[发明专利]有机负电极以及具有该有机负电极的电池

说明书

【技术领域】

本申请请求于2008年12月24日递交的美国专利申请第12/344,211号以及于2008年5月16日递交的台湾专利申请第97118207号的在先权益。以上两件专利文献的全部内容在此作为参考引用引入本申请。

本发明涉及一种负电极以及具有该负电极的电池，特别涉及一种有机负电极以及具有该有机负电极的电池。

【背景技术】

近年来，陆续出现了移动电话、手提式摄影机、笔记本电脑、数字相机、PDA、CD player等轻便型电子机器，并谋求其小型及轻量化，而伴随此，作为可携带之轻便电源-电池也同样受到关注。电池种类包括干电池、碱性电池、镍氢电池与锂电池等。下面将简单介绍常见电池的负极材料。

日常使用的干电池大多是锌锰电池，也叫碳锌电池。它的构造是：负极为锌制的圆筒，做成筒状的目的是用来储存电解液等化学药品。

在锂电池的负极材料部分，能量密度最大的锂金属则是因安全性的顾虑，在锂离子电池之负极材料市场几乎已不被商品化的电池所使用，因此锂电池的负极材料主要是以石墨系碳材(graphite)与非石墨碳材(如焦碳系，coke)二种为主。

对于镍氢电池而言，负极储氢合金为影响镍氢电池性能之关键所在，其主要构成为两大类金属共同熔炼所得。基本上，储氢合金要作为一个良好的电极材料，主要应具备之特性如下：

1.在使用温度及低压限制下有良好的吸放氢能力；

2.具优良的电化学反应触媒能力；以及

3.较好的抗氧化及抗腐蚀性能。

在合金制作时，各元素成分的比例对电池质量有绝对性之影响，如Ni、Co、Mn、Al、Cr等元素组成，多用以改进合金性能，而合金粒径需控制在100μm下。

目前合金粉碎的方法乃采用吸氢后体积膨胀，放氢后自然粉碎的方式。再藉由温度与压力控制获得所需之粒径分布。为了增加储氢合金之导电度，最后产品常添加碳粉。而表面以化学方法包覆铜处理则对材料之循环有良好之改善。

对于燃料电池而言，在多孔质的正负电极之间布满电解质，正极上所供应的是空气(氧气)、负极则是氢气。在燃料电池之中，电解质是被作为电子的过滤器(Filter)来使用。

不论是新型强调环保的碳锌电池、碱性电池及二次电池，在工艺上还是会使用少量的汞或其他重金属(如：钴)等，而且在原料及工艺上使用具污染性的物质，对环境以及人体都具有较大危害。

目前应用广泛的锂电池属不稳定的电化学装置，若制作过程、封装不当、运作于低负载，都可能会引起爆炸。因此需要多重复杂的保护机制，比如包括保护电路、排气孔、隔离膜等，其中保护电路用于防止过充、过放、超载、过热；排气孔用于避免电池内部压强过大；隔离膜具有较高的抗穿刺强度，以防止内部短路，且在电池内部温度过高时还能融化，阻止锂离子通过，阻滞电池反应，升高内阻(至2kΩ)。

锂电池的正极(如：Li_1-xCoO₂)、负极(Li_xC)主要原料锂矿越来越少，使其价格快速上涨。

锂电池在温度稍高之室外或环境之下效能与寿命皆开始快速降减。

镍镉电池或镍氢电池因具有记忆效应，很容易因充放电不良，而造成可用容量降低。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种有机负电极以及具有该有机负电极的电池。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种有机负电极，包括：第一材料层，包括导电材料；第二材料层，由高聚体溶液形成，设置在第一材料层上；以及第三材料层，包括叶绿素，形成在第二材料层上。

根据本发明的一优选实施例，导电材料为金属。

根据本发明的一优选实施例，金属选自铝和/或(and/or)金。

根据本发明的一优选实施例，导电材料为金属化合物。

根据本发明的一优选实施例，金属化合物选自一氧化锰、氧化锌和氧化镁中的一种或多种。

根据本发明的一优选实施例，导电材料为导电高分子材料。

根据本发明的一优选实施例，导电高分子材料选自杂环或芳香族杂环化合物。

根据本发明的一优选实施例，导电高分子材料选自以下化合物中的一种或多种：聚乙炔、聚芳香烃乙烯、聚噻吩、聚苯胺、聚咇咯、聚吡咯和上述化合物的衍生物。

根据本发明的一优选实施例，高聚体溶液包括：金属离子与各类酸根离子的化合物、高聚体及溶剂，其浓度含量皆在0.1-10摩尔/升间。

根据本发明的一优选实施例，高聚体溶液还包括维生素。