电极、其制造方法及包含其的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电极及包含其的装置。该电极包含一金属网状结构；以及一活性材料网状结构，且该金属网状结构是设置于该活性材料网状结构内，其中该金属网状结构与该活性材料网状结构的重量比是0.5至155。

【技术实现步骤摘要】
电极、其制造方法及包含其的装置
本专利技术关于一种电极及包含其的装置。
技术介绍
铝在地球上蕴藏量非常丰富，以铝作为材料的电子装置具有较低的成本。此外，与单电子转移子的锂离子电池相比可提供较高的能量储存容量。再者，由于铝具有低可燃性及电子氧化还原性质，大幅提升铝离子电池在使用上的安全性。尽管有着上述理论优点，然而为满足实际商业化应用的需求，铝离子电池的效能(例如低放电电压、以及电容量)仍需被进一步的提升。铝离子电池的电容量与电池中电极的石墨含量呈正比。传统以发泡石墨作为电极的铝离子电池，由于其在高充放电流下导电率不足以及集流处接触点不佳等缺点，使得该铝离子电池的电池效能不佳。此外，由于纯发泡石墨较脆，使得该材料不易进行加工。在此背景下，产生对开发本揭露的实施例的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电极，基本上可以克服现有技术的缺陷，使得应用其的电池的电池效能得以改善。根据本专利技术实施例，本专利技术提供一种电极，例如为金属离子电池的正电极。该电极包含一金属网状结构；以及一活性材料网状结构，且该金属网状结构是设置于该活性材料网状结构内，其中该金属网状结构与该活性材料网状结构的重量比是0.5至155。根据本专利技术其他实施例，本专利技术提供一种电极的制造方法。该方法包含提供一金属网状结构；以及，沉积一活性材料于该金属网状结构的表面，得到该电极，其中该金属网状结构与该活性材料网状结构的重量比是0.5至155。根据本专利技术其他实施例，本专利技术提供一种装置，例如为金属离子电池、或电容器。该装置包含：一第一电极，其中该第一电极是本申请案所述电极；一第一隔离膜；以及，一第二电极，其中该第一隔离膜设置于该第一电极与该第二电极之间。与现有技术相比，本专利技术提供的电极及包含其的装置是藉由沉积一活性材料于一金属网状结构的表面，得到具有活性材料网状结构的电极。由于在该电极的活性材料网状结构中设置了金属材料，因此可提高该电极的导电性以及提高活性材料网状结构的柔软性。此外，本专利技术可进一步对该金属网状结构进行蚀刻，移除活性材料网状结构内部份的金属，以形成多个空隙于该活性材料网状结构内。如此一来，使得电池中的电解液可更容易经由该空隙润湿活性材料，提升活性材料的使用率，以增加包含电极的装置的电容量，并提升总发电量。另一方面，覆盖于该金属网状结构的活性材料网状结构可为不连续的，以提高电解液润湿效果。附图说明图1为本专利技术实施例所述电极的示意图；图2为本专利技术图1所述电极其区域2的透视示意图；图3-4为本专利技术其他实施例所述电极的透视示意图；图5为本专利技术实施例所述电极制造方法的流程图；图6为本专利技术某些实施例所述装置的示意图；图7是显示为本专利技术实施例1至5及比较例1所述铝离子电池其循环稳定性测试结果；图8是显示为本专利技术实施例6至9所述铝离子电池其循环稳定性测试结果；图9是显示为本专利技术实施例10至13所述铝离子电池其循环稳定性测试结果；图10是显示为本专利技术实施例14至17所述铝离子电池其循环稳定性测试结果；图11是显示为本专利技术实施例18所述铝离子电池其循环稳定性测试结果；图12是显示为本专利技术实施例19及20所述铝离子电池其循环稳定性测试结果；其中，符号说明：2区域；12金属网状结构；13孔洞；14活性材料网状结构；15孔隙；50方法；52、54、56步骤；100电极；101第一电极；102第一隔离膜；103第二电极；105电解质；200装置；T厚度。具体实施方式本专利技术提供一种电极(例如为一金属离子电池的正极)及包含其的装置(例如金属离子电池)。藉由沉积一活性材料于一金属网状结构的表面，得到具有活性材料网状结构的电极。由于在该电极的活性材料网状结构中设置了金属材料，因此可提高该电极的导电性以及提高活性材料网状结构的柔软性。此外，可进一步对该金属网状结构进行蚀刻，移除活性材料网状结构内部份的金属，以形成多个空隙于该活性材料网状结构内。如此一来，使得电池中的电解液可更容易经由该空隙润湿活性材料，提升活性材料的使用率，以增加包含电极的装置的电容量，并提升总发电量。另一方面，覆盖于该金属网状结构的活性材料网状结构可为不连续的，以提高电解液润湿效果。请参照图1，为本专利技术一实施例所述电极10的示意图，该电极10可具有一厚度T介于100nm至10mm之间。