[发明专利]用于蓄电池电极的核-壳高容量纳米线

权利要求书

1.一种蓄电池电极用纳米结构，该纳米结构包括：

导电核，用于沿纳米结构的长度提供电子导电性；

内壳，包括具有至少约1000mAh/g稳定电化学容量的高容量电化学活性材料，所述内壳与导电核电子流通；和

外壳，至少部分地包覆内壳，且基本防止固体电解质界面(SEI)层在内壳上直接形成。

2.权利要求1所述的纳米结构，其中高容量电化学活性材料包含一种或多种选自硅、锗和锡的材料。

3.权利要求1所述的纳米结构，其中高容量电化学活性材料包含非晶态硅，且其中导电核和外壳包含碳。

4.权利要求1所述的纳米结构，其中高容量电化学活性材料包含一种或多种掺杂剂。

5.权利要求1所述的纳米结构，其中外壳包含选自石墨、石墨烯、石墨氧化物和金属氧化物中的一种或多种材料。

6.权利要求1所述的纳米结构，其中导电核包含碳含量为至少约50％的含碳材料。

7.权利要求1所述的纳米结构，其中内壳提供纳米结构的总电化学容量的至少约50％。

8.权利要求1所述的纳米结构，其中纳米结构为具有至少约1毫米长度的纳米线。

9.权利要求1所述的纳米结构，其中纳米结构的直径不大于约500纳米。

10.权利要求1所述的纳米结构，其中纳米结构为纳米颗粒。

11.权利要求1所述的纳米结构，其中外壳厚度为约1纳米-100纳米。

12.权利要求1所述的纳米结构，其中导电核为中空的。

13.权利要求12所述纳米结构，其中导电核包含单壁碳纳米管(SWNT)或多壁碳纳米管(MWNT)。

14.权利要求12所述纳米结构，其中纳米结构的空心区域与纳米结构的实心区域的平均比例是约0.01-10。

15.权利要求1所述纳米结构，其中至少约10％的内壳没有被外壳所包覆。

16.权利要求1所述纳米结构，其中纳米结构具有分枝结构。

17.权利要求1所述纳米结构，还包含在内壳和外壳之间的第三壳体。

18.一种用于电化学蓄电池中的蓄电池电极，该蓄电池电极包含：

导电基材，和

纳米结构，其包含：

导电核，用于沿纳米结构的长度提供导电性；

内壳，包括具有至少约1000mAh/g容量的高容量电化学活性材料，

且与导电核电子流通；和

外壳，至少部分包覆内壳，且基本防止固体电解质界面(SEI)

在内壳上直接形成，

其中至少导电核和内壳与导电基材之间电子流通。

19.权利要求18所述的蓄电池电极，其中纳米结构的导电核、内壳、和/或外壳与导电基材形成直接结合。

20.权利要求19所述的蓄电池电极，其中与导电基材的直接结合包含硅化物。

21.权利要求18所述的蓄电池电极，其中外壳包括延伸越过导电基材面向纳米结构的表面的至少一部分并且在纳米结构和导电基材之间形成直接结合的碳层。

22.权利要求18所述的蓄电池电极，还包含弹性粘合剂。

23.一种制备用于蓄电池电极中的纳米结构的方法，该方法包括：

形成导电核，该导电核用于沿纳米结构的长度提供电子导电性，

形成内壳，该内壳包括高容量电化学活性材料，该活性材料具有至少约1000mAh/g的稳定的电化学容量，且与导电线核电子流通；和

形成外壳，该外壳至少部分包覆内壳且基本防止固体电解质界面(SEI)在内壳上直接形成。

24.权利要求23所述的方法，其中导电核通过静电纺丝形成。

25.权利要求23所述的方法，其中在放置部分构造的纳米结构后形成外壳，该纳米结构包含与导电基材接触的导电核和内壳。

26.权利要求25所述的方法，其中所述形成外壳建立纳米结构和导电基材之间的结合。