本发明专利技术涉及负极材料、包括其的二次电池、及它们的制造方法。实例实施方式涉及电极材料、包括所述电极材料的二次电池、以及制造所述电极材料和所述二次电池的方法。电极材料可包括具有多个孔的泡沫结构体和设置于所述多个孔中的多个纳米结构体。所述泡沫结构体可包括石墨烯泡沫结构体。所述多个纳米结构体可包括纳米颗粒和纳米棒的至少一种。所述多个纳米结构体可包括能够容纳/放出离子的材料。所述电极材料可用作二次电池的负极材料。
【技术实现步骤摘要】
相关申请本申请要求在韩国知识产权局于2015年4月21日提交的韩国专利申请No.10-2015-0056002的优先权权益,其公开内容通过参考全部引入本文中。
实例实施方式涉及电极材料、形成所述电极材料的方法、包括所述电极材料的二次电池、和/或制造所述二次电池的方法。
技术介绍
和一次电池不同,二次电池典型地是可再充电的且因而广泛用于多种电子装置例如便携式电话、膝上型电脑、可携式摄像机等中。特别地,当与镍-镉电池和镍-氢(化物)电池相比时,锂二次电池具有更高的电压和更高的每单位重量的能量密度,且因而,对于锂二次电池的需求已增加。锂二次电池可根据其中使用的电解质的类型分为液体电解质电池和聚合物电解质电池。使用液体电解质的电池被称作锂离子电池且使用聚合物电解质的电池被称为锂聚合物电池。由于已制造了多种包括二次电池的电子装置且为此的市场已扩大,因此对于具有改善的特性诸如增加的容量、较高的耐久性(可靠性)和稳定性、以及良好的柔性的二次电池的需求已增加。
技术实现思路
实例实施方式涉及能够改善二次电池的性能的电极材料(负极材料)。实例实施方式涉及能够增加二次电池的充电容量的电极材料(负极材料)。实例实施方式涉及能够改善二次电池的稳定性和耐久性的电极材料(负极材料)。实例实施方式涉及柔性的电极材料(负极材料)。实例实施方式涉及包括所述电极材料(负极材料)的二次电池。实例实施方式涉及形成所述电极材料(负极材料)的方法和采用所述形成所述电极材料的方法制造二次电池的方法。另外的实例实施方式将在随后的描述中部分地阐明,且部分地将从所述描述明晰,或者可通过实例实施方式的实践获悉。根据实例实施方式,用于二次电池的负极材料包括:包括彼此连接的石墨烯骨架以及在所述石墨烯骨架之间和周围的多个孔的石墨烯泡沫结构体,和设置于所述石墨烯泡沫结构体的所述多个孔中的多个纳米结构体。所述多个纳米结构体各自、或者一个或多个可具有纳米颗粒结构或纳米棒结构。所述多个纳米结构体可包括当所述二次电池分别被充电或放电时能够容纳或放出离子的材料。所述多个纳米结构体各自、或者一个或多个可包括如下的至少一种或者选自如下的至少一种:硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铟(In)、SnS2、SnO2、和Fe2O3。所述多个纳米结构体各自可包括Si。所述多个纳米结构体各自可具有约5nm-约200nm的直径。所述多个纳米结构体的至少一些可具有纳米棒结构,和所述纳米棒结构可在其至少一个末端部分中包括合金部分。所述负极材料中的所述多个纳米结构体的含量可为约1重量%-约50重量%。所述石墨烯泡沫结构体的孔隙率可为约5%-约90%。所述多个孔各自可具有约10nm-约1000μm的尺寸。所述石墨烯泡沫结构体可具有平面形状。所述石墨烯泡沫结构体可具有颗粒形状。多个具有颗粒形状的石墨烯泡沫结构体可构成膜。所述负极材料可进一步包括包含于所述石墨烯泡沫结构体中的金属模板泡沫结构体。所述石墨烯泡沫结构体可具有所述石墨烯骨架在其中具有空的空间的中空结构。根据实例实施方式,二次电池包括:包括以上描述的负极材料的负极、与所述负极分开的正极、以及在所述负极和所述正极之间的电解质。所述负极可包括负极集流体以及结合到所述负极集流体且包括所述负极材料的负极活性材料。所述正极可包括正极集流体以及结合到所述正极集流体的正极活性材料。所述二次电池可为锂电池。所述二次电池可为柔性的。根据实例实施方式,形成用于二次电池的负极材料的方法包括:形成具有多个孔的石墨烯泡沫结构体,和在所述石墨烯泡沫结构体的所述多个孔中形成多个纳米结构体。形成石墨烯泡沫结构体可包括:制备模板泡沫结构体和在所述模板泡沫结构体的表面上形成石墨烯层。形成石墨烯层可包括:使用气体来源通过化学气相沉积(CVD)方法形成所述石墨烯层,或者通过如下形成所述石墨烯层:在所述模板泡沫结构体的表面上形成含碳层并将所述含碳层退火。所述方法可进一步包括在形成石墨烯层之后除去所述模板泡沫结构体。所述方法可进一步包括:在形成石墨烯层和除去所述模板泡沫结构体之间在所述石墨烯层上形成保护层,和在除去所述模板泡沫结构体之后除去所述保护层。形成多个纳米结构体可包括使用所述纳米结构体的来源气体通过CVD方法在所述多个孔中生长所述多个纳米结构体。在所述石墨烯泡沫结构体的所述多个孔中形成多个纳米结构体可包括:与所述石墨烯泡沫结构体分开地制备所述多个纳米结构体,在溶液内使所述多个纳米结构体附着在所述石墨烯泡沫结构体的所述多个孔中,和从所述溶液取出所述多个纳米结构体附着于其中的所述石墨烯泡沫结构体并将其退火。在所述石墨烯泡沫结构体的所述多个孔中形成多个纳米结构体可包括:与所述石墨烯泡沫结构体分开地制备所述多个纳米结构体,通过将所述多个纳米结构体和所述石墨烯泡沫结构体与粘合剂混合而形成混合材料,将所述混合材料施加在基底上以形成薄膜,和将所述薄膜退火。形成多个纳米结构体可包括:在所述石墨烯泡沫结构体的所述多个孔中形成多个种子单元,和通过CVD方法由所述多个种子单元生长所述多个纳
