[發明專利]電極及其制造方法、以及包含該電池的金屬離子電池

有效

• 申請號: 201710795346.9
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107799724B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 陳光耀;林俊凱;江建志;吳俊星;楊昌中
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M4/1395;H01M4/36;H01M4/46;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

本公開提供一種電極及其制造方法、以及包含該電極的金屬離子電池。該電極包含一碳基板；一金屬層，該金屬層配置于該碳基板之上；以及，一結晶碳材，配置于該碳基板及該金屬層之間，并與該碳基板或該金屬層直接接觸。本發明的電極具有高電量及高導電性，可增加包含該電極的金屬離子電池的電容量。

技術領域

本公開關于一種電極及其制造方法、以及包含該電池的金屬離子電池。

背景技術

鋁在地球上蘊藏量非常豐富，以鋁作為材料的電子裝置具有較低的成本。此外，與單電子轉移子的鋰離子電池相比，鋁在電化學充放電的過程中電子轉移數目可達到三，因此可提供較高的能量儲存容量。再者，由于鋁具有低可燃性及電子氧化還原性質，大幅提升鋁離子電池在使用上的安全性。

盡管有著上述理論優點，然而為滿足實際商業化應用的需求，鋁離子電池的效能(例如低放電電壓、以及電容量)仍需被進一步的提升。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高電量及高導電性的電極。

本發明的另一目的在于提供一種高電量及高導電性的電極的制造方法。

本發明的再一目的在于提供一種高電容量的金屬離子電池。

根據本公開實施例，本公開提供一種電極，例如為金屬離子電池的電極。該電極包含一碳基板；一金屬層，該金屬層配置于該碳基板之上；以及，一結晶碳材，配置于該碳基板及該金屬層之間，并與該碳基板或該金屬層直接接觸。

根據本公開其他實施例，本公開提供上述電極的制造方法。該方法包含提供一碳基板，其中該碳基板具有一第一區域及一第二區域；形成一金屬層于該第一區域之上，其中該第一區域位于該金屬層及該第二區域之間；以及，對該碳基板及該金屬層進行熱處理，以將該碳基板的該第一區域轉換成一結晶碳材。

根據本公開其他實施例，本公開提供一種金屬離子電池。該金屬離子電池包含：一第一電極；一第一隔離膜；一第二電極，其中該第一隔離膜設置于該第一電極與該第二電極之間，且該第二電極是本公開上述電極；以及，電解質，其設置于該第一電極與該第二電極之間。

與現有技術相比，本發明的電極藉由形成一金屬層于碳基板上并進行熱處理，利用金屬表面于高溫時對碳基板固溶析出有序層狀碳材，使原先非結晶碳材轉變成結晶碳材，以形成高電量及高導電性的電極，并進一步增加包含該電極的金屬離子電池的電容量。

附圖說明

圖1為本公開一實施例所述電極的示意圖；

圖2為本公開圖1所述電極其區域2的放大示意圖；

圖3為本公開其他實施例所述區域2的放大示意圖；

圖4-6為本公開其他實施例所述電極的示意圖；

圖7為本公開一實施例所述電極制造方法的流程圖；

圖8A至圖8C為一系列剖面結構圖，用以說明本公開實施例所述電極的制造方法；

圖9為本公開一實施例所述金屬離子電池的示意圖；

圖10為本公開另一實施例所述金屬離子電池的示意圖；

圖11為實施例1所述石墨電極的穿透式電子顯微鏡(transmission electronmicroscope,TEM)圖譜；

圖12是繪示實施例1所述金屬離子電池(1)在充放電過程中，電壓與時間的關系圖；

圖13是繪示實施例1所述金屬離子電池(1)在充放電過程中循環穩定性測試結果。

圖14是繪示實施例2所述金屬離子電池(1)在充放電過程中，電壓與時間的關系圖；