[發明專利]在能量存儲裝置中使用的異質納米結構材料及其制造方法

在審

• 申請號: 201280053048.8
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN104685678A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 王敦偉;周薩
• 申請（專利權）人: 波士頓學院董事會
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/04;H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/36;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/66;H01M4/70;H01M10/04;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;彭鯤鵬

1.一種異質納米結構材料，其包括：硅化物納米平臺，設置在所述硅化物納米平臺上并且與所述硅化物納米平臺電連通的離子主體納米顆粒，以及設置在所述硅化物納米平臺上的在所述離子主體納米顆粒之間的保護涂層。

2.根據權利要求1所述的異質納米結構材料，其中所述納米平臺包括以約90度角相連在一起的多個連接并隔開的納米梁。

3.根據權利要求1所述的異質納米結構材料，其還包括用于支承所述硅化物納米平臺的襯底。

4.根據權利要求1所述的異質納米結構材料，其中所述硅化物納米平臺由選自以下的材料制成：硅化鈦、硅化鎳、硅化鐵、硅化鉑、硅化鉻、硅化鈷、硅化鉬、硅化鉭及其組合。

5.根據權利要求1所述的異質納米結構材料，其中所述硅化物納米平臺由硅化鈦制成。

6.根據權利要求1所述的異質納米結構材料，其中所述離子主體納米顆粒選自五氧化二釩、鋰鈷氧化物、磷酸鐵鋰、鋰錳氧化物、鋰鎳氧化物及其組合。

7.根據權利要求1所述的異質納米結構材料，其中所述離子主體納米顆粒是五氧化二釩納米顆粒。

8.根據權利要求1所述的異質納米結構材料，其中所述離子主體納米顆粒是鈦摻雜的五氧化二釩納米顆粒。

9.一種異質納米結構材料，其包括多個連接并隔開的納米梁，所述納米梁包括硅化物芯、形成在所述硅化物芯上的離子主體納米顆粒以及形成在所述硅化物芯上的在所述離子主體納米顆粒之間的保護涂層。

10.根據權利要求9所述的異質納米結構材料，其中所述梁以約90度的角相連在一起。

11.根據權利要求9所述的異質納米結構材料，其中所述硅化物芯由硅化鈦制成。

12.根據權利要求9所述的異質納米結構材料，其中所述離子主體納米顆粒是鈦摻雜的五氧化二釩納米顆粒。

13.根據權利要求9所述的異質納米結構材料，其中所述保護涂層是氧化硅。

14.一種用于鋰電池的電極，其包括：形成在襯底上的硅化物納米平臺，設置在所述硅化物納米平臺上并且與所述硅化物納米平臺電連通的離子主體納米顆粒，以及設置在所述硅化物納米平臺上的在所述離子主體納米顆粒之間的保護涂層。

15.根據權利要求14所述的電極，其中所述硅化物納米平臺包括以約90度角相連在一起的多個連接并隔開的納米梁。

16.根據權利要求14所述的電極，其中所述硅化物納米平臺由硅化鈦制成。

17.根據權利要求14所述的電極，其中所述離子主體納米顆粒是鈦摻雜的五氧化二釩納米顆粒。

18.根據權利要求14所述的電極，其中所述硅化物納米平臺具有促進電荷傳輸的功能。

19.根據權利要求14所述的電極，其中所述離子主體納米顆粒起活性組分的作用以儲存和釋放鋰離子(Li⁺)。

20.根據權利要求14所述的電極，其中所述保護涂層具有防止鋰離子(Li⁺)與所述硅化物納米平臺反應的功能。

21.根據權利要求14所述的電極，其中所述電極作為所述鋰離子電池的陰極。

22.一種用于制造異質納米結構材料的方法，其包括：

形成二維硅化物納米網，其包括多個連接并隔開的納米梁；

在所述硅化物納米網的表面上沉積離子主體材料的前體；

形成在所述硅化物納米網的表面上的離子主體材料納米顆粒以及在所述納米顆粒之間的保護涂層。

23.根據權利要求22所述的方法，其中所述硅化物納米網是硅化鈦納米網。

24.根據權利要求23所述的方法，其中所述離子主體材料是五氧化二釩。

25.根據權利要求24所述的方法，其中所述形成的步驟包括煅燒具有五氧化二釩的前體的所述硅化鈦納米網以形成鈦摻雜的五氧化二釩納米顆粒和氧化硅保護涂層。