米结构体。所述多个纳米结构体各自可具有纳米颗粒结构或纳米棒结构。所述多个纳米结构体各自可具有如下的至少一种、或选自如下的至少一种:硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铟(In)、SnS2、SnO2、和Fe2O3。根据实例实施方式,制造包括负极、正极和电解质的二次电池的方法包括通过使用以上描述的方法形成负极材料。所述方法可包括:形成包括所述负极材料的负极、形成正极、以及在所述负极和所述正极之间提供电解质,其中形成负极可包括通过使用以上描述的方法形成所述负极材料。形成负极可包括:形成负极集流体,和形成结合到所述负极集流体的负极活性材料,其中所述负极活性材料可包括所述负极材料。形成正极可包括:形成正极集流体,和形成结合到所述正极集流体的正极活性材料。所述二次电池可为锂电池。所述二次电池可为柔性的。附图说明从结合附图考虑的实例实施方式的下列描述,这些和/或其它实例实施方式将变得明晰和更容易理解,其中:图1为根据一个实例实施方式的电极材料的图;图2为其中多个纳米结构体的体积膨胀的图1的电极材料的图;图3为根据对比例的电极结构体(用于二次电池的负极结构体)的横截面图;图4为根据另一实例实施方式的电极材料的图;图5为根据另一实例实施方式的电极材料的图;图6为示例性地显示根据一个实例实施方式的电极材料中的纳米棒结构的横截面图;图7为在根据一个实例实施方式的电极材料中使用的泡沫结构体的骨架的横截面图;图8为在根据另一实例实施方式的电极材料中使用的泡沫结构体的骨架的横截面图;图9为可应用于根据一个实例实施方式的电极材料的柔性石墨烯泡沫结构体的照片;图10为根据一个实例实施方式的包括电极材料的二次电池的横截面图;图11为说明根据另一实例实施方式的二次电池的结构的透视图;图12为说明根据另一实例实施方式的二次电池的结构的透视图;图13A-13F为用于描述根据一个实例实施方式的形成电极材料的方法的透视图;图14为用于描述根据另一实例实施方式的形成电极材料的方法的图;图15为用于描述根据另一实例实施方式的形成电极材料的方法的图;和图16为用于描述根据另一实例实施方式的形成电极材料的方法的图。具体实施方式现在将参照其本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于二次电池的负极材料,所述负极材料包括:包括彼此连接的石墨烯骨架以及在所述石墨烯骨架之间和周围的多个孔的石墨烯泡沫结构体;和在所述石墨烯泡沫结构体的所述多个孔中的多个纳米结构体。
【技术特征摘要】
2015.04.21 KR 10-2015-00560021.用于二次电池的负极材料,所述负极材料包括:包括彼此连接的石墨烯骨架以及在所述石墨烯骨架之间和周围的多个孔的石墨烯泡沫结构体;和在所述石墨烯泡沫结构体的所述多个孔中的多个纳米结构体。2.权利要求1的负极材料,其中所述多个纳米结构体的至少一个具有纳米颗粒结构或纳米棒结构。3.权利要求1的负极材料,其中所述多个纳米结构体包括配置成当所述二次电池分别被充电或放电时容纳或放出离子的材料。4.权利要求1的负极材料,其中所述多个纳米结构体的至少一个包括如下的至少一种:硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铟(In)、SnS2、SnO2、和Fe2O3。5.权利要求4的负极材料,其中所述多个纳米结构体的至少一个包括Si。6.权利要求1的负极材料,其中所述多个纳米结构体的至少一个具有5nm-200nm的直径。7.权利要求1的负极材料,其中所述多个纳米结构体的至少一个具有纳米棒结构,和所述纳米棒结构至少在其一个末端部分处包括合金部分。8.权利要求1的负极材料,其中所述负极材料中的所述多个纳米结构体的浓度为1重量%-50重量%。9.权利要求1的负极材料,其中所述石墨烯泡沫结构体的孔隙率为5%-90%。10.权利要求1的负极材料,其中所述多个孔的至少一个具有10nm-1000μm的尺寸。11.权利要求1的负极材料,其中所述石墨烯泡沫结构体的形状包括平面形状或颗粒形状。12.权利要求11的负极材料,其中多个具有颗粒形状的石墨烯泡沫结构体构成膜。13.权利要求1的负极材料,进一步包括包含于所述石墨烯泡沫结构体中的金属模板泡沫结构体。14.权利要求1的负极材料,其中所述石墨烯泡沫结构体具有所述石墨
\t烯骨架在其中具有空的空间的中空结构。15.二次电池,包括:包括权利要求1-14任一项的负极材料的负极;与所述负极分开的正极;以及在所述负极和所述正极之间的电解质。16.权利要求15的二次电池,其中所述负极包括负极集流体以及结合到所述负极集流体且包括所述负极材料的负极活性材料,和所述正极包括正极集流体以及结合到所述正极集流体...
【专利技术属性】
技术研发人员:申铉振,李东郁,朴晟准,
申请(专利权)人:三星电子株式会社,
类型:发明
国别省市:韩国;KR
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