使用颗粒的基板涂覆的方法和实施该方法的装置与流程

本发明涉及一种可用于在真空条件下使用颗粒涂覆基板的目的的方法和装置。

背景技术：

颗粒(particle)应指具有纳米和微米范围内的粒度(粒径(particle size))的小细粒材料。这将包括大致达到几微米的粒径的粉末以及粒径在微米范围内的微粒两者。

使用颗粒处理或涂覆的表面可以从各个区部获知，并且可以具有非常不同的结构。例如，通过粉末涂覆的表面保护和表面改质是已知的。为了获得高硬度或耐磨性的表面，表面与以粉状形式施加的添加剂合金化。

为了生产锂离子电池，对于用于嵌入锂离子的电极，需要层厚度为20μm至几百微米的多孔活性材料。被用于生产燃料电池的气体扩散层(GDL)具有高且同时精细分布的气体渗透性。在此可能需要以微孔层的形式处理气体扩散层，以便增加其气体分配能力、电导率和/或防水性。

取决于待实现的表面或层厚度，将粉末施加到待处理或涂覆的表面的各种方法是已知的。经常地，通过湿化学或机械手段将粉末与粘合剂混合，并且例如通过喷涂、狭缝涂覆、丝网印刷或所谓的旋涂并且在随后的工艺中干燥来将其施加到表面。在复杂的湿化学生产工艺中的障碍是其倾向于形成气体的团聚体和内含物、涉及提供所需纯度的复杂性、所使用的干燥和溶剂以及在表面内结合的粘合剂残留物、通常地聚合物链，其不利地影响层的电气性质。

对于锂离子电池的电极，粘合剂残留物导致电极层的颗粒之间的不令人满意的高欧姆转移电阻。在用于表面改质或用于多孔活性材料的生产的诸如溅射或热蒸发的已知PVD方法中，对于层厚度和/或层结构存在限制，或者它们太低效而无法达到工业规模上所需的性能。

技术实现要素：

在各种实施例中，提供了一种方法和设备，其示例性地使能干燥涂覆。在各种实施例中(例如在涂覆时，即在涂覆期间)，不需要液体溶剂或液体粘合剂。换句话说，涂层(即层的形成)可以以干燥方式进行(即没有任何液体)。

在各种实施例中，提供了可用于该目的的工艺和设备，用于在表面上施加颗粒材料(固体颗粒)。该方法和设备应该适用于施加各种材料、包括电介质材料，并且适用于实现各种层结构、包括多孔结构。

例如，锂离子电池的阳极和阴极的活性材料可使用具有例如约30％至约40％或超过约40％的范围内的孔隙率的必要的多孔结构生产。

例如，薄膜锂离子电池的固体电解质可使用必要的不透水层生产。

例如，气体扩散层(例如微孔气体扩散层)可以是可生产的，其示例性地具有足够高的电导率(例如大于约10⁶西门子/米)和/或高疏水性(水排斥)。例如，本质上非疏水性聚合物织物或本质上非疏水性金属织物可以借由固体颗粒来涂覆。沉积在聚合物织物和/或金属织物上的固体颗粒可以提供表面功能化或表面结构化，其示例性地使能良好的电导率(例如约10⁶西门子/米)和高腐蚀保护，这导致改进的燃料电池性能(例如效率)。明显地，借由固体颗粒形成的层可以是防水的(疏水性的)，在这种情况下，滴落于固体颗粒的水使可能的腐蚀区域最小化并且不会在织物中停滞，并且因此气流或气体供应可以无中断地进行，并且示例性地非常有效地进行。明显地，这可以防止被水弄湿的表面受到破坏、例如阻碍气体流动，并且因此降低电池电压。

在各种实施例中，该方法可以包括以下步骤：将要被涂覆的基板的基板表面定位在真空中并且在其中布置有将要涂覆基板表面所用的固体颗粒的区域的方向上；并且将电子(例如，首次电子和/或二次电子)引入固体颗粒中以用于以下面这样的方式使固体颗粒静电充电，即由静电充电引起的力将固体颗粒彼此分离并且使它们在基板的基板表面的方向上加速以使用分离的固体颗粒的至少一部分涂覆基板表面。

可以借由电子源(例如从其发出)、例如首次电子源和/或二次电子源来引起将电子引入固体颗粒中。换句话说，被引入固体颗粒中的电子可能来自电子源。被引入固体颗粒中的电子可以包括首次电子和/或二次电子。

二次电子可以例如借由二次发射来提供。二次发射(形成二次电子)可以被理解为从表面或主体(也被称为二次电子源，例如固体照射目标)发射电子，由在其上入射的首次辐射(例如首次电子)触发(例如引起)。首次辐射(例如，首次电子或首次离子)可以具有比二次电子更大的动能。首次辐射(即触发二次发射的辐射)可以包括或由例如x辐射或伽玛辐射形成。

首次电子可以例如借由白炽阴极(例如电子枪)来提供。二次电子可以例如借由二次电子源来提供，例如其中使用首次电子来照射。

在电子的引入期间和/或在涂覆期间固体颗粒的温度可以小于固体颗粒的物质状态的转变温度(例如蒸发温度、熔化温度和/或升华温度)。因此，示例性地可以防止固体颗粒熔化、升华、烧结在一起或蒸发。明显地，借由电子的引入可以使固体颗粒静电充电，而不会使其温度高于蒸发温度。热能损失可能取决于固体颗粒的温度，并且可以例如在其熔化温度或升华温度下被限定。

在各种实施例中，固体颗粒可以另外地被冷却。可替代地或附加地，可以配置电子的能量(例如电能和/或动能)，即由电子引入的能量，使得在电子的引入期间和/或在涂覆期间固体颗粒的温度小于其物质状态的转变温度。例如，借由电子引入的能量可以小于来自固体颗粒的热能损失。

在本说明书的上下文中，固体颗粒可以被理解为包括或由固体形成的颗粒(即细粒)，即以物质的固态存在的材料(其中该材料可以包括多个原子和/或分子)。固体颗粒可以具有大于5nm的范围(即，粒径)，例如大于0.1nm、例如小于1mm、例如小于500μm、例如在从约10nm至约500μm的范围内、例如在从约100nm至约100μm的范围内、例如在从约200nm至约10μm的范围内、或在从约0.1μm至约1mm的范围内、例如在从约1μm至约500μm的范围内、例如在从约10μm至约250μm的范围内。示例性地，固体颗粒可以形成微粒材料或粉末。固体颗粒的范围可以是其平均范围，例如在所有固体颗粒上平均和/或针对每个固体颗粒单独平均。示例性地，单个固体颗粒的平均范围可对应于具有固体颗粒的体积的球体的直径。例如，固体颗粒可以是以粉末或微粒材料的形式。

在各种实施例中，固体颗粒可以被布置在具有容器壁的容器中(例如绝缘的或至少部分导电的容器壁，即至少部分地具有大于10⁶西门子/m的电导率的容器壁)，在这种情况下，可以经由容器壁间接地和/或直接地、例如借由首次电子和/或二次电子来引起将电子引入固体颗粒中(也被称为电子簇射(electron shower))。例如，可以由使用电子束(例如其核心)、束边缘和/或容器壁直接轰击固体颗粒来引起将电子引入固体颗粒中。

在各种实施例中，例如由离去的电子束(也被称为首次电子束)发射的电子束可以包括或由电子在束方向上的定向(例如准直)运动组成。在电子束的横截面(与射流方向成直角)中，例如在入射位置处，电子的空间分布频率(横向强度分布)大致类似于高斯分布。很明显，电子束以及其核心(入射位置处的实际焦点)具有围绕它的边缘区域(即外壳)，其也被称为束边缘。核心的横向范围可以大致为电子束的横向强度分布的半高宽度。换句话说，电子束可以具有或由核心(束核心)和壳(束壳或束边缘)形成。

如果仅电子束的一部分(例如束边缘)被用于电子的引入，则被引入固体颗粒中的能量可能小于由电子枪发射的能量。这可以使被引入固体颗粒中的能量的开环和/或闭环(反馈)控制更容易，这是因为电子枪可以例如随时间以恒定的能量操作，或者这至少务必被改变至较小程度(例如减少所需的能量提升)。

以这种方式可以实现的是例如电子借由容器壁或借由二次发射(例如借由直接靶向颗粒容器外部和/或内部的区域以生成二次电子)来分布，这减少了通过将电子引入固体颗粒中而引起的电流密度。因此，示例性地可以减少和/或防止固体颗粒的局部加热，例如作为结果引起局部熔化或烧结在一起。

在各种实施例中，该方法可以进一步包括：在将电子引入固体颗粒中期间从固体颗粒移除电子，其中该移除处于开环或闭环(反馈)控制下，例如借由控制系统。由电子的引入引起的对固体颗粒的电势进行开环或闭环(反馈)控制因此是可能的。很明显，通过电子的引入而被引入固体颗粒中的电荷的一部分可以借由电子的移除再次被移除。

在各种实施例中，控制系统可具有前馈控制路径，并且因此示例性地实现将输入参数转换为输出参数的顺序控制。可替代地，控制路径可以是闭环控制电路的一部分，使得闭环控制被实现。与纯粹的前馈控制相比，闭环控制系统对输入参数具有输出参数的连续影响，这是由闭环控制电路(反馈)引起的。在各种实施例中，可以使用闭环控制系统而不是开环控制系统。

在各种实施例中，引入例如借由控制系统可以处于开环或闭环控制下。对通过电子的引入引起的对固体颗粒的电势进行开环或闭环控制因此是可能的。

在各种实施例中，该方法可以进一步包括：在基板表面的方向上蒸发涂覆材料(换句话说，生成材料蒸气流，也被称为共蒸发)以使用涂覆材料(也被称为第二涂覆材料)的至少一部分来涂覆基板表面，其中使用涂覆材料的至少一部分涂覆基板表面和使用分离的固体颗粒的至少一部分涂覆基板表面就时间和/或空间而言重叠。明显地，可能存在涂覆材料(类似于蒸汽云)和固体颗粒(类似于颗粒云)的一部分至少部分相互渗透。因此可以在颗粒到达基板之前使用涂覆材料涂覆固体颗粒。可替代地或附加地，可以实现涂覆材料与固体颗粒的粘合和/或固体颗粒与基板的粘合。涂覆材料的蒸发可以包括热蒸发和/或溅射(也被称为阴极雾化)。

在各种实施例中，可以使用首次电子来照射涂覆材料。可选地，涂覆材料和/或附加容器可以发射被引入固体颗粒中的二次电子。

在各种实施例中，该方法可以进一步包括：在基板表面的方向上蒸发涂覆材料(共蒸发)以使用涂覆材料的至少一部分涂覆基板表面，其中使用涂覆材料的至少一部分涂覆基板表面与使用分离的固体颗粒的至少一部分涂覆基板表面就时间和/或空间而言彼此分离。因此可以在颗粒到达基板后使用涂覆材料来涂覆固体颗粒。例如，可以使用涂覆材料涂覆由固体颗粒形成的层。

在各种实施例中，涂覆材料可以包括锂-磷化合物，例如锂磷氮氧化物(LiPON)和/或锂磷氧化物(LiPO)。可选地，锂-磷化合物(例如锂磷氧化物，例如LiPO涂覆材料)可以随后、例如在涂覆之后被硝化和/或氧化，例如其暴露或已经暴露于氧气氛和/或氮气氛。例如，可以使用锂-磷化合物来涂覆固体颗粒。

在各种实施例中，该方法可以进一步包括：对基板和固体颗粒之间的电势差进行开环和/或闭环控制(例如借由开环或闭环控制系统)。如果固体颗粒被布置在容器中，则固体颗粒的电势可对应于容器的电势。例如，容器(例如绝缘容器)的电势可以大致对应于电子束源的电势或者至少在电子束源的电势的从10％至100％的范围内。例如，对基板的电势和/或固体颗粒的电势进行开环和/或闭环控制是可能的。例如，对被施加到基板的电压进行开环或闭环控制(即与电参考电势的电势差)是可能的。可替代地或附加地，对被施加到固体颗粒的电压进行开环或闭环控制(即与电参考电势的电势差)是可能的。电参考电势可以例如通过真空室来提供。可替代地，对基板和固体颗粒之间的电势差进行浮动开环或闭环控制也是可能的(即，独立于电参考电势)。

例如，电子束源的加速电压可以被理解为电子束源的电势与参考电势(也被称为地电势)的差。借由加速电压，首次电子可以在它们被引入固体颗粒之前、即在它们到达固体颗粒之前被加速。

例如，在各种实施例中，固体颗粒在它们离开该区域时具有负电荷。以这种方式，例如在导电基板或层(例如颗粒层)的情况下，借由电偏置电压(基板和固体颗粒或容器之间的电势差)，固体颗粒在基板上的受控沉积是可能的。

可选地，可以通过基板和固体颗粒之间的电势差(例如借由电偏压)来引起溅射效应，以便控制层微结构的性质，例如机械硬度、电导率、孔隙率。

在各种实施例中，该工艺可以进一步包括：控制(例如借由控制系统)远离该区域加速的固体颗粒的扩散特性。该扩散特征可以包括以下之一：主要扩散方向、与主要扩散方向的平均偏差(例如，固体颗粒扩散的空间角度)、主要扩散速度或与主要扩散速度的平均偏差。

例如，固体颗粒的初始聚焦(例如通过机械和/或电气装置初始)是可能的，例如与主要扩散方向的平均偏差减小。可替代地或附加地，例如通过改变主要扩散方向的空间分布可以发生固体颗粒的偏转。

主要扩散方向可以指随着时间的推移远离该区域加速的固体颗粒平均远离该区域(即，固体颗粒的质心)的方向。固体颗粒(例如多个固体颗粒或固体颗粒的空间分布)的质心可以被描述为由固体颗粒的质量加权的固体颗粒的位置的平均值。主要扩散速度可以指颗粒扩散(即移动)在平均(即固体颗粒的质心)上的速度。与主要参数(主要扩散速度或主要扩散方向)的平均偏差可以被认为是与由固体颗粒的质量加权的主要参数的标准偏差。

