[發明專利]制造納米纖維電極的方法

有效

• 申請號: 201480015648.4
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN105051943B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 伊格尼亞·佛瑞迪納
• 申請（專利權）人: 偉爾斯達生物催化有限責任公司
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M4/24;H01M4/32;H01M4/34
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 武晨燕;遲姍

本文中提供一種電池及電極。該電池可包含二個電極；及電解質，其中至少一個電極另外包含：納米級的經涂覆的網絡，其包含一或多個第一碳納米管，其與一或多個第二碳納米管電連接以形成納米級的網絡，其中該一或多個第二碳納米管的至少一個與該一或多個第二碳納米管的另一個電接觸。該電池可另外包含經分布以覆蓋該一或多個第一碳納米管的部分及該一或多個第二碳納米管的部分的活性材料涂層，其中該一或多個第二碳納米管的多個與其他第二碳納米管在該活性材料涂層下電連通。本文還提供一種制造電池及電極的方法。

技術領域

本申請涉及一種電極，特別是涉及一種納米纖維電極和一種包含納米纖維電極的電池。

背景技術

隨著電池用量一直增加，消費者要求在電池的充電和放電速度以及電池容量方面有較佳性能。

隨著供應增加，碳納米管(及其他納米級物體)在制造時變得更受歡迎。然而，用于涂覆碳納米管的方法已受限于傳統涂覆技藝，其導致不均勻的涂層特性，特別是當該碳納米管在涂覆前被形成網絡時。

發明內容

本發明提供一種快速纖絲(fibril)電池，其可具有高功率密度而能獲得快速充電及放電性質，以及具有高的能量密度而能反映容量增加。快速充電及放電性質可通過以下方式被提供：利用傳導性納米纖維及納米級活性材料以提供在集電器與活性材料(例如該納米級活性材料)之間具有短距離的電極。高充電容量可通過以下方式被提供：利用高表面積載體(例如納米纖維)，形成具有大而連續的孔的網絡，以容納較大量的活性材料。

本發明還提供一種包含納米級經涂覆網絡的電極，該網絡包含一或多個第一碳納米管，其電連接至一或多個第二納米管以形成納米級的網絡，其中該一或多個第二碳納米管的至少一個與該一或多個第二納米管的另一個電接觸。該電極另外包含活性材料涂層，其覆蓋至少一部分的該一或多個第一碳納米管的至少一部分且不覆蓋該一或多個第二碳納米管，以形成該納米級的經涂覆網絡。

本發明還提供一種電池，其包含兩個電極；及電解質，其中至少一個電極包含：納米級的經涂覆網絡，其包含一或多個第一碳納米管，其連接至一或多個第二碳納米管以形成納米級的網絡，其中該一或多個第二碳納米管的至少一個與該一或多個第二碳納米管的另一個電接觸。該電池另包含活性材料涂層，其經分布以覆蓋該一或多個第一碳納米管的部分及該一或多個第二碳納米管的部分，其中該一或多個第二碳納米管的多個與其他第二碳納米管在該活性材料涂層下電連通。

本發明還提供一種包含第一電極的電化學電容器，該第一電極包含納米級的經涂覆網絡，該網絡另包含一或多個第一碳納米管，其與一或多個第二碳納米管電連接以形成納米級的網絡。該電化學電容器的該一或多個第二碳納米管的至少一個與該一或多個第二碳納米管的另一個電接觸；且所述電化學電容器具有活性材料涂層，其經分布以覆蓋該一或多個第一碳納米管的部分及該一或多個第二碳納米管的部分。此外，所述電化學電容器的該一或多個第二碳納米管的多個與其他第二碳納米管在該活性材料涂層下電連通；且所述電化學電容器包含第二電極；及電解質。

本發明還提供一種電池，其包含兩個具有不同電極化學的電極，其中所述電極之一包含碳納米管(CNT)，該含CNT的電極具有大于50％的體積孔隙率。該電池的CNT電極另包含少于25重量％的CNT。當該電池在環境條件下以1C速率放電時，具有大于80％理論電壓的槽電壓，該電池以2C速率再充電時具有大于95％的再充電效率。

本發明還提供一種形成電池的方法，其包括提供第一電極，其中形成該第一電極另包括：提供第一碳納米管；提供第二碳納米管；以納米級物質涂覆該第一碳納米管以形成經涂覆的碳納米管。該方法另包括形成該經涂覆的碳納米管及該第二碳納米管的網絡；提供第一電解質；及將該納米級物質在該第一電解質中再分布到該網絡上，以形成該第一電極。該方法另包括提供第二電解質；提供第二電極；及在該第二電解質中提供該第一電極及該第二電極以形成電池，其中該第一電解質及該第二電解質是不同的電解質。