[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

本發明提供了一種電極活性材料、電池電極及含有此電池電極的半導體納米電池。該電極活性材料包括，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，提高電極的離子（陽離子）或空穴的吸儲效率，同時還能形成電子存儲層，且由于石墨烯和硅活性材料難以被用作發熱體，即使電池發生內部短路，也很難發熱且能夠抑制電池的破裂，能提高電池的安全性和壽命，使電池像是存在兩個電池的雙極電源，使電池具有高安全、高壽命、高功率及高容量性能。

技術領域

本發明涉及二次電池領域，具體涉及一種電極活性材料、電池電極及含有此電池電極的半導體納米電池。

背景技術

人類的發展總是伴隨著各種新技術的革新和新能源的應用，如第一次工業革命伴隨著蒸汽機的普及；第二次工業革命則是電力的應用。當今社會，石油、天然氣、煤炭等化石燃料被廣泛使用，已經有超過兩百年歷史，隨之而來的是化石燃料的價格上漲以及能源危機。再加之各種石化燃料是不可再生能源，儲量極其有限。并且在燃燒化石能源的同時也在向大氣排放各種有毒氣體及粉塵，造成的酸雨、霧霾、溫室效應等已經嚴重影響人們的生活及健康。另外，電子產品的高能化和便攜化，如手提電腦和手機等電子產品的普及也急需一種高能量密度并且輕便的能量源。種種原因迫使人們開始著眼于新新型清潔能源和新的儲能設備的開發。這也造就了鋰離子電池的脫穎而出。

相對于其它二次電池，鋰離子電池的輕便性和高能量密度已經使它在過去的二十年內引領了便攜式電池市場。當今，鋰離子電池的研究正在著力于鋰離子電池作為混合動力交通工具、插入式混合動力交通工具和電動交通工具的動力來源，并且鋰離子電池技術已經被認為是可以與風能、潮汐能相媲美的二次可再生能源。

如專利文獻日本特開2015-002167號公報公開的一般的鋰離子二次電池含正極活性材料、負極活性材料、非水電解液和隔膜，其中，正極活性材料一般為含有鋰的過渡金屬氧化物，負極活性材料一般為可以吸收/放出鋰離子的材料（例如，鋰金屬，鋰合金，金屬氧化物以及碳材料），然而，現有的鋰離子二次電池，在單位重量的功率以及容量逐漸達到了極限，但隨著電動汽車的普及，進一步提高高功率和快速充電的性能備受期待。另外，在專利文獻中其雖然能夠達到5000個循環的壽命，但在電動汽車和智能電網的普及下，其仍然不夠。

發明內容

本發明為了克服現有鋰離子電池的功率、容量以及循環性能均不能滿足要求的技術問題，提供一種能夠實現高功率、高容量以及優循環性能的電極活性材料、電池電極及含有此電池電極的半導體納米電池。

本發明的第一個目的是提供一種電極活性材料，該電極活性材料包括，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。

本發明的第二個目的是提供一種電池電極，該電池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，所述電極活性材料為上述電極活性材料。

本發明的第三個目的是提供一種半導體納米電池，其包括第一電極、第二電極及位于第一電極與第二電極之間的電解質，所述第二電極為上述電池電極。