作为主要扩散方向的替代或附加，可以使用固体颗粒的主动量和/或主动能和/或其平均偏差。

在各种实施例中，涂覆的控制(例如借由控制系统)可以包括控制层性质(层微结构的性质)，例如以下性质中的至少一个：层(颗粒层)的密度、层的孔隙率、层的机械硬度、层的厚度、层的平均孔径、孔的平均密度、层的化学组成、层的电导率；层的气体渗透性；层的介电常数。例如，涂覆的控制(例如借由控制系统)可以包括以下中的至少一个：使由基板上的固体颗粒形成的层致密化；当已达到预定层厚度时停止涂覆；硬化该层。

可替代地或附加地，涂覆的控制(例如借由控制系统)可以包括在至少一个层性质(层微结构的性质)中形成梯度，例如以下层性质中的至少一个：层(颗粒层)的密度、层的孔隙率、层的机械硬度、层的厚度、层的平均孔径、孔的平均密度、层的化学组成、层的电导率；层的气体渗透性；层的介电常数。

在各种实施例中，颗粒层(也被称为层)可以包括或由固体颗粒形成。可选地，颗粒层可以包括涂覆材料，例如以涂覆固体颗粒的形式、以固体颗粒基板-化合物的形式和/或以固体颗粒-固体颗粒化合物的形式。

在各种实施例中，涂覆可以包括改变基板和/或要被涂覆的表面的电学、化学或物理性质，例如以受控方式改变它们。

例如，层的硬化(即，增加层的机械硬度)可以这样进行，即基板的电势被配置为或已经被配置为使得以小于预定的力(即，弱的)从基板或在其上形成的层脱离(移除)并被加速远离基板。因此，只有附接到基板的(在其上沉积)的固体颗粒(其已经结合到基板)和/或以不少于预定力的力在其上形成的层可以保留以形成该层。

例如，致密化可以通过以下方式进行：主要扩散速度增加，例如基板和区域(例如被布置在其中的固体颗粒或容器)之间的电势差增加。很明显，固体颗粒然后可以具有更大的动量，它们利用该动量撞击基板和/或其上形成的层。

借由涂覆形成的层可以具有大于约10nm的层厚度(即横向于基板表面的范围)，例如大于约100nm、例如大于约1μm、例如大于约10μm、例如大于约20μm(例如在从约20μm至约500μm的范围内)、例如大于约100μm、例如大于约1mm、例如大于约10mm。可替代地或附加地，该层可具有小于约1mm的厚度(层厚度)，例如小于约500μm、例如小于约100μm、例如小于约10μm、例如小于约1μm、例如小于约500nm、例如小于约250nm、例如小于约100nm、例如小于约50nm、例如小于约25nm、例如小于约10nm、例如小于约5nm、例如在从约10nm至约100nm的范围内、或者例如在从约100nm至约1μm的范围内、或者例如在从约1μm至约10μm的范围内、或者例如在从约10μm至约100μm的范围内、或者例如在从约100μm至约1mm的范围内。

在各种实施例中，容器可以使用电绝缘来定位(例如安装)，或者包括可以围绕容器内部(例如以层的形式)的电绝缘材料或由其形成。在那种情况下，可以减少或防止从容器中移除电子，这例如增加了通过电子的引入而获得的容器的电势(容器电势)。因此，示例性地可能出现更高的容器电势，这继而导致固体颗粒的更高的动能。可替代地或附加地，较高的容器电势可以促进固体颗粒的个性化和/或解聚(例如在粉末材料中)。

可替代地，在各种实施例中，容器可以借由可调电阻器(电势计)被耦接到电参考电势，例如被耦接到电接地。控制系统可以被配置为例如基于涂覆的进展和/或基于表示层性质的操纵变量来设置或调节电势计的电阻值。

在各种实施例中，基板可以使用电绝缘来定位。在那种情况下，可以减少或防止从基板移除电子。

可替选地，在各种实施例中，基板可以借由可调电阻器(电势计)被耦接到电参考电势，例如被耦接到电接地。控制系统可以被配置为例如基于涂覆的进展和/或基于表示层性质的操纵变量来设置或调节电势计的电阻值。

涂覆材料可以包括或由不同于固体颗粒的连接器材料形成。该方法可以进一步包括：形成包括或由连接器材料形成的固体颗粒-固体颗粒化合物。该层可以包括固体颗粒和固体颗粒-固体颗粒化合物。连接器材料可以被配置为与处于气态的固体颗粒发生化学反应(例如，可以形成碳化物，例如碳化钛和/或碳化硅)。

可替代地或附加地，该方法可以包括：形成包括或由连接器材料形成的基板-固体颗粒化合物。该层可以包括固体颗粒和基板-固体颗粒化合物。连接器材料可以被配置为与以气态将固体颗粒和/或基板发生化学反应。

在各种实施例中，固体颗粒可以包括活性蓄能器材料、活性太阳能电池材料、催化剂材料和/或固体电解质。

电解质可以被理解为意指在固态(固体电解质)、液态或溶解态离解成离子的材料，使得它可以在电场的影响下以定向的方式移动。活性蓄能器材料可以被理解为意指在化学反应(换句话说，将电能转化为化学能，并且反之亦然)下接受或释放电荷的材料。催化剂材料可以被理解为意指在不消耗自身的情况下通过降低化学反应的活化能来提高反应速率的材料。活性太阳能电池材料可被理解为意指将辐射能量(来自电磁辐射、例如光的能量)转化为电能的材料，并且反之亦然。

固体电解质可以包括或由例如以下之一形成：氧化钇稳定氧化锆(YSZ)、二氧化锆(ZrO₂)或氧化钇(Y₂O₃)；锂磷氮氧化物(LiPON)；诸如LiSICON(锂超离子导体)或NaSICON(钠超离子导体)之类的超离子导体；硫化玻璃。在超离子导体中，离子电导率可以大于约0.01ohm^-1cm^-1(例如在300K处)、例如大于约0.1ohm^-1cm^-1和/或用于离子运输的活化能可以小于约1电子伏特(eV)，例如小于约0.1eV。

在各种实施例中，固体颗粒可以包括或由来自以下材料的至少一种材料形成：金属；过渡金属和氧化物(例如金属氧化物或过渡金属氧化物)；电介质；聚合物(例如碳基聚合物或硅基聚合物)；氮氧化物；氮化物；碳化物；陶瓷；半金属(例如碳)；钙钛矿；玻璃或玻璃质材料(例如硫化玻璃)；半导体材料(例如硅)；半导体氧化物；半有机材料和/或有机材料(例如聚偏二氟乙烯-“PVDF”、羧甲基纤维素-“CMC”和/或羟丙基甲基纤维素-“HPMC”)。

在各种实施例中，固体颗粒可以包括锂-磷化合物，例如锂磷氮氧化物(LiPON)和/或锂磷氧化物(LiPO)。例如，锂-磷化合物、例如锂磷氧化物(例如固体LiPO颗粒)随后例如在涂覆之后可以被氧化和/或硝化，例如其被暴露于或已经暴露于氧气氛和/或氮气氛。

在各种实施例中，固体颗粒和/或涂覆材料可以包括或已经由一种或多种类型的半导体材料形成，包括：IV族半导体(例如硅或锗)、化合物半导体、例如III-V族化合物半导体(例如砷化镓)、III族半导体、V族半导体或聚合物。在几个实施例中，固体颗粒和/或涂覆材料可以由硅(掺杂或未掺杂)形成。术语“半导体材料”可以被理解为意指包括或已经由半导体基础材料(例如硅)形成的化学组成和/或在未掺杂状态下为半导体，即具有在从约10^-6西门子/米至约10⁶西门子/米的范围内的电导率。半导体材料或半导体基础材料可以包括或已经由例如元素半导体(例如硅或锗)或化合物半导体(例如碳化硅或SiGe)形成。

碳可以包括或已经由以下碳配置中的至少一种形成：石墨；无定形碳；四面体碳；类钻碳；富勒烯；钻石；碳纳米管；无定形四面体碳；和/或单晶碳，例如纳米晶体石墨。可选地，可以将氢引入碳内(即加氢的碳构造)。

在各种实施例中，固体颗粒可以具有涂层，例如金属涂层(例如，涂层可以包括或已经由锂、钛、铝和/或铂形成，例如铂涂覆的碳黑颗粒和/或钌涂覆的碳黑颗粒)或氧化物涂层(例如，涂层可以包括或已经由氧化铝、氧化硅和/或氧化钛形成)和/或半导体涂层(例如，涂层可以包括或已经由硅形成)和/或陶瓷涂层(例如涂层可以包括或已经由LiPON形成)。在各种实施例中，固体颗粒的涂层可以借由共蒸发来提供。

在各种实施例中，该方法可以进一步包括：基于被引入固体颗粒中和/或从固体颗粒移除的电子的量，使用分离的固体颗粒的至少一部分来控制(例如借由控制系统)基板表面的涂覆。例如，基于被引入固体颗粒中和/或从固体颗粒移除的电子的量，表示由沉积在基板上的固体颗粒形成的层的厚度的参数被确定。例如，该参数可以包括或已经由在基板的基板表面的方向上被加速的分离的固体颗粒的量形成。

电子的量可以限定供应给固体颗粒或从中移除的电荷。如果被供应的电荷大于被移除的电荷，则固体颗粒被静电充电。在每种情况下被引入固体颗粒中或从中移除的电子(或其电荷)的量可以限定固体颗粒的电势。固体颗粒的电势与电参考电势之间的差越大，由静电充电引起的力可能越大。电参考电势可以例如包括或已经由基板和/或室壁(例如真空室)的电势形成。

在各种实施例中，在涂覆基板表面期间，基板可与分离的固体颗粒的至少一部分一起移动。例如，基板可以以摆动或均匀的方式例如在运输方向上移动。

在各种实施例中，基板可以包括或已经由蓄能器的电极、电容器的电极、太阳能电池的电极或燃料电池的电极形成。电极可以包括或已经由例如箔或箔结构、板或板结构形成。

在各种实施例中，基板可以包括或已经由燃料电池的气体扩散层(例如微孔气体扩散层)形成。气体扩散层可以包括或已经由例如透气结构(例如微结构)形成，例如包括或已经由由多根细丝或膜构成的织物形成。细丝可以包括或已经由聚合物和/或金属形成。例如，气体扩散层可以包括或已经由金属织物和/或聚合物织物(例如，借由固体颗粒发射可以在其上形成碳黑颗粒层)形成。在那种情况下，借由固体颗粒对基板进行涂覆(即将固体颗粒沉积在基板上)可以增加基板的电气性质和疏水性，即其防水性。

在本说明书的上下文中，气体渗透性(也被称为气体渗透)可以被理解为意指描述主体或主体的一部分对气体的渗透性的度量，或者换句话说，气体每单位时间通过主体或主体的一部分渗透或迁移的量。气体渗透性可以基于具有特定压力差和处于特定温度的特定气体。气体渗透性对应于渗透系数，所述渗透系数被归一化为被气体穿透所跨越的主体的厚度，这描述了什么样的基于0℃(气体温度)和1巴(101325Pa)的气体体积可以以每单位时间在温度T下的气体的分压差而渗透(穿透)具有厚度的主体和横向于该厚度的表面(例如跨厚度)。气体扩散层的气体渗透性可以大于约150·10^-18m2s^-1帕斯卡。

在各种实施例中，基板可以包括或已经由蓄能器的电解质(例如电解质板、电解质膜或电解质箔)或燃料电池的电解质形成。

在各种实施例中，基板可以包括或已经由蓄能器的隔板或燃料电池的隔板(例如在液体电解质电池的情况下，诸如直接甲醇燃料电池)形成。隔板可以被配置为在空间上和电气上分离蓄能器的电极或燃料电池的电极(即负电极和正电极，例如阴极和阳极)。隔板可以被配置为是可离子渗透的。因此可能的是例如引起所储存的化学能转化为电能或反之亦然的离子穿透隔板。隔板可以是微孔的，在这种情况下隔板可以包括或已经由聚合物(例如塑料，例如PTFE)和/或玻璃形成。可替代地或附加地，隔板可以包括纤维，例如以非织造物的形式，例如玻璃纤维或聚乙烯纤维。

在各种实施例中，基板可以包括或已经由燃料电池的气体扩散层、电极或电解质(例如电解质板、电解质膜或电解质箔)形成。在那种情况下，固体颗粒可以例如包括催化剂材料。在那种情况下，催化剂材料可以被布置在燃料电池的电解质(例如阳极)和燃料电池的电解质之间。

在各种实施例中，固体颗粒可以被配置为使得由固体颗粒形成的层具有疏水性(防水性)、疏油性(防油性)和/或双疏性(疏液性)表面。换句话说，该层可具有排斥表面。层的表面的性质可以由其粗糙度和/或由固体颗粒的材料限定。例如，当表面具有在从约10nm至约100μm的范围内、例如在从约10μm至约20μm的范围内的粗糙度(平均粗糙度)时，可以实现疏水性表面。表面的粗糙度可以由固体颗粒的范围来限定。可替代地或附加地，粗糙度可以由沉积的气态涂覆材料的量来限定。例如，当从其气相附加地将涂覆材料沉积到层上时，表面的粗糙度可以减小(即，层可以被平滑)。可替代地，可以通过使用具有更大范围的固体颗粒来增加表面的粗糙度。

在各种实施例中，固体颗粒的范围、例如其平均范围(被平均的范围)可以大于层的预定义粗糙度。

在各种实施例中，相对于水具有大于90°的接触角的表面可以被认为是疏水性的。在各种实施例中，相对于脂肪具有大于90°的接触角的表面可以被认为是疏油性的。在各种实施例中，相对于液体具有大于90°的接触角的表面可以被认为是双疏性的。接触角可以被认为是由液滴的表面区域和与该表面区域邻接的表面区域形成的角度(被指向至液体)。

在各种实施例中，用于涂覆基板的涂覆设备可以包括以下：容器(即，颗粒容器，也被称为第一容器)，其具有用于接收固体颗粒的区域；定位设备，其用于定位基板，所述基板具有所述基板在所述区域的方向上的基板表面；至少一个电子源(例如首次电子源和/或二次电子源)，其用于将电子引入固体颗粒中；控制系统，其被配置为控制对固体颗粒的静电充电，使得由静电充电引起的力将固体颗粒彼此分离并且使它们在基板的基板表面的方向上加速以使用分离的固体颗粒的至少一部分涂覆所述基板表面。

