆容量可能是由于sei(固體-電解質界面膜)的形成。庫侖效率非常好，表明非常良好的可逆性能。低容量可能是由于低效的孔尺寸(電極的孔尺寸太大)。具有納米孔銅電極的電池的制備和功能如圖8所示，包括根據本發(fā)明的組件的鈕扣電池由包括更小孔尺寸的多孔銅陰極制造。具體地，制備具有0v-2.0v的電壓范圍并且包括celgardpp膜分隔件、1mlipf6ec-dec作為電解質、li380umt陽極和納米孔銅陰極的紐扣電池型號cr2332。不包括單獨的集流體。使用來自吉林大學的納米孔銅材料制備納米孔銅電極。該材料具有700nm的厚度、約50nm的孔尺寸，并且使用基本上類似于本文所述的化學脫合金工藝的化學脫合金工藝制備。成品納米孔銅電極包括以下參數：電極直徑1.4cm電極面積1.54cm2表面密度0.21mg/cm2電流密度0.01ma/cm2厚度：700nm孔尺寸約50nm將紐扣電池通過三個完整的循環(huán)放電并再充電。使用掃描電子顯微鏡(sem)，在三個循環(huán)之前和之后比較納米孔銅電極的表面，如圖9所示。具體來說，圖9示出了在測試之前(圖9a)和之后(圖9b)納米孔銅電極之間沒有顯著差異，證實了納米孔銅材料是穩(wěn)定的并且適合用于電化學電池。此外，在放電或再充電的三個循環(huán)中的每一個之后測量納米孔銅電極的容量，如圖10a和10b所示。例如，如圖10所示，納米孔銅電極在三個完整循環(huán)后顯示出約23mah/g的容量，其與典型的碳納米管電極相當，并且高于三個完整循環(huán)后的微孔銅電極的容量。這也可以在圖10b中看到，其示出了第一放電11、第二放電12和第三放電13以及第一再充電14、第二再充電15和第三再充電16的納米孔銅電極的電動勢vs.容量。因此，確定納米孔銅電極適合用于電化學電池。此外，據此確定孔尺寸影響包含多孔金屬基材的組件的容量。因此，實驗確定，純多孔銅可以用作集流體和作用電極，從而消除了對單獨的集流體的需要。此外，多孔銅的分布對li存儲容量具有實質性影響。當前第1頁12