，这是向着作为清洁能源载体的 太阳能4的有前景的方法。由纳米尺度TiSiJ^复合结构提供的较好的电荷传输是纳米电 子学（nanoelectronics)和太阳能采集所期望的。因此，化学合成115;[ 2的能力是吸引人 的，因为这使得能够实现这些重要应用。然而，认为复合纳米结构的两个关键特征低维度和 复合度（complexity)所需的合成条件彼此矛盾。一维（1D)特征的生长涉及促进在一个方 向上原子或分子的添加同时抑制在所有其他方向的添加，其通常通过表面钝化以提高侧壁 沉积的能量（例如，溶液相合成）或者引入杂质以降低所选方向沉积的能量（最主要是气 相-液相-固相机制）来实现。另一方面，复合晶体结构需要在不止一个方向上受控地生 长。制作二维（2D)复合纳米结构中的挑战甚至更大，因为其需要更加严格地控制复合度以 将整体结构限制在二维内。复合纳米结构成功的化学合成主要限于三维（3D)的那些。原 则上，2D复合纳米结构不太可能生长高对称性的晶体，例如立方的，因为多个等同方向倾向 于于产生3D复合结构；或低对称性的晶体，例如三斜、单斜或三方的，其各个晶面如此不同 以致于用于复合度的同时生长极其困难。
[0034] 纳米平台的合成
[0035] 本公开的纳米平台可以通过多种方法合成。在一些实施方案中，可以利用化学气 相沉积（chemical vapor deposition，CVD)合成纳米平台。CVD法的实例包括，但不限于： 等离子增强化学气相沉积（plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)、热丝 化学气相沉积（hot filament chemical vapor deposition，HFCVD)和同步加速器福射化 学气相沉积（synchrotron radiation chemical vapor deposition, SRCVD) 〇 在一些实施 方案中，使用多种气相沉积法包括但不限于原子层沉积、化学气相沉积、脉冲激光沉积，蒸 发和溶液合成方法以及类似方法合成纳米平台。
[0036] 在一些实施方案中，提供了用于合成2D导电硅化物纳米网的方法。在一些实施方 案中，仔细控制合成前体的进料对于获得本文公开的纳米网是必要的。任一种前体进料的 不平衡或反应室中的总浓度的不平衡可导致纳米网无法生长。在一些实施方案中，仔细控 制载体气体对于获得本文所公开的纳米网是必要的，因为载体气体与两种前体反应，并且 通过提供还原环境而充当保护气体。
[0037] 在一些实施方案中，纳米网可以在没有催化剂的参与下合成。本发明公开方法的 一个重要的显著特征在于纳米管是自发形成的，不需要提供生长晶种。这消除了许多其它 纳米结构合成方法所需的限制，因此扩大了纳米结构在杂质（来自非均相生长晶种）是有 害的领域中的应用。可以使本公开的纳米结构生长在其上的衬底是通用的，只要衬底支持 合成所需的温度即可。在一些实施方案中，纳米结构生长在透明衬底上。根据本公开实施方 案制造的纳米结构可提供优越的导电性，优异的热稳定性和机械稳定性以及高的表面积。
[0038] 在一些实施方案中，在可以作为本公开的阴极的一部分的导电衬底上进行纳米网 的合成。在这种方式中，所得材料可以直接装配到硬币型电池中用于电池表征而不需要粘 合剂或其他添加剂。在一些实施方案中，在钛线圈上合成纳米网。在一些实施方案中，钛线 圈可以是钼涂覆的。其他合适的导电衬底包括，但不限于：钼涂覆或未涂覆的不锈钢或钨线 圈。
[0039] 图2示出了用于制造本公开的2D导电纳米网的方法的实施方案的CVD系统200。 CVD系统200具有自动的流量和压力控制。前体流体和载流体的流量分别通过质量流量控 制器201和202控制，并且以精确流速进料至生长（反应）室207。前体流体存储在缸204 中，并通过计量针控制阀（metered needle control valve) 203释放到载流体质量流量控 制器202。所有前体在进入反应室207之前在预混室205中混合。通过压力传感器206和 节流阀208的组合自动控制反应室207中的压力并保持大致恒定。
[0040] 在生长室207中，当前体在衬底上反应和/或分解时，可以在化学气相沉积系统 200中自发地制造本文公开的2D导电纳米网。这种自发制造通过无晶种生长发生，即2D导 电网的生长不需要生长晶种。因此，未向所得导电纳米网中引入杂质。制造方法简单，对于 接收衬底不需要复杂的预处理。生长对表面不敏感（即，不依赖衬底）。可以使本公开的纳 米结构生长在其上的衬底是通用的，只要衬底支持合成所需的温度即可。在一些实施方案 中，2D导电纳米网生长在透明衬底上。不包含惰性化学载体（载流体也参与反应）。具信由 于本文公开的2D导电纳米网的合成性质，可以开发连续合成的方法以允许卷对卷式生产。