电子源可以具有用于将电子发射到发射区域中的发射区(例如借由阴极、例如借由白炽阴极和/或场发射阴极来提供)。可选地，电子源(例如首次电子源)可以是电子束源的一部分。

二次电子源可以包括或已经由固体(也称为固体照射目标或电子目标体)形成。二次电子源的发射区域可以借由首次电子来照射以便形成二次电子(即释放这些二次电子)。

电子束源可以包括电子源和波束形成单元。波束形成单元可以包括一个电极或多个电极和/或一个线圈或多个线圈。波束形成单元可以被配置为从被发射到发射区中的电子形成束(电子束)。电子束源可以是电子束枪的一部分。电子束枪可以包括电子束源和偏转布置。偏转布置可以被配置为根据一个或多个偏转参数来偏转电子束，例如以便覆盖区域和/或容器、或另一区域和/或另一容器(也被称为附加的容器)。偏转布置可以包括至少一个电极或多个电极和/或一个线圈或多个线圈。

在各种实施例中，涂覆设备可以包括以下：真空室(也被称为真空处理室)，其中布置有多个碰撞区域；至少一个电子束源；偏转布置，其用于使至少一个电子束偏转到多个碰撞区域(电子碰撞区域)中。多个碰撞区域中的至少一个碰撞区域可以被布置在区域和/或另一区域中。可替代地或附加地，多个碰撞区域的至少一个碰撞区域可以被布置在容器上或容器外部。例如，所述至少一个碰撞区域可以具有例如在容器外部布置的二次电子源(例如圆形坯件(blank))。二次电子源可以包括或已经由例如固体照射目标形成。

在容器外部使用二次电子源和/或碰撞区域可以减少热能输入至固体颗粒和/或容器中。例如，因此可以减少热量输入至粉末材料中。这可以使能具有相对较低热稳定性的固体颗粒发射。

二次电子源、例如固体照射目标和/或容器可以例如对电子束的作用稳定，例如热稳定的(即化学稳定的，例如保持以固体形式)、高达约1500℃或更高、例如约2000℃或更高、例如约2500℃或更高。可替代地或附加地，被引入至二次电子源中的功率密度和/或电子束在至少一个碰撞区域(例如二次电子源上)中的停留时间可以通过开环和/或闭环控制来控制，使得二次电子源的温度保持低于物质状态之间的转变温度(意味着其蒸发受到阻碍)。

例如，二次电子源、例如固体照射目标可以包括或已经由金属(例如钼)形成和/或具有比固体颗粒的熔化温度大和/或比容器的熔化温度大的熔化温度，例如约1500℃或更高、例如约2000℃或更高、例如约2500℃或更高。

明显地，二次电子源可以被用于二次发射，即用于生成可以被引入固体颗粒中的二次电子，其中二次电子源例如借由首次电子被照射。明显地，二次电子可以以电子簇射的形式滴流到颗粒表面上。可替代地或附加地，二次电子源可以包括或已经由涂覆材料(共蒸发材料)形成。例如，涂覆材料可以包括或已经由钛、铝和/或碳形成。在这种情况下，例如，附加的容器可以用作二次电子源。

在各种实施例中，可以以小于约5千瓦(kW)的借由电子引入的功率提供或者已经提供由静电充电引起的力，其将固体颗粒彼此分开并且使它们在基板的基板表面的方向上加速(例如固体颗粒的集体发射)，所述借由电子引入的功率例如小于约1kW、例如小于约0.5kW、例如约0.1kW。可替代地或附加地，可以借由从约10千伏(kV)到约60kV范围内的加速电压将电子引入固体颗粒中。例如，首次电子束(在10kV和60kV之间)可能已经导致以0.1kW的功率集体发射颗粒。被引入固体颗粒中的电功率(即电子的能量)越低，被引入固体颗粒中的热能可能越低，并且因此它们被示例性地加热到较低程度。

射流越大，即到达固体颗粒表面的每单位时间的电荷数量越多，更多的固体颗粒可以被发射。例如可以借由更大的功率来提供更大的射流。这使能更快的涂覆。将电子(例如电子束)引入固体颗粒中可以例如以大于约5kW的功率引起来提供，例如大于约10kW、例如大于约30kW、例如大于约40kW、例如大于约50kW。

电子束源可以被配置为例如提供小于5kW或大于约5kW的电子束，例如大于约10kW、例如大于约30kW、例如大于约40kW、例如大于约50kW。电子束源的加速电压可以例如在从约10千伏(kV)到约60kV的范围内。

在各种实施例中，电压(例如加速电压)可以被认为是电势差(两个电势之间的差)，例如被分配给电压的电势与参考电势(例如电接地)之间的差。针对多个电压的轮廓可以基于相同的参考电势。如果电压为正的，则分配的电势大于参考电势。如果电压为负的，则分配的电势小于参考电势。电势越大，分配的电势可能越大。电压差(例如在两个元件之间)可以被认为是两个电压之间的差，当两个电压基于相同的参考电势时，该电压差对应于所分配的电势之间(例如在两个元件之间)的差(即独立于参考电势被报告)。

所使用的参考电势可以例如是电接地或另一电势，例如基板的电势。与参考电势(例如基板)相比，固体颗粒(在容器中的)或容器例如借由电子的引入可以带负电荷，使得固体颗粒在基板的方向上被加速。例如，基板和固体颗粒(在容器中的)或容器之间的电压可以小于或基本上等于加速电压。基板和固体颗粒(在容器中的)或容器之间的电压越大，固体颗粒越多和/或更快速地在基板方向上流动(固体颗粒流)。

偏转参数可以借由控制系统来提供。偏转参数可以限定例如电子束被偏转所跨越的辐射轮廓(照射轮廓)。

定位设备可以被配置为将以带状形式(例如箔)的基板和/或以板状形式(例如片或板)的基板定位，即运输到位置中。为此目的，定位设备可具有例如借由其移动基板的多个运输辊。例如，基板可以位于运输辊上(例如在板状形式基板的情况下)和/或借由运输辊(例如在带状形式基板的情况下)偏转。

可替代地或附加地，定位设备可以具有基板保持器(例如夹持器)，其例如以相对于基板保持器限定的位置、例如以悬挂方式保持基板以抵抗作用于基板上的重量。

该区域(容纳区域)可以包括或已经由例如容器中的凹部形成。另一区域(另一容纳区域)可以包括或已经由例如另一容器中的凹部形成。

在各种实施例中，电子源可以包括或已经由首次电子源和/或二次电子源形成。首次电子源可以例如借由电子束枪来提供。二次电子源可以例如借由固体照射目标、借由附加容器和/或借由涂覆材料来提供。

在各种实施例中，控制系统可以被配置为控制被引入固体颗粒中的电子的量；控制从固体颗粒中移除的电子的量；控制基板和容器之间的电势差；和/或基于被引入固体颗粒中和/或从固体颗粒移除的电子的量来控制涂覆。

控制系统可以被配置为用于对例如每单位时间被引入固体颗粒中的电子(即电荷)的量进行开环或闭环控制。换句话说，控制系统可以被配置为用于对供应给固体颗粒的电子流(即电流，例如电子束流)进行开环或闭环控制。例如，控制系统可以被配置为用于对电子束的功率进行开环或闭环控制，可以利用该电子束来照射例如固体颗粒、容器、二次电子源和/或涂覆材料。

控制系统可以被配置为用于例如对每单位时间从固体颗粒移除的电子的量进行开环或闭环控制。换句话说，控制系统可以被配置为用于对从固体颗粒移除的电子流(即电流)例如经由电势计进行开环或闭环控制。

控制系统可以被配置用于例如基于固体颗粒的电势和/或基于给定的电势差来对施加到基板的电压(即，与电参考电势的电势差)进行开环或闭环控制。可替代地或附加地，控制系统可以被配置为用于例如基于基板的电势和/或基于给定的电势差对施加到固体颗粒的电压(即，与电参考电势的电势差)进行开环或闭环控制。例如，给定的电势差可以被用作指导参数。例如，可以设置或调节供应给固体颗粒和/或从固体颗粒移除的电子的量。

在各种实施例中，容器可以具有用于冷却固体颗粒和/或容器的热交换器。热交换器可以被配置为容纳冷却介质，例如冷却液或冷却气体。热交换器可以被配置为将热能从容器和/或从固体颗粒转移到冷却介质，使得热能可以借由冷却介质来移除。借由热交换器，可以增加固体颗粒和/或容器的热能损失。

在各种实施例中，固体颗粒可以被布置在该区域中。

控制系统可以被配置为在将电子引入固体颗粒期间和/或在涂覆期间例如在闭环和/或开环控制下将固体颗粒的温度保持在固体颗粒的蒸发温度(例如熔化温度和/或升华温度)以下。

在各种实施例中，电子源可以包括或已经由二次电子源形成，在这种情况下，控制系统已经被配置为控制来自二次电子源的二次发射，其例如借由电子束来引起。

在各种实施例中，涂覆设备可以进一步包括以下：另一容器(也被称为第二容器)，在该情况下，控制系统被配置为蒸发被布置在另一容器中的涂覆材料(也被称为蒸发材料)。另一容器可以包括用于容纳涂覆材料的另一区域。可替代地或附加地，另一容器可以包括或已经由例如努森细胞(也可以被称为溢流源(effusive source))形成。

在各种实施例中，涂覆设备可以进一步包括阳极，其用于在另一容器和定位设备之间提供电场，在该情况下，控制系统还被配置为借由电场撞击等离子体。等离子体可以由例如从另一容器(即从气态涂覆材料)中蒸发出来的涂覆材料形成。例如，阳极可以使能等离子体辅助蒸发。阳极可以处于与电参考电势的电势差在约50伏至约100伏的范围内的电势。例如，可以在阳极和另一容器之间和/或在阳极和室壁之间施加从50伏到约100伏范围内的电压。

换句话说，可以在另一容器和定位设备(或者由此定位的基板)之间和/或容器和定位设备(或者由此定位的基板)之间提供等离子体，例如在远离容器加速的固体颗粒散开的扩散区域中。扩散区域可以被布置在定位设备(用于由此定位的基板)和容器之间。以这种方式可以实现的是通过等离子体移动(即飞行)的固体颗粒被化学活化，意味着其化学反应性可以增加。这促进了固体颗粒彼此之间、固体颗粒与涂覆材料和/或固体颗粒与基板的化学反应，例如将它们彼此粘合。很明显，固体颗粒的表面可以被化学活化(表面活化)。

控制系统可以被配置为在将电子引入涂覆材料期间和/或在涂覆期间、例如在闭环或开环控制下将涂覆材料的温度保持在涂覆材料的物质状态(例如，蒸发温度、熔化温度和/或升华温度)之间的转变温度以上。

在各种实施例中，涂覆材料可以被布置在另一区域中，例如一致性(coherent)涂覆材料(例如以块或杆等形式)。可替代地或附加地，微粒状涂覆材料也可以被布置在另一区域中，例如床(bed)。

在各种实施例中，另一容器和/或二次辐射源可以被布置在容器内和/或与一个或多个容器邻接。可替代地，容器可以被布置在另一容器和/或二次电子源内和/或与其邻接。以这种方式可以实现的是，例如，蒸发的涂覆材料和/或二次电子和在基板方向上加速的固体颗粒相互渗透。

在各种实施例中，定位设备可以限定运输方向；其中另一容器和容器彼此间隔在运输方向上行进的一个距离而被布置。以这种方式可以实现的是就时间和/或空间而言分离地使用固体颗粒和涂覆材料涂覆基板。可替代地或附加地，另一容器和该容器可以在横向于运输方向的方向上分离。

在各种实施例中，涂覆设备可以包括用于涂覆材料的蒸发的蒸发设备，例如热蒸发设备(例如电子束蒸发设备、激光束蒸发设备、光电弧蒸发设备和/或分子束外延设备)和/或溅射设备。

在各种实施例中，可以在基板上形成包括或已经由固体颗粒形成的层。可选地，可以在基板上形成另一层，在这种情况下，该层包括或已经由涂覆材料形成。

在各种实施例中，金属可具有大于10W/(m·K)的热导率，例如大于50W/(m·K)。

在各种实施例中，涂覆材料可以包括或已经由至少一种金属(例如镍、钛、铝、铜和/或铬)形成。用于涂覆材料的材料可以不同于用于固体颗粒的材料。

在本说明书的上下文中，金属(也被称为金属材料)可以包括(或已经由其形成)至少一种金属元素(即一种或多种金属元素)，例如来自以下元素的群组的元素：铜(Cu)、铁(Fe)、钛(Ti)、镍(Ni)、银(Ag)、铬(Cr)、铂(Pt)、金(Au)、镁(Mg)、铝(Al)、锆(Zr)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、钡(Ba)、铟(In)、钙(Ca)、铪(Hf)、钐(Sm)和/或锂(Li)。另外，金属可以包括或已经由金属化合物(例如金属间化合物或合金)形成，例如至少两种金属元素的化合物(例如来自元素群组)，例如青铜或黄铜，或者例如至少一种金属元素(例如来自元素群组)和至少一种非金属元素(例如碳)的化合物，例如钢。

在本说明书的上下文中，聚合物可以被理解为意指以聚合物形式的有机物质(即有机聚合物)，例如聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素(CMC)或羟丙基甲基纤维素(HPMC)或导电聚合物(即具有大于10⁶西门子/米的电导率)。例如，固体颗粒可以包括或已经由聚合物(例如氟基聚合物材料，例如聚四氟乙烯)形成。

例如，涂覆材料可以包括或已经由金属(例如钛)形成，并且固体颗粒可以包括或已经由过渡金属(例如碳)形成。例如在化学反应(例如形成金属碳化物)下，金属可以被沉积在固体颗粒上，这引起固体颗粒在层内粘合。