请参照图2，为图1所述电极10其区域2的示意图。如图2所示，该电极10是包含一金属网状结构12、以及一活性材料网状结构14，其中该金属网状结构12是设置于该活性材料网状结构14内。换言之，该活性材料网状结构14是包覆该金属网状结构12。仍请参照图2，该金属网状结构12具有类似海绵的构形，因此使得包覆该金属网状结构12的该活性材料网状结构14同样具有类似海绵的构形。如此一来，多个孔洞13是以三维方式分散于活性材料网状结构14的四周。此外，该金属网状结构与该活性材料网状结构的重量比约为0.5至155，例如约为1.6至155。根据本专利技术实施例，该金属网状结构12可为一发泡金属材料，其材质可为发泡镍、发泡铁、发泡铜、发泡钛、或发泡合金(例如：含镍合金、含铁合金、含铜合金、或含钛合金)所形成。根据本专利技术实施例，该金属网状结构12可为发泡镍、发泡镍合金、或发泡不锈钢。根据本专利技术实施例，该活性材料网状结构的材质可为具插层的活性材料、或具插层的活性材料的团聚物。举例来说，该活性材料网状结构的材质可为石墨、层状双氢氧化物(layereddoublehydroxide)、层状氧化物、层状硫族化合物(layeredchalcogenide)、或上述材料的组合。根据本专利技术某些实施例，该电极的单位面积活性材料含量可介于约0.2mg/cm2至20mg/cm2之间。根据本专利技术实施例，该活性材料网状结构14为一连续的结构，如图2所示。另一方面，请参照图3，该活性材料网状结构14可为一不连续的结构，并露出部份金属网状结构12表面。当该活性材料网状结构14为一不连续的结构时，该金属网状结构被该活性材料网状结构所覆盖的面积可占该金属网状结构总面积约1％至95％，以提高电解液润湿该活性材料网状结构14的效果。根据本专利技术实施例，部份该金属网状结构12可进一步被移除，使得多个空隙15设置于该活性材料网状结构14内，如图4所示。根据本专利技术实施例，其中该空隙15与该金属网状结构12的体积比可介于约99至1之间。如此一来，电池中的电解液可更容易经由该空隙15润湿活性材料，提升活性材料的使用率，以增加包含电极的装置的电容量，并提升总发电量。该空隙与该金属网状结构的体积比可藉由量测该金属网状结构在进行蚀刻前后的重量换算得知。举例来说，该金属网状结构在进行蚀刻前具有一重量W0，而该金属网状结构在进行蚀刻后具有一重量W1，则空隙15与该金属网状结构12的体积比Rv可藉由下公式计算得出：Rv＝(W0-W1)/W1根据本专利技术实施例，本专利技术亦提供上述电极的制造方法。图5为一制造流程图，用以说明本专利技术一实施例所述电极的制造方法50。可被了解的是，除了制造流程图所述的步骤外，可以有其他额外的步骤实施于该方法50之前、之后、或是穿插于该方法50中。本专利技术所述电极的制造方法的起始步骤52是提供一金属网状结构。接着，藉由一沉积制程(例如：化学气相沉积法(chemicalvapordeposi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极，包含：金属网状结构；活性材料网状结构，且该金属网状结构是设置于该活性材料网状结构内，其中该金属网状结构与该活性材料网状结构的重量比是0.5至155；以及多个空隙，设置于该活性材料网状结构内，其中该空隙与该金属网状结构的体积比是99至1之间。

【技术特征摘要】
2017.09.27 TW 1061331111.一种电极，包含：金属网状结构；活性材料网状结构，且该金属网状结构是设置于该活性材料网状结构内，其中该金属网状结构与该活性材料网状结构的重量比是0.5至155；以及多个空隙，设置于该活性材料网状结构内，其中该空隙与该金属网状结构的体积比是99至1之间。2.如权利要求1所述的电极，其中该金属网状结构是发泡金属。3.如权利要求2所述的电极，其中该发泡金属是发泡镍、发泡铁、发泡铜、发泡钛、发泡钴、或上述材料的发泡合金。4.如权利要求1所述的电极，其中该活性材料网状结构是石墨、或具插层的活性材料。5.如权利要求1所述的电极，其中该电极的厚度是100nm至10mm。6.如权利要求1所述的电极，其中该活性材料网状结构为连续的结构。7.如权利要求1所述的电极，其中该活性材料网状结构为不连续的结构。8.如权利要求7所述的电极，其中该金属网状结构被该活性材料网状结构所覆盖的面积占该金属网状结构总面积的1％至95％。9.一种电极的制造方法，包含：提...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光耀，黄廷位，江建志，吴俊星，张文昇，杨昌中，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71