[發明專利]一種電極活性材料、電池電極及半導體納米電池

有效

• 申請號: 201710648674.6
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN109326773B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 金元國;陳捷;傅士軍;石井信;中島潤二
• 申請（專利權）人: 天極新能源實業（深圳）有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/48;H01M4/52;H01M4/58;H01M10/05;B82Y30/00
• 代理公司: 深圳市康弘知識產權代理有限公司 44247
• 代理人: 尹彥;胡朝陽

1.一種半導體納米電池，其特征在于，包括第一電極、第二電極及位于第一電極與第二電極之間的電解質，所述第二電極包括集電體及附著于集電體上的活性材料層，所述活性材料層中含有電極活性材料，所述電極活性材料包括：硅活性材料、石墨烯及石墨；所述硅活性材料的顆粒粒徑為30～200nm；所述硅活性材料、石墨烯、石墨的量為20≥石墨重量/石墨烯重量≥3，30≥硅活性材料重量/石墨烯重量≥4；

所述電解質為全固態電解質，所述電解質為鈣鈦礦結構層，所述鈣鈦礦結構層含有鉛和碘元素；

將PbI_２的N，N-二甲基甲酰胺溶液溶液濃度40%在所述第二電極表面上進行涂布干燥，將ＣＨ_３ＮＨ_３Ｉ按濃度45%在2-丙醇中溶解后涂布在干燥的所述第二電極表面，干燥之后在-100kPa且105度的真空干燥的環境下保管72個小時使之電池化，在所述第二電極表面形成4~6μｍ的所述鈣鈦礦結構層。

2.根據權利要求1所述的半導體納米電池，其特征在于， 所述硅活性材料選自硅、硅的氧化物、硅的合金中的一種或多種；所述石墨烯為多層結構，優選石墨烯含低于10層的納米級層石墨烯。

3.根據權利要求1所述的半導體納米電池，其特征在于， 所述石墨烯包括鋰摻雜的石墨烯；

和/或，硅活性材料包括鋰摻雜的硅活性材料；

和/或，石墨包括鋰摻雜的石墨；

和/或，電極活性材料中摻雜有鹵素。

4.根據權利要求1所述的半導體納米電池，其特征在于，所述活性材料層表面還附著有鋰金屬；

和/或，所述活性材料層中還摻雜有氧化磷和/或硫磺氧化物；

和/或，所述活性材料層表面還附著有鈣鈦礦結構層，優選，所述鈣鈦礦結構層為ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＩ_３層。

5.根據權利要求1所述的半導體納米電池，其特征在于，所述電解質含有磷和硫磺元素。

6.根據權利要求1所述的半導體納米電池，其特征在于，所述電解質含有甲磺酸丙炔和/或磺化合物，優選，磺化合物為2-丁炔-1、4-二醇二甲烷磺酸鹽。

7.根據權利要求1所述的半導體納米電池，其特征在于，所述第一電極與第二電極之間還含有陶瓷隔膜。

8.根據權利要求1所述的半導體納米電池，其特征在于，所述第一電極包括第一集電體及附著于第一集電體上的第一活性材料層，所述第一活性材料層中含有第一電極活性材料，所述第一電極活性材料含p 型半導體材料；優選，第一電極活性材料含鋰和鎳元素；優選，第一電極活性材料含LixNiyMzOα，其中，0 ＜x ＜3、y ＋z＝1、1 ＜α＜4，M 選自銻、鉛、磷、硼、鋁、鎵中的一種或多種；

優選，所述第一活性材料層中還含有粘結劑，所述粘結劑中還含有石墨烯或離子傳導性玻璃或磷元素。