在各种实施例中，该层可以包括金属和半金属。

在各种实施例中，涂层可以被配置为使得该层在其化学组成中、例如在金属组分和/或过渡金属组分中具有梯度(组成梯度(composition gradient))。

下文描述各种实施例的进一步细节。

在各种实施例中，一种使用颗粒(固体颗粒)涂覆基板的方法可以在减压下进行并且可以包括以下方法步骤：将基板定位在颗粒涂覆材料(换句话说，包括或由多个固体颗粒形成)的储存器(reservior)上方，其在下文中被称为颗粒层，其中基板表面被涂覆成与颗粒层的自由表面相对；将电子(即，引入电子)诱导至颗粒层中以对颗粒层进行静电充电，其中，针对位于颗粒层表面中的颗粒(固体颗粒)，充电的范围使得生成超过颗粒的相应重量的库仑力，使得它们在基板方向上被发射(颗粒发射)并被沉积在涂覆区域中。发射或颗粒发射应被理解为意指固体颗粒在自身不被雾化的情况下彼此分离，并且被加速远离彼此。

在各种实施例中，可以将颗粒层(例如层状团聚体)布置在具有至少部分导电壁(即，具有大于10⁶西门子/米)的颗粒容器中，并且对颗粒层进行充电可以经由该容器壁间接进行。例如，电子可以经由容器壁间接引入固体颗粒中。可替代地或附加地，电子可以借由首次和/或二次电子被引入固体颗粒中。例如，电子可以从直接轰击、束边缘和/或容器壁被引入固体颗粒中。借由束边缘的引入例如可以这样进行，即电子束的仅一部分撞击容器壁和/或二次电子辐射源，并且电子束的其余部分(即，已经分支或保持)经过它。

在各种实施例中，在静电充电期间，可以经由低电阻导体(例如电势计)移除诱导的一部分电子(即，借由电子引入的一部分电荷，不一定是相同的电子)。

在各种实施例中，一部分电荷分可以在开环或闭环控制下被移除。

在各种实施例中，另一第二涂覆材料的补充蒸发(共蒸发)可以以下面这样的方式进行，即第二涂覆材料被沉积在与第一颗粒涂覆材料(即固体颗粒)相同的涂覆区域中，例如在基板上。

在各种实施例中，另一第二涂覆材料的补充蒸发可以下面这样的方式进行，即第二涂覆材料被沉积在与颗粒涂覆材料的第一涂覆区域邻接或部分重合的第二涂覆区域中，并且基板可以从一个涂覆区域被运输到另一中。

在各种实施例中，可以沉积颗粒过渡金属或颗粒石墨。

在各种实施例中，例如从诱导的电子的量可以确定从颗粒层发射的材料的量。

在各种实施例中，涂覆可以以连续工艺进行。

在各种实施例中，被配置为执行各种实施例中的方法的涂覆设备可以包括以下：颗粒容器，其用于保持颗粒涂覆材料的储存器，其在下文中称为颗粒层；基板保持器，其用于定位与颗粒层的自由表面相对的基板；白炽阴极，其是用于将电子诱导至颗粒层中的电子源。基板保持器可以是定位设备的一部分。

在各种实施例中，被配置为执行各种实施例中的方法的涂覆设备可以包括(具有)以下：颗粒容器，用于保持第一颗粒涂覆材料的储存器，其在下文中被称为颗粒层；基板保持器，其用于定位与颗粒层的自由表面相对的基板；以及电子源，其用于将电子诱导至颗粒层中；蒸发设备，其用于另一第二涂覆材料的蒸发，该另一第二涂覆材料具有用于保持第二涂覆材料的另一第二容器和用于其蒸发的蒸发单元，其中蒸发设备被布置为使得第二涂覆材料被沉积在与第一颗粒涂覆材料相同的涂覆区域中或者在相邻的第二涂覆区域中。

换句话说，涂覆设备可以包括两个容器(第一容器和第二容器)。可替代地，涂覆设备可以包括另一容器。

在各种实施例中，可以存在被布置在颗粒容器中的颗粒涂覆材料(即多个固体颗粒)，在下文中被称为颗粒层。

在各种实施例中，涂覆设备可以包括用于基板的运输的运输设备。

在各种实施例中，容器中的一个(即两个容器中的一个)可以被布置在(两个容器中的)另一个容器内。

在各种实施例中，在基板的运输路径的方向上观察，颗粒容器和第二容器可以彼此并排布置。

所建议的是电子被诱导至颗粒涂覆材料(包括固体颗粒，也被称为颗粒)的储存器中，其在下文中称为颗粒层，以对颗粒层进行静电充电。充电的范围使得针对颗粒层表面内的颗粒生成超过作用于颗粒上的其他力的库仑力或电场(例如固体颗粒的重量和/或将它们结合在一起的力)，使得它们被发射到被布置在颗粒层上方的基板的方向上，并被沉积在与颗粒层相对的要被涂覆的基板表面的自由表面上的涂覆区域中。

在各种实施例中，以下面这样的方式生成颗粒层的电表面电荷，即颗粒之间的静电库仑斥力比作用于该颗粒的其他力更占优势，这导致在减压下进行的固体颗粒的集体发射(颗粒发射)。在一个大大简化的假设下，颗粒的重量占主导地位，可以假定库仑斥力构成用于颗粒发射或用于颗粒错位的驱动力。在那种情况下，以下适用于相对于相同尺寸的两个相邻颗粒：

F_C≥F_G，

其中F_C表示库仑力，并且F_G表示颗粒的重量。通过简化颗粒的球形形状的假设(借由颗粒直径的值、颗粒的密度、两个相邻颗粒中的电荷的数量以及物理基值(诸如电子的电单位电荷)、电场常数和由重力引起的加速度)，考虑到电荷损失、例如作为二次电子散射的结果，可以粗略估计每个颗粒所需的电子以作为所用电子源的功率参数的基础。当超过这个数量时，在已经进行电子诱导的整个区域中，存在来自颗粒层的表面层的颗粒的脉冲状发射。同时发射的颗粒的量可以根据电表面电荷的范围和分布而变化。

经由基于集体颗粒发射开始的理论确定或测试序列，可以对静电充电的充分程度进行很好的处理。如果材料具有不同的粒径，则其在颗粒发射中的效果不显着，这是因为随后通过调节电子的量，超过储存器中的平均粒径的剩余的较大颗粒可以是可发射的。在来自颗粒层中的材料混合物的颗粒发射的情况下，根据粒径的差异，例如经由为较大颗粒选择的电子诱导或经由不同电子发射的组合，可以实现颗粒发射的充分混合。

所使用的电子源可以是已知的设备，只要它们提供必要的电子发射以从相应的材料发射颗粒。例如，白炽阴极、场发射阴极或电子束枪是可用的。后者从电子束蒸发是已知的。应该使用电子束枪来覆盖特定的束轮廓(照射轮廓)，使得同时带入颗粒云中的颗粒层的面积具有良好的可调节性并且因此对基板的可调性。也可以使用电子源以准同时方式(即，在小于约1秒、例如约0.1秒的时段内)覆盖多个储存容器，并且此外，电子的发射可以经由聚焦、电子束轮廓(照射轮廓)的几何形状和尺寸以及电功率可重复且非常精确地调整。作为节省成本的变体，白炽阴极可以采取例如线性电子源的形式，并且因此当它们跨基板的整个宽度横向于基板的运输方向延伸时，它们对于连续工艺是有利的。

通过在颗粒层表面的相同或另一区域中进行先进的电子诱导，可以连续地发射颗粒材料(颗粒发射)。例如通过储存容器的移动而具有足够颗粒储存器或颗粒材料的适当补充，因此可以在连续工艺中将灰尘施加到基板。因此，该方法可用于连续工艺中的执行，并具有为此目的而设计的连续工厂。

通过本发明的方法，可以避免使能或改善可处理性的颗粒混合物中的添加物，诸如载体、粘合剂或用于避免团块形成的添加物等。因此，团块中的材料通常可以均匀地发射而不需要进一步处理。

该方法适用于纳米范围直至毫米范围内的粒径，并且还适用于达1毫米的粒径，并且也有效地用于产生更大的层厚度。它允许在工业规模上的几百微米的层厚度，并且还可以扩展到大而连续的基板(以条形的基板)。

为了执行该方法，可以使用用于热和电子束蒸发的涂覆设备。颗粒层应当被布置在容器或坩埚中，在通常用于涂覆材料的上端处开口，并且基板应当借由基板保持器(或者如果适当的话，基板运输设备)保持相对或运输经过颗粒层。

电子束蒸发中使用的电子束枪可用作本发明方法的电子源，以便全部地或部分地覆盖和对坩埚中的颗粒层的表面充电。从所提及的蒸发方法已知的材料的补充也可以被用于以适于颗粒的方式描述的方法。例如，从下方通过坩埚底部或从上方填充坩埚，远离目前用于涂覆的表面区域。作为替代，白炽阴极可用作电子源。已经发现从其发射的电子可用于本发明的方法，并且对于充电中的可能的均匀化工艺是有利的。

例如借由电子束，取决于颗粒材料和要同时发射的表面可以直接或间接地执行充电。在直接充电的情况下，电子直接被诱导至颗粒层中。如上所述，如果合适的话，通过本征分布工艺和/或通过使用电子源(照射轮廓)可实现的轮廓，电荷分布在颗粒层表面的区域上。根据电子源的几何形状，可能存在颗粒层表面中的发射区域的不同的几何形状，并形成撞击坑(crater)。这些可以通过电子源或电子束和颗粒层的相对运动来补偿或避免，或者可以通过颗粒容器的搅动运动来消除。

由于例如使用电子束枪在颗粒储存器中局部引入的能量密度，存在相邻颗粒局部熔化的风险。由于这个原因，该实施例尤其可用于从升华材料(例如石墨)的颗粒发射，如果可以避免或足够减少融合的话，并且也适用于其他材料。

对于间接充电，在该方法的一种配置中，颗粒层被布置在具有至少部分导电壁(即，具有大于约10⁶西门子/米的电导率)的储存容器(容器)中，并且用于颗粒层的静电充电的电子经由该容器壁被诱导。储存容器的壁可以完全由导电材料(即具有大于约10⁶西门子/米的电导率)组成或具有其镶嵌物。储存容器的仅导电的(即具有大于约10⁶西门子/米的电导率)表面也是可能的。可替代地或附加地，颗粒层的静电充电可以借由二次电子和/或仅借由束边缘来进行。利用该方法的这个实施例，可以在不限制具体的电或热性质的情况下发射具有微米范围内的直至1毫米的粒径的颗粒材料，尽管涉及静电充电和其均匀化的成本和不便随着尺寸的增加而增加。

将显而易见的是，储存容器的导电部分(即，具有大于约10⁶西门子/米的电导率)具有至电子源的至少视线连接以及至颗粒层的表面的电连接。借由间接充电，由于相对较低电子密度的相对较大面积的诱导，平衡工艺是可能的，这促进了更均匀的发射。为此目的，包括储存容器的颗粒层表面的导电区域(即，具有大于约10⁶西门子/米的电导率)是有利的。

针对间接充电，例如在使用电子束枪的情况下，电子束可以在储存容器和/或二次电子束源的导电区域(即，具有大于约10⁶西门子/米的电导率)上绘制轮廓(照射轮廓)，其允许电子的最佳分配(例如借由控制系统)。例如，导电储存容器的边缘和/或二次电子束可以至少部分地(即完全地或部分地)被电子束覆盖，使得电子从容器的边缘大面积地被引入颗粒层中。

根据该方法的进一步配置，用于颗粒层的表面中的电荷分布以及因此均匀发射的可能的平衡工艺可以被辅助，其中在充电期间，诱导的负电荷的一部分经由低电阻导体(例如借由控制系统)以可控制的方式被移除；这里的术语“导体”应该以更全面的方式来理解，并且可以包括多个导体和/或测量结果和控制单元(例如传感器和控制系统)。所述导体与颗粒层的表面电接触。可替代地或附加地，导体可以与另一容器电接触。可选地，导体可以由储存容器的至少部分导电壁形成。通过使用电势计，可以在开环或闭环控制下进行电荷吸引。这是有利的，这是因为电荷的绘制影响电子源的电功率参数，并且因此这些参数应当匹配，并且电子供应和撤回之间的优化对于最佳涂覆结果是可能的。

通过颗粒发射工艺沉积在基板上的颗粒材料通过范德华力粘附在基板上并且粘附至自身。如果由施加该层辅助和/或被需要，则根据该方法的各种配置，从颗粒层中省略固体颗粒(颗粒发射)可以与蒸发结合。

通常将蒸发方法理解为意指来自物理气相沉积领域的方法，其中涂覆材料通过能量供应而蒸发并且在基板上凝结。这些包括热蒸发、电子和激光束蒸发、光电弧蒸发、溅射和分子束外延。

两种方法的结合导致混合层，其将从蒸发已知的粘合强度与由来自颗粒层的固体颗粒形成的层的性质相结合。对于补充蒸发步骤，可以使用已知可由此沉积的金属、半导体和其他材料，使得其结果是，由于要被蒸发的材料和要被发射的颗粒材料的大量选择，存在许多可用于颗粒的功能化的选择，特别是还针对锂离子电池的不同配置形式。例如，借由蒸发可以补充地沉积诸如钛、铜、铝、锰、镍、钴、铁和/或锂的金属。可替代地或附加地，借由蒸发，也可以沉积碳、半导体材料(例如硅和/或镓)和/或聚合物(例如CMC、HPMC和/或PVDF)。

以下面这样的方式执行补充蒸发，即两种材料直接在容器和基板之间、即在颗粒云和蒸气云中、或者可替代地在基板上彼此混合和/或化学反应。在第一种情况下，颗粒和蒸汽流被指向至相同的涂覆区域，使得第二补充涂覆材料在与第一颗粒涂覆材料相同的涂覆区域中被沉淀。涂覆区域通常是指其中层形成材料沉淀的基板区域，可选地由浇口(gate)界定。该方法的这种配置适用于关于基板几何形状和基板运输的任何期望的方法修改。

