[发明专利]制造纳米纤维电极的方法

说明书

本文中提供一种电池及电极。该电池可包含二个电极；及电解质，其中至少一个电极另外包含：纳米级的经涂覆的网络，其包含一或多个第一碳纳米管，其与一或多个第二碳纳米管电连接以形成纳米级的网络，其中该一或多个第二碳纳米管的至少一个与该一或多个第二碳纳米管的另一个电接触。该电池可另外包含经分布以覆盖该一或多个第一碳纳米管的部分及该一或多个第二碳纳米管的部分的活性材料涂层，其中该一或多个第二碳纳米管的多个与其他第二碳纳米管在该活性材料涂层下电连通。本文还提供一种制造电池及电极的方法。

技术领域

本申请涉及一种电极，特别是涉及一种纳米纤维电极和一种包含纳米纤维电极的电池。

背景技术

随着电池用量一直增加，消费者要求在电池的充电和放电速度以及电池容量方面有较佳性能。

随着供应增加，碳纳米管(及其他纳米级物体)在制造时变得更受欢迎。然而，用于涂覆碳纳米管的方法已受限于传统涂覆技艺，其导致不均匀的涂层特性，特别是当该碳纳米管在涂覆前被形成网络时。

发明内容

本发明提供一种快速纤丝(fibril)电池，其可具有高功率密度而能获得快速充电及放电性质，以及具有高的能量密度而能反映容量增加。快速充电及放电性质可通过以下方式被提供：利用传导性纳米纤维及纳米级活性材料以提供在集电器与活性材料(例如该纳米级活性材料)之间具有短距离的电极。高充电容量可通过以下方式被提供：利用高表面积载体(例如纳米纤维)，形成具有大而连续的孔的网络，以容纳较大量的活性材料。

本发明还提供一种包含纳米级经涂覆网络的电极，该网络包含一或多个第一碳纳米管，其电连接至一或多个第二纳米管以形成纳米级的网络，其中该一或多个第二碳纳米管的至少一个与该一或多个第二纳米管的另一个电接触。该电极另外包含活性材料涂层，其覆盖至少一部分的该一或多个第一碳纳米管的至少一部分且不覆盖该一或多个第二碳纳米管，以形成该纳米级的经涂覆网络。

本发明还提供一种电池，其包含两个电极；及电解质，其中至少一个电极包含：纳米级的经涂覆网络，其包含一或多个第一碳纳米管，其连接至一或多个第二碳纳米管以形成纳米级的网络，其中该一或多个第二碳纳米管的至少一个与该一或多个第二碳纳米管的另一个电接触。该电池另包含活性材料涂层，其经分布以覆盖该一或多个第一碳纳米管的部分及该一或多个第二碳纳米管的部分，其中该一或多个第二碳纳米管的多个与其他第二碳纳米管在该活性材料涂层下电连通。

本发明还提供一种包含第一电极的电化学电容器，该第一电极包含纳米级的经涂覆网络，该网络另包含一或多个第一碳纳米管，其与一或多个第二碳纳米管电连接以形成纳米级的网络。该电化学电容器的该一或多个第二碳纳米管的至少一个与该一或多个第二碳纳米管的另一个电接触；且所述电化学电容器具有活性材料涂层，其经分布以覆盖该一或多个第一碳纳米管的部分及该一或多个第二碳纳米管的部分。此外，所述电化学电容器的该一或多个第二碳纳米管的多个与其他第二碳纳米管在该活性材料涂层下电连通；且所述电化学电容器包含第二电极；及电解质。

本发明还提供一种电池，其包含两个具有不同电极化学的电极，其中所述电极之一包含碳纳米管(CNT)，该含CNT的电极具有大于50％的体积孔隙率。该电池的CNT电极另包含少于25重量％的CNT。当该电池在环境条件下以1C速率放电时，具有大于80％理论电压的槽电压，该电池以2C速率再充电时具有大于95％的再充电效率。

本发明还提供一种形成电池的方法，其包括提供第一电极，其中形成该第一电极另包括：提供第一碳纳米管；提供第二碳纳米管；以纳米级物质涂覆该第一碳纳米管以形成经涂覆的碳纳米管。该方法另包括形成该经涂覆的碳纳米管及该第二碳纳米管的网络；提供第一电解质；及将该纳米级物质在该第一电解质中再分布到该网络上，以形成该第一电极。该方法另包括提供第二电解质；提供第二电极；及在该第二电解质中提供该第一电极及该第二电极以形成电池，其中该第一电解质及该第二电解质是不同的电解质。