[发明专利]石墨烯-二氧化钛电极

说明书

技术领域

本公开涉及可印刷电子器件、相关设备和方法的领域，且特别涉及用于形成可印刷电池和超级电容器的电极的基于石墨烯的墨配制物（formation）。特别公开的方面/实施例涉及可移动电子设备，特别是在使用中可被手持的所谓的手持电子设备（尽管在使用中其可被放置在支架中）。这样的手持电子设备包括所谓的个人数字助理（PDA）。

根据一个或多个公开的方面/实施例的便携式电子器件/设备可提供一种或多种音频/文本/视频通信功能（例如远程通信、视频通信和/或文本传输、短消息服务（SMS）/多媒体消息服务（MMS）/电子邮件功能、交互式/非交互式显示功能（例如，网络浏览、导航、电视/节目观看功能、音乐记录/播放功能（例如MP3或其他格式和/或（FM/AM）收音机广播录音/播放）、下载/发送数据功能、图像捕获功能（例如，使用（例如内置）数码相机），以及游戏功能。

背景技术

便携式电子设备日益增加的能力和功能对于能量存储介质有日益增加的要求，并驱动电池和电容器技术的进步。下一代便携式设备要求固态电池和具有高能量密度和挠性的电容器以满足各种电源和设计需求。而且，为了满足工业需求量，能量存储介质必须能以合理的成本被大量生产。

可印刷电子器件是设备制造相对较新的领域，其中普通的印刷技术结合导电电子墨一起使用以大量制造极薄、灵活和便宜的电子电路。尽管其有许多益处，但是从功能和可靠性角度来说，可印刷电子器件的性能当前劣于传统电子器件的性能。可印刷电子面临的最大挑战之一在于用于印刷的材料。可获得许多纳米材料和纳米颗粒，但是其中非常少的已被开发为可印刷墨。另一个挑战在于制造过程。大部分的当前处理是原型阶段并涉及许多在其可被用于大量制造前需要被优化的参数。如果印刷变成用于制造电子器件的标准过程，成本和产出也要被改善。

针对电池和电容器，由于其高反应性和离子吸附作用特点，石墨是用于制造锂电池电极非常常用的材料。但是，最近碳纳米管（CTN）和其他的碳纳米材料已被用于形成新颖的电极，以便提供存储容量，但是CNT较差的可溶性使得其不适于可印刷电子器件。CNT可以被官能团改性以改善其可溶性，但这牺牲了其固有导电性。而且，CNT的潜在毒性（人类吸入细粒，类似于石棉纤维可引起肺癌、石棉尘肺和恶性胸膜间皮瘤）可限制其在消费者产品中的应用。

在此公开的设备和相关方法可以或不可以解决一个或多个这些问题。

之前公开的文档的列表或讨论或本说明书中的任何背景不是必须被认为是承认文档或背景是现有技术发展水平的公知常识的一部分。本公开的一个或多个方面/实施例可以或不可以解决一个或多个背景问题。

发明内容

根据第一方面，提供了一种包括石墨烯、二氧化钛和接合剂的电极，所述接合剂被配置为有助于将所述石墨和所述二氧化钛粘合在一起以形成所述电极。

所述接合剂是聚合物。所述接合剂包括一种或多种离子部分（species）。所述接合剂包括以下中的一种或多种：聚（4-苯乙烯磺酸钠）、聚苯胺和聚（2,5-双（3-磺酸基丙氧基）-1,4-乙炔基亚苯基-交替-1,4-乙炔基亚苯基）钠盐。所述石墨烯是石墨小片（platelet）的形式。所述二氧化钛是金红石或锐钛矿颗粒的形式。所述电极包括锂盐。所述锂盐包括以下中的一种或多种：LiPF₆、LiBF₄和LiClO₄。

根据又一个方面，提供了一种包括在此描述的电极的装置。所述装置可以是一个或多个蓄电装置，用于蓄电装置的电路，以及用于蓄电装置的模块。装置可形成便携式电子器件的一部分，或用于便携式电子器件的模块的一部分。便携式电子器件可以是便携式通信设备。

蓄电装置可包括第一和第二电极以及电解质。至少第一电极可以是在此描述的任何电极。电解质可被配置为允许可移动离子在第一和第二电极之间转移以产生和/或存储电能。

电解质是固体或凝胶电解质。固体或凝胶电解质包括氧氮化锂磷。电解质可以是聚合物电解质。所述聚合物包括以下中的一种或多种：聚（氧化乙烯）的衍生物和硼酸酯基团。

蓄电装置可以是电池或电容器。所述蓄电装置是锂金属电池、锂离子电池或锂离子电容器。蓄电装置可形成便携式电子器件的一部分，或形成电子器件的模块的一部分。便携式电子器件可以是便携式通信设备。

根据又一个方面，提供了一种制造电极的方法，所述方法包括：形成电极配制物，所述电极配制物包括石墨烯、二氧化钛和接合剂；以及