在基板上进行混合和/或化学反应的情况下，颗粒云和蒸汽云彼此并排生成，使得第二涂覆材料在与颗粒涂覆材料的第一涂覆区域邻接或部分重合的第二涂覆区域中沉淀。因此，包括完全和部分重叠和分离的涂覆区域之间的所有工艺配置。两种材料由于在涂覆期间将基板从一个涂覆区域运输到另一个涂覆区域中而被混合。

在各种实施例中，可以例如在大于约300mbar(毫巴)的压力下进行在基板上形成的涂层(例如在其上沉积的固体颗粒，即施加的颗粒层)的后处理，和/或使用材料(也被称为后处理材料)、例如使用粘附增强的后处理材料和/或使用封装后处理材料涂覆(例如从溶液中)在基板上形成的涂层。后处理材料可以例如具有离子导电性质。

后处理材料可以包括或已经由聚合物形成，例如当后处理材料用于增加固体颗粒在基板上的粘附(也被称为粘附增强)时或当后处理材料用于封装固体颗粒时。例如，后处理材料可以包括或已经由PVDF形成。可替代地(例如，当氟要被免除时)或附加地，后处理材料可以包括或已经由糖形成(例如，当后处理材料是水溶性的时)，例如多糖，例如纤维素。

可选地，例如当后处理材料是水溶性的时，后处理可以从溶液施加到基板(也被称为液相沉积)。水溶性(例如无氟)后处理材料可以使能生态和/或简化的后处理。液相沉积可以使能廉价的后处理。例如，液相沉积可以包括或已经由喷涂、幕涂和/或狭缝涂覆形成，例如使用可选的遮光罩。

可选地，后处理可以包括例如将基板和/或后处理材料加热到或高于后处理材料的熔化温度和/或玻璃化转变温度。例如，糖、例如HPMC可以被转化为液体或粘性(自由流动)状态，与固体颗粒接触，并且然后被固化。例如，加热可以包括将基板和/或后处理材料加热至高于约100℃的温度，例如高于约150℃、例如在从约180℃至约250℃的范围内。明显地，例如，糖可以被转化成粘性物质，其在固化状态下将固体颗粒固定在基板上(例如将它们粘合到其上)。

涂覆的后处理可以可选地在反应性气氛中(例如包括和/或由氧气和/或氮气形成)或在化学惰性气氛中引起。例如，反应性气氛可以使能后处理材料和/或固体颗粒的化学改变，例如其化学组成被改变(例如，来自反应性气氛的化学元素被结合到它们中)。

例如，示例性地，可以对在真空之外施加的颗粒层进行后处理，以实现更高的内聚和粘附要求。例如，诸如CMC(羧甲基纤维素)或HPMC(羟丙基甲基纤维素)的材料(可选地以水溶液的形式)可以在环境条件下以精细分散的形式进行喷涂施加。可选地，为了进一步增加或改变所施加的活性材料的层密度，可以引起干燥和/或压延。

通过已经提供的方法的配置变体以及均匀的化学层组成，还可生成梯度层，其中该层组成随着层厚度而变化。为此目的，至少一个涂覆部件的涂覆参数应当改变，以便在有限的基板区部中随着层厚度增加而改变混合比率。

对于所描述的方法变体，在该方法的配置中，从颗粒层发射的材料的量由诱导(即，被引入固体颗粒中)的电子的量确定。如上所述，由于引起颗粒发射的力的效应基于个别颗粒，因此在所发射的材料的量与被诱导的电荷之间存在相关性。该相关性可以被用于测量目的和/或用于开环或闭环控制，以便确定以粉尘形式或者在混合层的情况下施加的层的层厚度，从而确定在整个层中发射的材料的比例。取决于所使用的材料，可选地考虑相同时间段内以蒸发材料可实现的层厚度，可以通过合适的映射确定来确定层厚度，包括针对多孔材料，并且例如在此基础上实施开环和/或闭环控制。

在各种实施例中，每单位时间的电荷(即第一电流)可以基于被引入固体颗粒中的电子的量来确定(这可以例如在电子束蒸发中被限定)。另外，可以测量流经容器(例如坩埚)和/或从其流向电参考电势的第二电流。第一电流和第二电流之间的差表示从加速远离容器(即，被发射到扩散区域中)的固体颗粒运输的电荷的量(例如每单位时间)。很明显，因此可以确定与固体颗粒一起行进的电子的比例有多大。考虑到主要扩散方向(例如空间角度)和/或实验校准因子(例如从固体颗粒云的研究确定)的平均偏差，层厚度可以被确定(颗粒层的厚度)并且可以基于此来控制该层厚度。

可替代地或附加地，层厚度可以借由传感器(层厚度传感器)来测量。层厚度传感器可以具有例如晶体振荡器。层厚度传感器可以被布置在合适的位置处，例如在共蒸发过程中仅由在涂覆材料的微乎其微的散射蒸汽(如果有的话)进入的区域中。另外，层厚度传感器可以被配置为用于定期清洁，例如固体颗粒以例如规则间隔的时间间隔从晶体振荡器移除、例如刮掉。

除了用于从颗粒层发射颗粒的上面描述的部件之外，用于执行这些方法变体的设备的一种配置还具有用于另一第二涂覆材料的蒸发的蒸发设备。该设备部件还包括用于保持第二涂覆材料的容器和用于其蒸发的蒸发单元。如果电子源的性质允许，则可以针对该方法的两个部分使用一个电子源。包括不同类型的分离的电子源也同样可以作为替代。

为了在时间或空间中结合两种涂覆工艺，蒸发设备(材料蒸气源)相对于颗粒发射设备(颗粒云源)以下面这样的方式被布置，即第二涂覆材料被沉积在与第一颗粒涂覆材料相同的涂覆区域中或者在邻接的第二涂覆区域中。这可以通过两个材料云相对于彼此的扩散特性的受控对准来引起，例如基于基板表面通过角度布置(例如在升华涂覆材料的情况下)、可选地还使用浇口、和/或相对于彼此的空间布置来引起。

作为颗粒发射的涂覆设备和蒸发设备的两个部件的指定仅用于基于用于转换为相应材料云的方法进行区分。然而两者都是涂覆操作。

如果两种涂覆操作的连接的两种变体通过空间布置而引起，则存在涂覆设备的各种可用实施例。因此，相同的涂覆区域是可实现的，其中容器之一被布置在另一容器内。针对完全重合的两个云，一个容器的中心被布置在另一容器内是优选的。借由将内部容器放置在外部容器的边缘处，可以实现部分重叠。

例如，另一容器可以被布置在容器内或可以与容器邻接，或者该容器可以被布置或可以与另一容器邻接。两个容器(容器和另外的容器)可以针对涂覆工艺的要求和固体颗粒或涂覆材料(蒸发材料)的材料相对于彼此布置。例如，所需的蒸发区域(即另一区域的横截面积)可以大于颗粒发射区域(即该区域的横截面积)。例如，在各种实施例中，可以借由电子束枪提供几个蒸发点，或者甚至可以将多于一个的电子束枪指向蒸发材料。

在可替代的实施例中，在基板的运输路径的方向上观察，当颗粒容器和第二容器彼此并排布置时，两个云可以移开，使得在被运输时它首先穿过一个涂覆区域然后穿过另一个涂覆区域。

附图说明

参照各种配置详细阐述本发明。在对应的附图中：

图1A和图1B以侧视图和俯视图示出了用于间接诱导电荷的本发明的设备；

图2A和图2B以侧视图和俯视图示出了用于直接诱导电荷的本发明的设备；

图3A和图3B以侧视图和俯视图示出了用于在将电荷间接诱导到颗粒层中的情况下的同时颗粒发射和蒸发的本发明设备的一个实施例；

图4A和图4B以侧视图和俯视图示出了用于在将电荷间接诱导到颗粒层中的情况下的同时颗粒发射和蒸发的本发明设备的可替代的实施例；

图5A和图5B以俯视图示出了要被涂覆的表面的不同实施例中的每种情况下的一个基板；

图6A和图6B以侧视图或横截面视图示出了根据各种实施例的方法中的燃料电池的每种情况下的一个堆叠单元；

图7A和图7B以侧视图或横截面视图示出了根据各种实施例的方法中的蓄能器(accumulator)的每种情况下的一个蓄电池(accumulator cell)；

图8A以侧视图或横截面视图示出了根据各种实施例的方法中的电容器；

图8B以侧视图或横截面视图示出了根据各种实施例的方法中的涂覆设备；

图9以侧视图或横截面视图示出了根据各种实施例的方法中的涂覆设备；

图10以侧视图或横截面视图示出了根据各种实施例的方法中的涂覆设备；

图11A和图11B以侧视图或横截面视图示出了根据各种实施例的方法中的每种情况下的一种涂覆设备；

图12A和图12B以侧视图或横截面视图示出了根据各种实施例的方法中的每种情况下的一种层布置；

图13以示意性流程图示出了根据各个实施例的方法；

图14以俯视图示出了用于在将电荷直接诱导(induction)到颗粒层中的情况下的同时颗粒发射和蒸发的本发明设备的可替代的实施例；

图15示出了根据各种实施例的用于生成二次电子束(secondary electron beam)以用于经由容器边缘将电子间接引入粉末材料中的方法；

图16示出了根据各种实施例的用于生成二次电子束以用于经由分离的电子目标体将电子间接引入粉末材料中的方法；

图17示出了根据各种实施例的用于说明通过陶瓷容器的解聚的容器中的固体颗粒；并且

图18示出了根据各种实施例的激光扫描显微镜图像(LSM)中的固体颗粒层(例如致密MCMB-G15颗粒层)。

具体实施方式

根据图1A的本发明的设备示出了颗粒容器2(也被称为容器2)，其例如由石墨或金属制成，例如以冷却或非冷却形式、以移动或静态形式，具有颗粒涂覆材料5、颗粒层5的储存器。借由电子束枪4生成电子束3，其覆盖精确地至少部分覆盖颗粒容器2的上边缘的照射轮廓(irradiation figure)60a。作为电子束轮廓(照射轮廓60a)的结果，电子被转移到颗粒容器2，其导致电子流1进入颗粒层5(由箭头示出)。该电子流1导致颗粒层5上的电表面电荷，并且结果导致由颗粒云6表示的来自颗粒层5的表面层的颗粒的静电发射。在所有方法配置中，归因于高能颗粒发射可能受到每颗粒的电子数量影响，因此颗粒云6延伸直到基板7，在那里颗粒材料被沉淀。

图中的表示仅仅是设备的基本部件的示意表示，并没有提出对完整性或按比例的任何要求。例如，基板7和颗粒容器2之间的距离可能与图中明显不同。

颗粒容器经由电势计8接地，使得一些诱导的电子可以流走。将电子诱导至颗粒层5中的相关联的平衡工艺导致电表面电荷的均质化并因此还导致更大面积的更均质涂覆。

图1B示出了此操作的俯视图。

使用示出的设备，以仅10kW的电子束功率、12.5ms的施加时间和100的分流比，1.6cm³的石墨的一定量的颗粒可使用单颗粒发射脉冲进行颗粒发射，这与颗粒层表面处的有限爆炸相当。所报告的参数是本发明方法的操纵变量，以便特别借由颗粒的连续发射实现均质基板涂覆。

图2A和图2B示出了相同的设备，但具有直接电子诱导，其中电子束3直接指向颗粒层5。在这种情况下，电子流1指向容器壁，使得电荷在此也经由电势计8流走，并且平衡工艺可以如上面描述的进行。图2B示出了与电荷的间接诱导相比，颗粒层5中的不同电子流1。

根据图3A和图3B的配置与图1A和图1B的配置不同之处在于补充蒸发设备。在两个设备彼此对应的情况下，参考以上细节。蒸发设备包括第二容器10、坩埚，其保持第二涂覆材料，例如钛。使用相同的电子束枪4完成来自颗粒层的颗粒的发射和第二涂覆材料11的蒸发。可替代地，可以使用多个电子束枪4，例如针对每个容器一个电子束枪4或多个电子束枪4。

来自其的电子束3交替地指向颗粒容器2的边缘和第二涂覆材料11的表面两处，使得在其上方形成蒸汽云9，并且第二涂覆材料11在基板7上凝结。电子束4在第二涂覆材料11中在其入射点60处(在图3B中由点示出)构成小面积蒸气源。

两个云6、9形成彼此并排的涂覆区域，这在相应的云6、9与基板7之间的交线处是明显的。借由基板运输设备(未示出)在颗粒云6的方向上(由箭头示出)进一步运输的基板7在其之后立即暴露于颗粒云6，从而由两种涂覆材料形成混合层(未示出)。

与图3A和图3B的配置对比，第二容器10偏离中心地布置在颗粒容器2中。结果，在颗粒云6内形成蒸气云9，并且在相同的涂覆区域中沉积两种涂覆材料5和11。

在各种实施例中，借由将电子引入固体颗粒5中，可以引起固体颗粒5向基板7、例如向气体扩散层的转移。转移到基板7的固体颗粒5可以形成层(即涂层，也被称为颗粒层)。

示例性地，颗粒层可以提供改变基板7的物理和/或化学性质的功能涂层。

在各种实施例中，可以在基板7上提供层7，在这种情况下，该层包括多个固体颗粒5。固体颗粒5可以形成透气层，例如多孔层。在各种实施例中，该层可以具有比基板7、例如气体扩散层的电导率更大的电导率，例如大于10⁶西门子/米。可替代地或附加地，层7可以具有比基板7、例如气体扩散层的化学反应性(即反应进行的速率)更小的化学反应性。化学反应性可以例如相对于气体和/或液体、例如相对于氧气、氢气和/或水来定义。很明显，该层可以提供腐蚀保护。

在各种实施例中，该层可以是疏水性的(例如超疏水性的)和/或疏油性的(例如超疏油性的)，即具有疏水性和/或疏油性表面。例如，该层可以是双疏性的(例如超双疏性的)，即疏液性的(例如疏水性的和疏油性的)，即具有双疏性表面。

例如，该层可以包括或已经由非极性材料形成。可替代地或附加地，该层可以具有高微观粗糙度或高比表面积，其引起疏水性和/或疏油性。该层的疏水性和/或疏油性可以大于基板7、例如气体扩散层的疏水性和/或疏油性。

