[發明專利]自支撐活性材料/碳納米材料網絡

在審

• 申請號: 201580046519.6
• 申請日: 2015-04-27
• 公開（公告）號: CN107074534A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: C.周;X.方;M.葛;J.戎
• 申請（專利權）人: 南加州大學
• 主分類號: B82Y30/00
• 分類號: B82Y30/00;H01M4/06;H01M4/525
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 宋莉

1.一種電極，其包括：

第一碳網絡；

層，所述層沉積在所述第一碳網絡之上，所述層包含活性材料；以及

第二碳網絡，所述第二碳網絡覆蓋所述層，其中所述第一碳網絡和所述第二碳網絡是用于所述電極的粘合劑、導電劑和集電器。

2.如權利要求1所述的電極，其中所述活性材料包括LiNi_0.5Mn_1.5O₄，并且所述第一碳網絡和所述第二碳網絡是連續的和多孔的。

3.如權利要求2所述的電極，其中所述第一碳網絡和所述第二碳網絡包括碳納米纖維。

4.如權利要求3所述的電極，其中所述層包括其中嵌入有LiNi_0.5Mn_1.5O₄的碳納米纖維，LiNi_0.5Mn_1.5O₄的顆粒通過所述碳納米纖維連接，并且所述電極由碳納米纖維和LiNi_0.5Mn_1.5O₄組成。

5.如權利要求4所述的電極，其中所述層中的所述碳納米纖維是用于所述電極的粘合劑、導電劑和集電器。

6.如權利要求2所述的電極，其中所述第一碳網絡和所述第二碳網絡包括碳納米管，并且所述電極是柔性的。

7.如權利要求1所述的電極，其中所述電極在20C的電流速率下提供不小于65mAh/g的比容量。

8.如權利要求1所述的電極，其中所述電極的極化電阻小于0.2ohm/g。

9.如權利要求1所述的電極，其中所述活性材料相對于所述電極的重量的重量百分比為至少0.45％。

10.如權利要求1所述的電極，其中所述電極被配置來在5C下充電和放電100次之后傳送多于110mAh/g的容量。

11.一種鋰離子電池，其包括如權利要求1所述的電極。

12.一種形成電極的方法，所述方法包括：

使用包括碳材料的第一溶液來沉積所述碳材料以獲得碳網絡的第一層；

使用溶液混合物來沉積活性材料和所述碳材料以在所述碳網絡的所述第一層之上形成復合膜，以及

使用包括所述碳材料的第二溶液來沉積所述碳材料以在所述復合膜之上獲得所述碳網絡的第二層，其中所述碳網絡的所述第一層、所述碳網絡的所述第二層是用于所述電極的粘合劑、導電劑和集電器。

13.如權利要求12所述的方法，其中所述碳網絡包括碳納米材料。

14.如權利要求13所述的方法，其中所述碳納米材料包括碳納米纖維。

15.如權利要求13所述的方法，其中所述碳納米材料包括碳納米管。

16.一種鋰離子電池，其具有使用如權利要求15所述的方法形成的柔性電極。

17.如權利要求12所述的方法，其中所述活性材料包括LiNi_0.5Mn_1.5O₄。

18.一種使用如權利要求17所述的方法形成的鋰離子電池，其中所述電極在20C的電流速率下提供不小于65mAh/g的比容量。

19.一種使用如權利要求17所述的方法形成的鋰離子電池，其中所述電極被配置來在5C下充電和放電100次之后傳送多于110mAh/g的容量。

20.一種使用如權利要求17所述的方法形成的鋰離子電池，其中所述活性材料相對于所述電極的重量的重量百分比為至少0.45％。

21.一種電極，其包括：

第一碳網絡，所述第一碳網絡包括碳納米管；

層，所述層沉積在所述第一碳網絡之上，所述層包含活性材料；以及

第二碳網絡，所述第二碳網絡覆蓋所述層，所述第二碳網絡包括碳納米管，其中：

所述第一碳網絡和所述第二碳網絡是用于所述電極的粘合劑、導電劑和集電器，并且所述電極是柔性的。