[0041] 在一些实施方案中，2D导电纳米网是硅化钛纳米网，例如硅化钛（TiSi 2)纳米网。 以下具体描述将集中在2D硅化钛纳米网的制造上，但是应注意，也可使用本公开实施方案 的方法制造其他2D导电硅化物纳米网以及硅化物以外材料的导电纳米网，其包括，但不限 于：硅化镍、硅化铁、硅化钼、硅化铬、硅化钴、硅化钥和硅化钽。
[0042] 通过非限制性实例，为了制备2D导电硅化物纳米网，前体流体的流量为约20标准 立方厘米每分钟（seem)至约lOOsccm。在一些实施方案中，前体流体的流量为约50sccm。 在一些实施方案中，前体流体以约1. 3 X1(T6摩尔/L至约4. 2 X1(T6摩尔/L的浓度存在。在 一些实施方案中，前体流体以约2. 8± 1 X 1(T6摩尔/L的浓度存在。载流体的流量为约80标 准立方厘米每分钟（seem)至约130sccm。在一些实施方案中，载流体的流量为约lOOseem。 前体流体的流量为约1. 2SCCm至5SCCm。在一些实施方案中，前体流体的流量为约2. 5SCCm。 在一些实施方案中，前体流体以约6. 8 X 1(T7摩尔/L至约3. 2 X 1(T6摩尔/L的浓度存在。 在一些实施方案中前体流体的流量以约1. l±〇. 2X10_6mole/L的浓度的浓度存在。
[0043] 在一些实施方案中，系统200在生长过程中保持在约5托的恒定压力下。典型生 长过程中压力的变化在设定值的1%内。所有前体在被引入到反应室207中之前保持在室 温下。典型反应持续约5分钟最多至约20分钟。通过水平管式炉将反应室207加热到约 650°C至约685°C的温度。在一些实施方案中，将反应室207加热到约675°C的温度。
[0044] 在一些实施方案中，前体流体是含钛的化学物质。含有钛的化学物质的实例包括， 但不限于：来自高温（或电磁激发）金属靶的钛梁、四氯化钛（TiCl 4)和含有钛的有机金 属化合物。在一些实施方案中，前体流体是液体。在一些实施方案中，前体流体是含硅的 化学物质。含硅的化学物质的实例包括，但不限于：硅烷（SiH 4)、四氯化硅（SiCl4)、乙硅烷 (Si2H6)、其他硅烷和通过蒸发的硅梁。在一些实施方案中，载流体选自氢⑶、盐酸（HC1)、 氟化氢（HF)、氯（Cl 2)、氟（F2)和惰性流体。
[0045] 应注意，尽管之前对用于制造本公开的纳米平台的实施方案的方法的详细描述集 中于2D硅化钛（TiSi 2)纳米网的制造，但是，也可使用本公开实施方案的方法制造其他2D 导电纳米结构，例如由其他材料制成和/或具有不同结构的那些。
[0046] 活件材料
[0047] 如图1C所示，在导电硅化物纳米平台110上形成活性材料纳米颗粒120以作为离 子主体。在一些实施方案中，活性材料非限制性地具有以下特性：1)在高电势不具有与电 解液的反应性；2)与Li+的反应性；3)能够储存和释放Li+;以及4)当Li+反应时具有明确 限定的电化学势。合适的活性材料包括，但不限于：五氧化二钒、锂钴氧化物、磷酸铁锂、锂 锰氧化物、锂镍氧化物及其组合。
[0048] 在一些实施方案中，可以对活性材料纳米颗粒进行掺杂以在例如锂化和脱锂之后 为活性材料的晶体结构提供稳定性。合适的掺杂物包括，但不限于：钛、镍、钴、铁和锡。在 一些实施方案中，掺杂物是钛。
[0049] 保护涂层:
[0050] 在一些实施方案中，保护涂层沉积在纳米平台上以通过钝化纳米平台来保护纳米 平台。在一些实施方案中，该保护表面防止Li+与TiSi 2反应，否则将导致纳米结构的破坏。 在一些实施方案中，保护涂层是氧化硅。
[0051] 活件材料纳米颗粒和保护涂层的合成
[0052] 在导电纳米平台上合成活性材料的纳米颗粒。在一些实施方案中，可以将活性材 料的前体沉积在纳米平台上以在纳米平台的表面上形成涂层，并且在预定温度煅烧具有活 性材料前体的纳米平台以在纳米平台的表面上形成活性材料纳米颗粒。
[0053] 在一些实施方案中，可以根据本文描述的方法制备具有五氧化二钒的导电硅化物 纳米平台。五氧化二钒的合适前体包括，但不限于：三异丙氧基钒（V)氧化物（V0TP)、三异 丁氧基钒、三（甲氧基乙醇）钒氧化物、三正丙氧基钒氧化物或其组合。
[0054]