在各种实施例中，可以提供固体颗粒的电子束诱导(间接)分离。很明显，可以在固体颗粒5彼此的分离时发射来自颗粒层的固体颗粒5。

可选地，可以提供同时共同蒸发，其提供气态涂覆材料9。

在各种实施例中，该层可以具有拥有特定(预定义)化学/物理性质的高比表面积。

在各种实施例中，固体颗粒5可以包括或已经由疏水性(例如超疏水性)和/或疏油性(例如超疏油性)材料形成。可替代地或附加地，该层可以具有粗糙度。很明显，可以借由粗糙度提供高比表面积。

在各种实施例中，固体颗粒5可以包括或已经由聚合物(例如基于氟的聚合物材料，例如聚四氟乙烯)形成。可替代地或附加地，固体颗粒5可以包括或已经由碳形成，例如以石墨、石墨复合材料、无定形碳和/或碳复合材料的形式。

在各种实施例中，该层可以是多孔的，即具有空腔(参见图13)。例如，该层可以包括相互连接的孔的网络，使得它是透气的。例如，该层可以具有在约10％至约95％范围内的孔隙率，例如在约25％至约75％的范围内，例如大于约40％，例如大于约50％，例如大于约60％，例如大于约70％。孔隙率可以被认为是空腔体积与层的总体积之比。

在各种实施例中，该层可以具有比基板7、例如气体扩散层的硬度更大的硬度。

图5A示出了由无序且彼此粘合的多个纤维502(所谓的纸或毡，例如所谓的碳纸)构成的气体扩散层(换句话说，透气层)，并且图5B示出了由有序且彼此粘合的、例如以规则网格(被称为网孔)的多个纤维(被称为织物(weave))构成的气体扩散层。

气体扩散层可以被用于生产燃料电池。从双极板出发，气体扩散层提供反应气体的均质分布，诸如阳极侧的燃料(例如氢气或甲烷)和阴极侧的氧气或空气。很明显，气体扩散层可以具有高的气体渗透性，例如相对于反应气体，例如氢气和/或氧气。

在各种实施例中，固体颗粒可以被配置为使得由固体颗粒形成的颗粒层具有疏水性、疏油性和/或双疏性表面。

在各种实施例中，可以以下面这样的方式使用固体颗粒涂覆气体扩散层，即具有足够高的电导率(例如大于约10⁶西门子/米)和/或高疏水性(水排斥)。例如，可以借由固体颗粒来涂覆本质上非疏水性聚合物织物或本质上非疏水性金属织物。沉积在聚合物织物和/或金属织物上的固体颗粒可以提供表面功能化或表面结构化，其示例性地使能良好的电导率(例如大于约10⁶西门子/米)和高腐蚀保护。为此目的，固体颗粒可以是导电的(即，具有大于10⁶西门子/米的电导率)。

很明显，颗粒层可以是防水的(疏水性的)，在这种情况下，滴落于颗粒层的水使可能的腐蚀区域最小化并且不会在织物内停滞，使得气流或气流供应可以无中断地和/或有效地进行。很明显，可以防止被水弄湿的表面受到破坏、例如阻碍气流，并由此降低电池电压。

图6A示出了燃料电池的堆叠单元并阐明了燃料电池的示意性构造，并且图6B示出了堆叠单元的细节，其中燃料电池可以包括图6A中示出的一个或多个堆叠单元。气态燃料602(例如氢气)可以在氧化侧通过气体扩散层608(GDL)、例如通过含石墨的导电纸(即，具有大于约10⁶西门子/米的电导率)被引导至阳极612，而氧气604可以借由另一GDL 608以细分的形式到达阴极616。

为此目的，双极板600、例如不锈钢板600可以在涂覆工艺之前被机械压印(emboss)以用于燃料电池，这可以在双极板中产生典型的气体管道，如图6A中示出的。

在各种实施例中，在燃料电池中有效的电荷618的分离可以借由双极板600通过电解质膜614(膜电子组件：MEA)、阳极612(或阴极616)和GDL 608分接或接触连接，使得燃料电池的堆叠单元可以具有低内阻和高电功率产量。

在各种实施例中，可以使用固体颗粒来涂覆堆叠单元的各个部分，这可以引起电池效率的提高。

在各种实施例中，固体颗粒可以包括或已经由催化剂材料形成。在那种情况下，基板可以包括或已经由电极612、616(例如阳极612和/或阴极616)、电解质614(例如以板、膜或箔的形式)和/或气体扩散层608形成。在那种情况下，固体颗粒可以被用于在包括固体颗粒的基板上沉积催化剂层。催化剂层可以促进反应气体的化学反应和/或引起反应气体的分裂。

可替代地或附加地，固体颗粒可以包括或已经由电解质614(例如固体电解质)形成。在那种情况下，基板可以包括或已经由电极612、616(例如阳极612和/或阴极616)和/或气体扩散层608形成。在那种情况下，固体颗粒可以被用于沉积包括固体颗粒的基板上的电解质层。

可替代地或附加地，固体颗粒和涂层可以被配置为使得可以形成疏水性、疏油性和/或双疏性层。在那种情况下，基板可以包括或已经由电极612、616(例如阳极612和/或阴极616)和/或气体扩散层608形成。在这种情况下，固体颗粒可以被用于沉积包括固体颗粒的基板上的疏水性、疏油性和/或双疏性层。

作为电解质614的替代或附加，燃料电池可具有在阳极612和阴极616之间的隔板(separator)618。在那种情况下，作为电解质的替代或附加，基板可具有隔板618，例如以片、箔或非织造物的形式。

图7A以示意性侧视图或示意性横截面视图示出了各种实施例中的蓄能器的蓄电池。蓄能器可以包括或已经由一个蓄电池或多个蓄电池形成。

在各种实施例中，蓄电池可具有拥有第一化学势的第一电极1012。

根据生产步骤，第一电极1012可以具有各种部件和/或材料。第一电极1012可具有电流收集器结构302、例如导电箔(即，具有大于约10⁶西门子/米的电导率)、箔结构或板。电流收集器结构302可以具有小于100μm的厚度，例如小于约50μm，例如小于约20μm，例如小于约10μm，例如小于约5μm，例如在从约10μm至约30μm的范围内。

可替代地或附加地，在各种实施例中，第一电极1012可以包括活性材料1012a，其包括或已经由例如固体颗粒形成。第一电极1012的活性材料1012a可以导电方式(即，具有大于约10⁶西门子/米的电导率)连接到电流收集器结构302，在这种情况下，第一电极1012的活性材料1012a提供(例如限定)第一电极1012的第一化学势。

第一电极1012的活性材料1012a或其固体颗粒可以(例如用于阴极的形成)包括或已经由例如磷酸铁锂(LFPO)形成(例如在磷酸铁锂蓄电池中)，可以包括或已经由锂锰氧化物(LMO)形成(例如，在锂锰氧化物蓄电池中)，或可以包括或已经由五氧化二钒(钒(V)氧化物或V₂O₅)形成(例如，在钛酸锂蓄电池中)，或可以包括或已经由硼酸锂(例如LiBO₂)形成，或者可以(例如，用于阳极的形成)包括或已经由钛酸锂(LTO)形成(例如在钛酸锂蓄电池中)。对于锂离子蓄能器，活性材料1012a也可以被称为活性锂化合物材料1012a。

为了形成阳极，第一电极1012的活性材料1012a或其固体颗粒可以包括或已经由例如半导体材料(例如硅)或碳-硅复合材料形成，所述半导体材料例如具有小于约500nm、例如小于约150nm的粒径。

为了形成阳极(例如锂阳极)，第一电极1012的活性材料1012a或其固体颗粒可以包括或已经由例如纯金属锂形成。

另外，蓄电池可具有拥有化学势的第二电极1022。

另外，蓄电池可以具有围绕第一电极1012和第二电极1022的封装1030。

例如当蓄电池正在充电或充电时，可以在第一电极1012和第二电极1022之间形成电压，并且这大致对应于第一化学势和第二化学势之间的差值。

电流收集器结构302可以示例性地用作用于分接电荷的电流收集器或电流导体，其由第一电极1012和第二电极1022之间的离子交换引起，例如当蓄电池电池正在放电时。在第一电极1012和第二电极1022之间移动的离子(离子交换)可以引起所存储的化学能转换为电能(例如当蓄电池充电时)，在这种情况下，电能提供电在触点(contact)1012k、1022k处的电压。

在各种实施例中，可以提供大于约1.2伏特(V)的电压，例如大于约4V。例如借由包括钛酸锂的电极(例如作为阳极的一部分)获得大于约4V的电压。

在各种实施例中，第一电极1012的电流收集器结构302可以包括例如使用包括或已经由碳形成的固体颗粒在两侧上涂覆的金属箔。

可替代地或附加地，活性材料可以以固体颗粒的形式被施加到电流收集器结构302，例如如上面描述的那样。

图7B以示意性侧视图或示意性横截面视图示出了根据各种实施例的工艺中的蓄电池。

在各种实施例中，第二电极1022可以与第一电极1012类似地配置有活性材料1012b而不是第一电极1012的活性材料1012a。

根据生产步骤，第二电极1022可以具有各种部件和/或材料。第二电极1022可以具有电流收集器结构304，例如导电箔、箔结构或板。例如，电流收集器结构304可以具有小于100μm的厚度，例如小于约50μm，例如小于约20μm，例如小于约10μm，例如小于约5μm，例如在从约10μm至约30μm的范围内。

可替代地或附加地，第一电极1012可以包括活性材料1022a，其在各种实施例中包括或已经由例如固体颗粒形成。活性材料1022a可以导电方式(即，具有大于约10⁶西门子/米的电导率)连接到电流收集器结构304，在这种情况下，第二电极1022的活性材料1022a提供(例如限定)第二电极1022的第二化学势。

第二电极1022的活性材料1022a(例如阳极)或固体颗粒可以不同于第一电极1012的活性材料1012a。第二电极1022的活性材料1022a可以包括或已经由例如石墨(或另一种构造的碳)形成，可以包括或已经由纳米晶体和/或非晶硅形成，可以包括或已经由钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)形成，或者可以包括或已经由二氧化锡(SnO₂)形成。

在各种实施例中，第二电极1022的电流收集器结构304可以具有涂覆在两侧上的金属箔，例如具有包括碳或已经由碳形成的固体颗粒。

另外，蓄电池可以具有第一触点1012k，其形成与第一电极1012的接触，并且使用电传导连接至例如第一电极1012的电流收集器结构302。第一触点1012k可以具有暴露的表面。

另外，蓄电池可以具有第二触点1022k，其形成与第二电极1022的接触，并且使用电传导连接至例如第二电极1022的电流收集器结构302。第二触点1022k可以具有暴露的表面。

例如当蓄电池充电时，可以在第一触点1012k和第二触点1022k之间形成电压，并且大致对应于第二化学势的第一化学势之间的差值。

可选地，蓄电池可以具有隔板1040。隔板1040可以使第一电极1012和第二电极1022、换句话说负电极和正电极(即阴极和阳极)在空间上和电气上彼此分离。然而，隔板1040可以对在第一电极1012和第二电极1022之间移动的离子是可渗透的。在第一电极1012和第二电极1022之间移动的离子可以引起所存储的电能转换(例如，当蓄电池充电时)为电能，在这种情况下，电能在触点1012k、1022k处提供电压。隔板1040可以包括或已经由微孔塑料形成，和/或隔板1040可以包括或已经由由玻璃纤维或聚乙烯构成的非织造物形成。

在各种实施例中，隔板1040可以包括或已经由固体颗粒层形成，如本文所述的。

在各种实施例中，箔结构可以包括由至少一种塑料和至少一种金属构成的层压件。例如，箔结构可以包括或已经由使用固体颗粒(其包括或已经由金属形成)涂覆(例如在一侧或两侧上)的聚合物薄膜形成(金属涂覆的聚合物薄膜)。

在各种实施例中，一种方法可以包括以下步骤：将包括或已经由活性材料(也可以被称为电极材料)形成的固体颗粒、包括或已经由金属形成的固体颗粒和/或包括或已经由碳形成的固体颗粒施加到基板(例如电流收集器结构302、304)，以用于形成具有第一化学势的第一电极；将第一电极接合到第二电极，其中第二电极具有第二化学势；封装第一电极和第二电极。

在各种实施例中，该方法可以进一步包括：形成用于第一电极1012的电流收集器结构302的接触连接的触点1012k。换句话说，触点1012k可以形成与第一电极1012的电流收集器结构302的接触。可选地，该方法可以进一步包括：形成用于与第二电极1022的接触连接的另一触点1022k。

在各种实施例中，该方法还可以包括：在第一电极和第二电极之间形成电解质1032，用于在第一电极和第二电极之间提供离子交换连接。电解质1032可以包括以下中的至少一种：盐(诸如LiPF₆(六氟磷酸锂)、LiBF₄(四氟硼酸锂))、无水非质子溶剂(例如碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯等)、LiBOB(双(草酸)硼酸锂)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、Li₃PO₄N磷酸锂氮化物。

可替代地或附加地，电解质1032可以包括或已经由以固体颗粒的形式的固体电解质形成。固体电解质或固体颗粒可以包括或已经由有机聚合物形成，例如，聚3,4-乙基二氧噻吩(PEDOT)和/或聚吡咯(PPy)、四氰基对苯醌二甲烷(TCNQ)的有机盐和/或有机氧化物(例如二氧化锰MnO₂)。

第二电极1022可以与第一电极1012类似地形成。在那种情况下，另一触点可以形成与第二电极1022的电流收集器结构304的接触。

在各种实施例中，固体颗粒可以包括或已经由催化剂材料形成。在那种情况下，基板7可以包括或已经由电子1012、1022(例如其电流收集器结构302、304)、电解质1032(例如以板、膜或箔的形式)和/或隔板1040形成。在那种情况下，固体颗粒可以被用于在基板上沉积包括固体颗粒的催化剂层。

可替代地或附加地，固体颗粒可以包括或已经由电解质1032(例如固体电解质1032)形成。在那种情况下，基板7可以包括或已经由电极1012、1222(例如其电流收集器结构302、304)和/或隔板1040形成。在那种情况下，固体颗粒可以被用于在基板上沉积包括固体颗粒的电解质层。

