[發(fā)明專(zhuān)利]一種納米尺度孔材料、電極及儲(chǔ)能設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910277053.0
• 申請(qǐng)日: 2019-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111799431A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 辛民昌;李長(zhǎng)明;吳超;辛程勛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 青島九環(huán)新越新能源科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/02
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/02;H01G11/26
• 代理公司: 重慶航圖知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50247
• 代理人: 胡小龍

本發(fā)明公開(kāi)了一種納米尺度孔材料，包括材料本體，所述材料本體的至少一個(gè)側(cè)面上設(shè)有納米尺度孔。本發(fā)明還公開(kāi)了一種電極，包括基材，所述基材的兩側(cè)側(cè)面中，至少一側(cè)側(cè)面上設(shè)有如上所述的納米尺度孔材料。本發(fā)明還公開(kāi)了一種儲(chǔ)能設(shè)備，包括電子絕緣且可通過(guò)離子的隔膜，所述隔膜的兩側(cè)分別設(shè)有電極，所述電極采用如上所述的電極。本發(fā)明的納米尺度孔材料，通過(guò)在材料本體的側(cè)面上設(shè)置納米尺度孔，能夠提高比表面積，當(dāng)將該納米尺度孔材料用在電極及儲(chǔ)能設(shè)備上時(shí)，納米尺度孔內(nèi)能夠傳輸電解液，從而增大電極的比表面積，使電極的內(nèi)部也能夠參與充放電，提高儲(chǔ)能設(shè)備的比功率以及極大地提高多孔電極的利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納米尺度孔材料，具體的為一種納米尺度孔材料和采用該納米尺度孔材料制成的電極和儲(chǔ)能設(shè)備。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的鋰離子電池包括正電極、負(fù)電極和隔膜，正電極和負(fù)電極之間設(shè)有電解液。根據(jù)鋰離子電池的充放電原理可知：鋰離子電池的充放電過(guò)程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正電極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)電極。而作為負(fù)電極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達(dá)到負(fù)電極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)，嵌在負(fù)電極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動(dòng)回正電極。回正電極的鋰離子越多，放電容量越高。鋰電池放電需要注意幾點(diǎn)：第一，放電電流不能過(guò)大，過(guò)大的電流導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)熱，有可能會(huì)造成永久性的損害。第二，絕對(duì)不能過(guò)放電！鋰電池內(nèi)部存儲(chǔ)電能是靠電化學(xué)一種可逆的化學(xué)變化實(shí)現(xiàn)的，過(guò)度的放電會(huì)導(dǎo)致這種化學(xué)變化有不可逆的反應(yīng)發(fā)生，因此鋰電池最怕過(guò)放電，一旦放電電壓低于2.7V，將可能導(dǎo)致電池報(bào)廢。

在鋰離子電池充放電過(guò)程中，正電極和負(fù)電極僅有一定深度的孔表面與電解液接觸而產(chǎn)生鋰離子的嵌入和脫嵌，正電極和負(fù)電極的材料不能完全參與鋰離子的嵌入和脫嵌，這也是導(dǎo)致現(xiàn)有的鋰離子電池充放電電流不大的原因，不但限制了鋰離子電池的充放電容量，而且也限制了電池的充放電功率。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種納米尺度孔材料、電極及儲(chǔ)能設(shè)備，能夠有效提高比表面積。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種納米尺度的孔材料，包括材料本體(1)，所述材料本體(1)的至少一個(gè)側(cè)面上規(guī)則分布的納米尺度孔(2)。

進(jìn)一步，所述納米尺度孔(2)為設(shè)置在所述材料本體(1)側(cè)面上的盲孔。

進(jìn)一步，垂直于所述納米尺度孔(2)軸線的任意兩個(gè)平面在該所述納米尺度孔(2)上截得的兩個(gè)徑向截面中，距離所述納米尺度孔(2)孔底較近的所述徑向截面的面積小于等于距離所述納米尺度孔(2)孔底較遠(yuǎn)的所述徑向截面的面積。

進(jìn)一步，所述納米尺度孔(2)為貫穿所述材料本體(1)的通孔。

進(jìn)一步，垂直于所述納米尺度孔(2)軸線的任意平面在該所述納米尺度孔(2)上截得的兩個(gè)徑向截面的為相似圖形。

進(jìn)一步，所述徑向截面為圓形、橢圓形、三角形、正方形、長(zhǎng)方形、菱形或正多邊形。

進(jìn)一步，所述納米尺度孔(2)呈陣列設(shè)置。

進(jìn)一步，所述納米尺度孔(2)呈漸變陣列設(shè)置。

進(jìn)一步，所述納米尺度孔(2)以孔徑、孔間距或孔形狀為基準(zhǔn)漸變陣列設(shè)置。

進(jìn)一步，所述納米尺度孔(2)的孔徑大于等于1nm。

進(jìn)一步，所述納米尺度孔(2)的孔徑小于等于1um。

進(jìn)一步，所述納米尺度孔(2)的孔徑小于等于100nm。

進(jìn)一步，所述納米尺度孔(2)的孔徑小于等于50nm。