[发明专利]一种电极活性材料、电池电极及半导体纳米电池

说明书

本发明提供了一种电极活性材料、电池电极及含有此电池电极的半导体纳米电池。该电极活性材料包括，硅活性材料、石墨烯及石墨；所述硅活性材料的颗粒粒径为30～200nm；所述硅活性材料、石墨烯、石墨的量为20≥石墨重量/石墨烯重量≥3，30≥硅活性材料重量/石墨烯重量≥4，提高电极的离子（阳离子）或空穴的吸储效率，同时还能形成电子存储层，且由于石墨烯和硅活性材料难以被用作发热体，即使电池发生内部短路，也很难发热且能够抑制电池的破裂，能提高电池的安全性和寿命，使电池像是存在两个电池的双极电源，使电池具有高安全、高寿命、高功率及高容量性能。

技术领域

本发明涉及二次电池领域，具体涉及一种电极活性材料、电池电极及含有此电池电极的半导体纳米电池。

背景技术

人类的发展总是伴随着各种新技术的革新和新能源的应用，如第一次工业革命伴随着蒸汽机的普及；第二次工业革命则是电力的应用。当今社会，石油、天然气、煤炭等化石燃料被广泛使用，已经有超过两百年历史，随之而来的是化石燃料的价格上涨以及能源危机。再加之各种石化燃料是不可再生能源，储量极其有限。并且在燃烧化石能源的同时也在向大气排放各种有毒气体及粉尘，造成的酸雨、雾霾、温室效应等已经严重影响人们的生活及健康。另外，电子产品的高能化和便携化，如手提电脑和手机等电子产品的普及也急需一种高能量密度并且轻便的能量源。种种原因迫使人们开始着眼于新新型清洁能源和新的储能设备的开发。这也造就了锂离子电池的脱颖而出。

相对于其它二次电池，锂离子电池的轻便性和高能量密度已经使它在过去的二十年内引领了便携式电池市场。当今，锂离子电池的研究正在着力于锂离子电池作为混合动力交通工具、插入式混合动力交通工具和电动交通工具的动力来源，并且锂离子电池技术已经被认为是可以与风能、潮汐能相媲美的二次可再生能源。

如专利文献日本特开2015-002167号公报公开的一般的锂离子二次电池含正极活性材料、负极活性材料、非水电解液和隔膜，其中，正极活性材料一般为含有锂的过渡金属氧化物，负极活性材料一般为可以吸收/放出锂离子的材料（例如，锂金属，锂合金，金属氧化物以及碳材料），然而，现有的锂离子二次电池，在单位重量的功率以及容量逐渐达到了极限，但随着电动汽车的普及，进一步提高高功率和快速充电的性能备受期待。另外，在专利文献中其虽然能够达到5000个循环的寿命，但在电动汽车和智能电网的普及下，其仍然不够。

发明内容

本发明为了克服现有锂离子电池的功率、容量以及循环性能均不能满足要求的技术问题，提供一种能够实现高功率、高容量以及优循环性能的电极活性材料、电池电极及含有此电池电极的半导体纳米电池。

本发明的第一个目的是提供一种电极活性材料，该电极活性材料包括，硅活性材料、石墨烯及石墨；所述硅活性材料的颗粒粒径为30～200nm；所述硅活性材料、石墨烯、石墨的量为20≥石墨重量/石墨烯重量≥3，30≥硅活性材料重量/石墨烯重量≥4。

本发明的第二个目的是提供一种电池电极，该电池电极包括集电体及附着于集电体上的活性材料层，所述活性材料层中含有电极活性材料，所述电极活性材料为上述电极活性材料。

本发明的第三个目的是提供一种半导体纳米电池，其包括第一电极、第二电极及位于第一电极与第二电极之间的电解质，所述第二电极为上述电池电极。