在各种实施例中，固体颗粒可以包括或已经由活性材料(活性蓄能器材料)形成。在那种情况下，基板可以包括或已经由电极1012、1222(例如其电流收集器结构302、304)、电解质1032(例如以板、膜或箔的形式)和/或隔板1040形成。在那种情况下，固体颗粒可以被用于在基板上沉积包括固体颗粒的活性材料层。

图8A以示意性侧视图示出了各种实施例中的电容器。

电容器可以具有第一电极1112和第二电极1122。另外，电容器可以包括被布置在第一电极1112和第二电极1122之间的电解质1032。另外，电容器可以包括被布置在第一电极1112和电解质1032之间的第一电介质1112d。另外，电容器可以具有被布置在第二电极1122和电解质1032之间的第二电介质1122d。

在各种实施例中，固体颗粒可以包括或已经由电介质形成。在那种情况下，基板7可以包括电极1112、1122或电解质1032(例如以板、膜或箔的形式)。在那种情况下，固体颗粒可以被用于在基板7上沉积包括固体颗粒的介电层，例如以形成第一电介质1112d和/或第二电介质1122d。

可替代地或附加地，固体颗粒可以包括或已经由电解质(固体电解质)形成。在那种情况下，基板7可以包括或已经由电极1112、1122或电介质1112d、1122d(例如以板、膜或箔的形式)形成。在那种情况下，固体颗粒可以被用于在基板7上沉积包括固体颗粒的电解质层，例如以形成电解质1032。

可替代地或附加地，固体颗粒可以包括或已经由金属形成。在那种情况下，基板7可以包括或已经由电极1112、1122或电介质1112d、1122d(例如以板、膜或箔的形式)形成。在那种情况下，固体颗粒可以被用于在基板7上沉积包括固体颗粒的多孔金属层，例如以用于增加电极1112、1122的表面积。例如，电极1112、1122的表面积可以借由固体颗粒增加，使得电容器是超级电容器。例如，超级电容器可以包括电极1112、1122，其具有比具有电极1112、1122的范围的平面的表面积大约10000倍、例如大约100000倍的表面积。

图8B以示意性侧视图示出了各种实施例中的涂覆布置。

在各种实施例中，涂覆布置可以包括真空室802，真空室802可以被配置为生成真空。

为此目的，真空室802可以被耦接到泵系统804(具有至少一个高真空泵)，使得可以在真空室802内提供真空(即，小于0.3巴的压力)和/或在从约10^-3毫巴至约10^-7毫巴的范围内的压力(换句话说，高真空)或低于高真空、例如低于约10^-7毫巴(换句话说，超高真空)的压力。

另外，真空室802可以被配置为使得真空室802内的环境条件(工艺条件)(例如压力、温度、气体组成等)例如在涂覆期间可以被设置或调节。为此目的，例如，真空室802可以被配置为气密、防尘和/或真空密封。例如，真空室802可以借由气体供应来供应有气体以在真空室802中形成工艺气氛。

涂覆区域803可以被布置在真空室802内。此外，用于生成固体颗粒的材料流(例如质量流量或体积流量)到涂覆区域803中的涂敷设备306可以被布置在真空室802内，意味着所述涂覆设备306可以将固体颗粒发射到涂覆区域803中。涂敷设备306可以以下面这样的方式生成固体颗粒的材料流，即它可以扩散到涂覆区域803中。换句话说，由涂覆设备306提供的固体颗粒可以流入涂覆区域803中。

此外，涂覆布置可以包括退绕辊502a，用于退绕被引入涂覆区域803中(例如被引入真空室802中)的基板7，例如箔结构。另外，涂覆布置可以包括用于卷绕从涂覆区域803排出的基板7的卷绕辊502b。

另外，涂覆布置可以具有多个运输辊508，其限定运输路径，基板7沿着该运输路径在退绕辊502a和卷绕辊502b之间通过涂覆区域803被运输。

另外，涂覆布置可以包括驱动系统518，该驱动系统518至少被耦接至多个运输辊508中的一些、至退绕辊502a和至卷绕辊502b。例如，驱动系统518可借由链条、驱动带或齿轮被耦接至辊508、502a、502b(即，多个运输辊508中的大多数的每个运输辊、退绕辊502a和卷绕辊502b)。

在各种实施例中，多个运输辊508可以具有至少一个偏转辊，其用于横向于运输辊的旋转轴线偏转运输路径。

另外，至少多个运输辊508可以具有至少一个舒展辊，其用于沿着舒展辊的旋转轴线使基板7拉紧(tensioning)。舒展辊可以在其外表面上具有例如螺旋形轮廓或稍微弯曲，使得穿过它的基板7被向外拉紧。因此可以抑制基板7中的褶皱形成。

在各种实施例中，涂覆布置可以可选地具有一个或多个蚀刻设备806，利用该蚀刻设备移除基板7的表面层。很明显，因此可以蚀刻基板7的表面。一个或多个蚀刻气体设备806可以包括或已经由一个或多个离子束源、一个或多个等离子体源和/或一个或多个蚀刻气体源形成。

在各种实施例中，多个运输辊可以被布置在真空室802内。可替代地，至少退绕辊502a和/或卷绕辊502b可以被布置在真空室802的外部。例如，真空室802可以具有通过其可以运输基板7的入口区域和/或出口区域。例如，入口区域和/或出口区域可以已经被耦接至(为了真空目的)另一室，例如预真空室或真空室，其一起可以是涂覆布置的一部分。

图9以示意性侧视图示出了各个实施例中的涂覆布置。

在各种实施例中，涂覆布置可以包括真空室802或真空处理室802，其中布置有多个碰撞区域108a、108b。另外，涂覆布置可以包括至少一个电子束源104(例如一个电子束源或者例如多个电子束源)。为此目的，电子束源104可以以高功率模式操作，其中它提供大于10kW的电子束114a、114b。

可以存在被布置在碰撞区域108a、108b中的至少一个中的固体颗粒。

另外，涂覆布置可以包括可以被耦接到电子束源104的偏转布置106。电子束源104和偏转布置106可以被配置为使得电子束114a、114b可以被偏转到真空室内的各个区域108a、108b(碰撞区域)中。

另外，涂覆布置可以包括被耦接到电子束源104的控制系统116。控制系统116可以被配置为确定和处理测量结果(例如来自传感器)，例如，在于控制系统116基于测量结果生成表示测量结果的数据(测量结果数据)。

在各种实施例中，可以在真空室802中提供处于高真空或超高真空范围内的真空112b。

在各种实施例中，电子束源104可包括用于提供大量电子的电子源(例如六硼化镧阴极或六硼化铈阴极，或者另一白炽阴极、例如钨阴极，或者场发射阴极)以及用于捆绑和/或加速所生成的电子以形成电子束的波束形成单元(例如具有电和/或磁透镜、阳极和栅格等)。

另外，偏转布置106可以包括具有用于磁场的生成(用于电子束的偏转)的一个或多个线圈的偏转布置，并且可以另外包括计算机辅助或基于计算机的束引导系统，在这种情况下计算机辅助或基于计算机的束引导系统可以提供例如用于电子束的偏转的偏转布置的偏转信号，使得借由偏转布置，电子束可以在真空室802中对应地偏转。例如，电子束可以在方向101上或者在横向于与方向103成直角的方向101的方向上偏转，典型地被称为x-y偏转，其中方向103表示笛卡尔坐标系的z方向。

偏转信号可以基于偏转参数来提供。偏转参数可以由控制系统116提供。

如可以看到的那样，电子束可以借由偏转布置106基于电压和/或电流而偏转，其中偏转信号例如可以与偏转参数集合(例如多个偏转参数)相关。

可替代地或附加地，控制系统116可以提供功率参数，在该功率参数的基础上可以在闭环和/或开环控制下控制电子束的电功率。可以提供用于固体颗粒的照射的功率参数，使得电子束的电功率小于来自固体颗粒的热功率损失。因此可以防止固体颗粒的过度加热和熔化、升华和/或烧结在一起。可替代地或附加地，可以提供用于涂覆材料的照射的功率参数，使得电子束的电功率大于来自涂覆材料的热功率损失。以这种方式可以实现的是涂覆材料可以被熔化和蒸发。

电子束的电功率越大，涂覆率可能越大。例如，对于低涂覆率，可以提供具有在约5kW至约10kW范围内的电功率的电子束。可替代地，对于高涂覆率，可以提供具有在约100kW至约1000kW范围内的电功率的电子束。

为此目的，涂覆布置或电子束枪可以具有被耦接到电子束源116k的能量供应器(energy supply)126。能量供应器可以向电子束源供应电能。例如，能量供应器可以被配置为提供几安培(A)的电流并且向电子束源或电子源供应以下大小的电流，例如大于约0.1A、例如大于约0.5A、例如大于约1A、例如大于约2A、例如大于约5A、例如大于约10A、例如大于约20A、例如在从约10A到约25A的范围内。

可替代地或附加地，能量供应器126可以被配置为提供几千V(伏特)(即，在kV范围内)的电压(加速电压)，并且向电子束源或波束形成单元供应以下大小的电压以用于电子的加速，例如大于约5kV、例如大于约10kV、例如大于约20kV、例如大于约30kV、例如大于约40kV、例如大于约50kV、例如在从约25kV至约60kV的范围内。

由能量供应器126提供的电流和/或电压可以限定能量供应器126供应给电子束源104或由电子束源104接受的电功率。例如，能量供应器126可以被配置为提供kW(千瓦)范围内的电功率并且向电子束源104供应以下大小的电功率，例如大于约0.1kW、例如大于约1kW、例如大于约5kW、例如大于约10kW、例如大于约50kW、例如大于约100kW、例如大于约200kW、例如大于约300kW、例如大于约400kW、例如大于约500kW、例如大于约600kW、例如大于约700kW、例如大于约800kW、例如在从约500kW到约1000kW的范围内。

换句话说，电子束源104可以将由能量供应器126提供的电功率(或其至少一部分)转换成电子束114a、114b，其然后具有对应的电功率。电子束114a、114b的电功率可以由电子束在特定时间段内在特定距离内运输的电荷来限定。换句话说，电子束的电功率可能已经由形成电子束的其速度和电子量来限定。每单位时间由电子束运输的电子的量可以限定电子束114a、114b的电流，即电子束电流。电子束电流可以大于约0.01A，例如大于约0.1A、例如大于约0.5A、例如大于约1A、例如大于约2A、例如大于约5A、例如大于约10A、例如大于约20A、例如在从约10A至约25A的范围内。

例如，约5kW的电功率和50kV的电压导致0.1A的电子束电流。

在各种实施例中，电子源104可包括加热阴极的阴极加热器，例如电阻式阴极加热器或束式阴极加热器(例如电子束阴极加热器)。束式阴极加热器可以被配置为例如生成辐射，例如电子束，其被供应给阴极并加热阴极(换句话说，阴极借由电子束阴极加热来照射)。借由加热，阴极可以发射被称为热电子的电子。由阴极发射的电子越多，电子束电流并且因此由电子形成的电子束114a、114b的电功率(例如借由波束形成单元)就可能越大。

在电子束阴极加热的情况下，借由来自被加速到阴极的电子的能量，即借由被指向至阴极的电子使用其被加速的电压，能量可以被供应给阴极(例如块阴极)。为此目的，可以施加约1000V的热加热细丝(加热以用于生成热电子)与阴极之间的电压。

图10以示意性横截面视图或示意性侧视图示出了各种实施例中的涂覆布置。

在各种实施例中，涂覆布置可以包括多个电子束源104a、104b、104c和多个偏转布置106a、106b、106c，其中多个偏转布置106a、106b、106c中的每个偏转布置被耦接到多个电子束源104a、104b、104c中的一个电子束源。

在各种实施例中，控制系统116可以被配置为调整偏转参数，利用该偏转参数，多个偏转布置106a、106b、106c中的每个偏转布置偏转由多个电子束源104a、104b的对应电子束源生成的电子束。

另外，涂覆布置可以包括两个容器2、10(至少一个第一容器2和至少一个第二容器10)，其被配置为将目标材料(target material)保持在多个目标区域的碰撞区域108a、108b中。例如，两个容器2、10中的每个可以采取被配置为容纳涂覆材料的坩埚的形式(未示出)。例如，第一容器2可以被布置在第一碰撞区域108a中，并且第二容器10可以被布置在第二碰撞区域108b中。

可替代地，第二容器10也可以采取用于保持涂覆材料的保持器的形式，例如在当涂覆材料采取杆的形式时。

图11A以示意性横截面视图或示意性侧视图示出了各种实施例中的涂覆布置。

在各种实施例中，可以借由第一电子束枪604a(具有第一电子束源和第一偏转布置)来生成第一电子束114a。借由第一电子束114a，多个固体颗粒5(也被称为第一涂覆材料)可以在包括第一涂覆材料的第一容器2中被照射。以这种方式，固体颗粒5可以被转化为远离第一容器2扩散到第一扩散区域(spread region)611中的颗粒云6。

颗粒云或固体颗粒可以(通过第一扩散区域611)被带到其上可以沉积来自颗粒云的固体颗粒的基板7并且在基板7上形成第一层。

在各种实施例中，第二电子束114b可以借由第二电子束枪604b(具有第二电子束源和第二偏转布置)来生成。可替代地，第二电子束114b可以由第一电子束枪604a例如通过对应的偏转参数或偏转参数集合来生成。

借由第二电子束114b，可以在第二容器10中照射蒸发材料11(也被称为第二涂覆材料)，借由其可以将蒸发材料11转化为气态(即可以被蒸发或升华)。例如，蒸发材料11可以借由第二电子束114b加热(和熔化)。转化为气态的蒸发材料11可以形成可以在第二扩散区域613中散开的材料蒸气9。

材料蒸气9可以(通过第二扩散区域613)被带到其上可以沉积材料蒸气9的基板7并且在基板7上形成第二层。

在各种实施例中，颗粒云6和材料蒸气9可以同时形成，使得它们彼此混合和/或彼此反应并一起在基板7上形成层。

在各种实施例中，从基板7到两个容器2、10的距离可以在从约0.2m到约2m的范围内，例如在从约0.2m到约1.6m的范围内、例如在范围从约0.4m到约0.8m的范围内。例如，从基板7到两个容器2、10的距离例如针对经过基板7的线性(直线)轨迹可以具有在从约0.6m到约1.6m的范围内的值。例如，从基板7到两个容器2、10的距离例如针对基板下面的轨迹(参见图11B)可以具有在从约0.5m到约1.8m的范围内的值。

在各种实施例中，涂覆布置的一个或每个电子束枪604a、604b可以采取所谓的轴向枪的形式。

图11B以示意性横截面视图或示意性侧视图示出了各种实施例中的涂覆布置，例如图11A中以详细视图示出的涂覆布置或本文描述的另一种涂覆布置。

在各种实施例中，由第一电子束源104a生成的第一电子束114a可以借由第一偏转布置106a偏转。因此，第一电子束114a可以由目标材料5、11(例如固体颗粒5和/或蒸发材料11)引导。

例如，可以借由第一电子束114a例如根据第一照射轮廓60a(参见图1B和图2B)扫描固体颗粒5。第一照射轮廓60a可以以固体颗粒5可以均匀充电而不熔化的方式设置。例如，第一照射轮廓60a可以限定固体颗粒5(参见图2B)和/或第一容器2上(例如在其边缘；参见图1B)上的多个辐射轨迹和/或可以限定多个照射轨迹的每个照射轨迹的照射时间。

类似地，可以在蒸发材料11上引导第一电子束114a或可选地同时生成的其他电子束(未示出)，例如借由另一电子束枪604b生成的第二电子束114b。

例如，蒸发材料11可以借由电子束114a、114b例如根据第二照射轮廓60b(参见图3B和图4B)进行扫描。第二照射轮廓60b可以以蒸发材料11可以被均匀地加热和蒸发的方式设置。第二照射轮廓60b可以例如限定蒸发材料11上的多个辐射轨迹(参见图3B和图4B)和/或可以限定多个辐射轨迹的每个照射轨迹的辐射时间。

第一照射轮廓60a和第二照射轮廓60b可以借由控制系统来设置；例如，(第一照射轮廓60a和/或第二照射轮廓60b的)每个照射轨迹可以被分配至少一个偏转参数。偏转参数可以可选地包括限定所分配的辐射轨迹的照射时间的时间分量。

在目标材料5、11的照射期间，即在形成材料蒸气9和/或颗粒云6时，例如通过对应的扩散区域611、613，例如在运输方向7r中或沿着运输平面，可以运输基板7。

通常，基板7可以包括或已经由例如玻璃、塑料或金属形成，例如以箔、板或带(例如金属带)的形式。在各种实施例中，涂覆布置可以包括用于运输基板7的定位设备，例如运输设备。沿着其运输基板7的运输方向7r或运输平面可以由定位设备限定。在各种实施例中，定位设备可以包括一个或多个运输辊1102和用于驱动运输辊的运输驱动器。

在各种实施例中，涂覆布置可以包括基板加热设备1104，其被配置为预热基板7，例如快速移动的基板(例如金属带或钢带)。基板加热设备可以采取例如热辐射加热设备的形式。基板加热设备可以被布置在基板7的一侧或与容器2、11相对的运输平面的一侧上。

在各种实施例中，可以使用一个或多个容器2、11、例如两个或三个或四个或多于四个来实现基板7的涂覆。

在各种实施例中，可以针对每个容器2、11使用一个或多个电子束枪，例如一个电子束枪(也称为电子枪)或多个电子束枪。

在各种实施例中，偏转布置106a可以被配置为使得电子束114a具有曲线轮廓，如图11B中示出的。为此目的，偏转布置106a可以具有另一线圈，这些线圈例如生成穿透由电子束114a横穿的真空室中的区域的磁场。

在各种实施例中，涂覆布置可以包括用于在容器2、11与运输平面(或基板7)之间提供电场的阳极1106。该阳极可以被配置为提供穿透扩散区域611、613的电场。

控制系统116可以被配置为向阳极1106提供电势，即向阳极1106施加电压。阳极1106的电势可以引起电场。

控制系统116还可以被配置为借由阳极1106以下面这样的方式产生电场，即在扩散区域611、613中提供的气态材料(例如材料蒸气9)被诱导以离子化，即诱导了气态材料的离子化。很明显，存在于扩散区域611、613中的电子、例如由于其照射而导致从目标材料5、10出射并穿过扩散区域611、613的电子被加速，直到它们与气态材料的原子碰撞并将它们离子化为止。以这种方式，可以引起等离子体的撞击。等离子体可以例如由材料蒸气9形成(即，来自气态涂覆材料)。

图12A以示意性侧视图的示意性横截面视图示出了各种实施例中的层布置。

包括或已经由固体颗粒12p形成的层12可以形成在基板7上。空腔12h(孔)可以形成在层12的固体颗粒12p之间。换句话说，层12可以具有多个孔12h。孔12h的体积与固体颗粒12p的体积的比率可以限定层的孔隙率。

在各种实施例中，如上面描述的，固体颗粒12p可以包括或已经由活性蓄能器材料、催化剂材料和/或固体电解质形成。

在各种实施例中，基板7可以是透明的，如下文描述的。

在各种实施例中，固体颗粒12p可以包括或已经由活性材料(活性太阳能电池材料，即光学活性材料)、例如半导体、氧化物半导体(氧化物)、例如金属氧化物半导体、例如氧化钛形成。例如，基板7可以包括或已经由太阳能电池(例如钙钛矿太阳能电池或染料太阳能电池)的电极1212形成，例如透明导电层(即，其具有大于约10⁶西门子/米的电导率)。可选地，基板7可以具有其上形成有电子的透明载体1214，例如玻璃板或聚合物片。可替代地，电极也可以是不透明的(不透光的)。

在太阳能电池的情况下，可以存在另一透明载体1224，其被布置在层12的与电极1212相反的一侧上。

图12B以示意性横截面视图或示意性侧视图示出了各种实施例中的层布置。

在各种实施例中，借由共同涂覆，可以沉积至少部分涂覆固体颗粒12p和/或基板7的涂覆材料。

在各种实施例中，涂覆材料可以被配置为将固体颗粒12p彼此粘合(固体颗粒-固体颗粒粘合)。

可替代地或附加地，涂覆材料可以被配置为将固体颗粒12p粘合到基板(固体颗粒-基板粘合)。

在太阳能电池的情况下，涂覆材料还可以包括或已经由光学活性材料形成，例如半导体，例如在钙钛矿太阳能电池的情况下为有机金属钙钛矿(半有机和半无机半导体)和/或在染料太阳能电池(也称为)的情况下为染料(太阳能电池染料)。染料可以是有机染料，例如花青素。

图13以示意性流程图示出了根据各种实施例的方法。该方法可以包括，在1301中，将要被涂覆的基板的基板表面定位在真空中并且在以下区域的方向上，在该区域中布置有要涂覆基板表面所用的固体颗粒。在1303中，该方法可以进一步包括以下面这样的方式将电子引入固体颗粒中以用于使固体颗粒静电充电，即由静电充电引起的力将固体颗粒彼此分离并且使它们在基板的基板表面的方向上加速以用于使用至少一部分分离的固体颗粒涂覆基板表面。

图14以俯视图示出了类似于图3B中示出的涂覆设备的用于同时颗粒发射和蒸发的各个实施例中的涂覆设备，其中电荷被直接引入颗粒层5中。

图15以示意性侧视图示出了各种实施例中的工艺。

在各种实施例中，该工艺可以包括：将二次电子(secondary electrons)1(二次电子流1)引入固体颗粒5中。二次电子1可以通过使用首次电子3照射容器2而生成。可以例如借由电子束3提供首次电子(primary electrons)。

电子束3可以例如以其发射二次电子1的方式指向容器壁(容器边缘)。换句话说，二次电子束源可以包括或已经由至少部分容器2、例如其容器壁形成。

很明显，该方法可以包括例如在容器壁处的电荷的初始间接诱导、从其最后引起电荷直接诱导至颗粒层5中的后向散射电子(二次电子)。

图16以示意性侧视图示出了根据各个实施例的方法。

在各个实施例中，该方法可以包括：将二次电子1(二次电子流1)引入固体颗粒5中。可以通过使用首次电子3照射固体照射靶14(例如圆形坯件)来生成二次电子1。首次电子可以例如借由电子束3来提供。

固体照射靶14可以可选地被布置在距容器2一定距离处。因此可以减少向固体颗粒5中引入热量。

例如，固体照射靶14可以可替代地或附加地被用于例如被布置在容器2内或在容器10旁边(参见图3A和图4A)。可以可选地，当使用固体照射靶14时，免除对容器边缘的轰击。

可替代地，第二容器10可以包括固体照射靶14或者已经由固体照射靶14形成。

很明显，该工艺可以包括例如：在分离的圆形坯件中间接诱导电荷，后向散射电子(二次电子)，从其最后引起将电荷直接诱导至颗粒层5中。

如果二次电子束源14被布置在容器2的旁边，则示例性地，热量的输入可以远离固体颗粒5移动，使得它们被加热到较小的程度。以这种方式可以实现的是可以发射具有低熔化温度的固体颗粒5。

图17以透视图1701示出了在引入电子之前并且以详细视图1703示出了在引入电子之后的容器5中的固体颗粒。

在1702中，该方法可以包括：将固体颗粒5的电绝缘布置(例如定位)在容器2中(即，与容器2的环境电分离)；并将电子引入以电绝缘(即无电势)方式布置的固体颗粒中。例如，容器2可以包括无电势区域以容纳固体颗粒或以无电势方式来安装。例如，容器2可以包括或已经由电绝缘材料(即，具有小于约10^-6西门子/米的电导率)形成，例如电介质和/或陶瓷，例如金属氧化物、例如氧化锆。可替代地或附加地，容器2可以以电绝缘(即无电势)方式安装，例如与参考电势电绝缘，例如与电接地电绝缘。

在1704中，该方法可以包括：将固体颗粒5电绝缘布置(例如，定位)在容器2中(即，电耦接到容器2的环境)；并将电子引入以导电(即电势连接)方式布置的固体颗粒中。例如，容器2可以包括或已经由导电材料(即，具有大于约10⁶西门子/米的电导率)形成，例如碳多晶型物中的金属或碳，例如石墨。可替代地或附加地，容器2可以以导电方式安装，例如导电耦接至参考电势，例如导电耦接至电接地(即接地)。例如，容器2可以包括用于容纳固体颗粒的接地区域或者接地安装。

借由将电子引入以电绝缘方式布置的固体颗粒中，可以增强固体颗粒5的静电充电，这增加了将固体颗粒彼此分离和/或使它们在基板的表面基板的方向上加速并由静电充电而引起的力。以这种方式可以实现的是可以减少、停止和/或逆转从固体颗粒5形成团块。例如，当固体颗粒以无电势方式布置时，可以促进团聚体(团聚固体颗粒)的分解和/或固体颗粒的个体化。例如，已经以无电势方式安装的固体颗粒被充电的电压可以大于约1kV，例如在从约15kV至约100kV的范围内，例如在从约15kV到约电子的加速电压的范围内。

借由将电子引入以导电(电势连接)方式布置的固体颗粒中，可以减少固体颗粒5的静电充电，这减少了将固体颗粒彼此分离和/或使它们在基板的基板表面的方向上加速并且由静电充电而引起的力。这可以促进固体颗粒在基板上的粘附和/或导致使用固体颗粒温和地涂覆基板。例如，固体颗粒在基板上的弹性散射可以被抑制，其动能降低。例如，以电势连接方式安装的固体颗粒被充电的电压可以小于约1kV，例如在从约1V至约10V的范围内。

细节1703示出了与1702中的陶瓷容器相比在导电和接地的容器1704中间接诱导电荷之后粉末材料5的表面形貌的变化。在完成固体颗粒的发射后，在陶瓷容器中发现更细和更致密的残留物。

图18示出了在扫描激光显微镜图像(SLM图像)中已经使用固体颗粒(即固体颗粒层)涂覆的基板。固体颗粒层可以具有例如约60μm的平均层厚度。固体颗粒可以例如从其中已经布置了具有约15μm或约25μm的平均粒径1802的粉末(例如中间相碳微珠(MCMB)粉末)的容器被发射出。

例如，可以提供具有60μm平均厚度的致密颗粒层，该致密颗粒层已经借由从包含MCMB-G15粉末的容器的电子束诱导发射而被转移。

参考数字列表

1 电子流

2 颗粒容器

3 电子束

4 电子束枪

5 固体颗粒

6 颗粒云

7 基板

8 电势计

9 蒸气云

10 第二容器，坩埚

11 第二涂覆材料

101 方向

1012 电极

1012a 活性材料

1012b 活性材料

1012k 触点

1022 电极

1022a 活性材料

1022k 触点

103 方向

1030 封装

1032 电解质

104 电子源

1040 隔板

104a 第一电子束源

104b 第二电子束源

104c 第三电子束源

106 偏转布置

106a 第一偏转布置

106b 第二偏转布置

106c 第三偏转布置

108a 第一碰撞区域

108b 第二碰撞区域

1102 运输辊

1104 加热设备

1106 阳极

1112 第一电极

1112d 第一电介质

1122 第二电极

1122d 第二电介质

112b 真空

114a 第一电子束

114b 第二电子束

116 控制系统

12 层

1212 第一电极

1214 第一载体

1222 第二电极

1224 第二载体

126 能量供应器

12h 空腔

12p 层的固体颗粒

302 第一电流收集器结构

304 第二电流收集器结构

306 涂覆设备

502 纤维

502a 退绕辊

502b 卷绕辊

508 运输辊

518 驱动系统

600 双极板

60a 第一照射轮廓

60b 第二照射轮廓

604 氧气

604a 第一电子束枪

604b 第二电子束枪

608 气体扩散层

611 扩散区域

612 第一电极

613 扩散区域

614 电解质

616 第二电极

618 隔板

802 真空室

803 涂覆区域

804 泵系统

806 蚀刻设备