[发明专利]导电薄膜上合成纳米碳管烯硅的电极板制备方法及其电池

说明书

本发明揭示导电薄膜上合成纳米碳管烯硅的电极板制备方法及其电池。其中电极板的制备方法为提供一绝缘基材；在该绝缘基材表面形成一导电薄膜；在高温下以混合碳源气体及硅源气体的混合气体，在该导电薄膜表面上进行脱氢反应，使得该碳源气体的碳原子及该硅源气体的硅原子能够还原于该导电薄膜表面，形成石墨烯硅复合材；以及以纳米碳管生长催化剂作用于该石墨烯硅复合材，使得一纳米碳管烯硅复合材薄膜形成在该石墨烯硅复合材表面。该电池为一电池槽内配置一阳极电极板及一阴极电极板，且一隔离膜配置在该阳极电极板及该阴极电极板，使得该阳极电极板及该阴极电极板具有电容器的功效。

技术领域

本发明涉及一种电池的技术领域，特别是以石墨烯、硅及纳米碳管构成的复合材料电极的制造方法，以及使用该电极的电池。

背景技术

随着无线通讯科技的进步，移动电话或平板电脑等移动通信装置，早已成为人们不可或缺的随身装置。为了使用的便利性，行动电话或平板电脑等装置的设计，除了需具备轻、薄、短、小的特性外，电池所能供应的电力更是达成随机通信的重要因素。然而，现今行动电话或平板电脑所使用的充电电池，尚难同时满足高的蓄电容量以及轻、薄、短、小的需求。

此外，随着交通运输工具的日益增加，造成了城市空气污染状况也日益恶化。为了早日改善空气污染情形，例如是电动脚踏车、电动机车或电动汽车等不会排放废气的电动运输工具，十分地受到人们的欢迎。然而，由于电动脚踏车、电动机车或电动汽车等电动运输工具的能量来源，仅能依赖随车携带的充电电池，却得受限于充电电池所提供的有限续航力与极长的充电时间，从而导致电动运输工具的推广遭遇了难以突破的瓶颈。

现有电池的首要缺点是长的充电时间。由于基材板在过去规模有限，长时间化学充电是必要的。若为短时间大电流进行充电，不仅可能会导致电池表面烧伤，减少电池的寿命，也可能会导致过热的变形、裂纹和损伤。此外大电流放电也会导致产生高热量及降低电池电压，进而减少电池的容量。例如，现有的电池最短的充电时间是三十分钟左右，和最长的可能需要长达8小时。

第二个缺点是低的特定功率比(specificpowerratio)。低的特定功率比会导致电池超重。铅酸电池一般的功率比是30-40Wh/Kg。超重的电池大大限制了进一步应用范围和极其降低一般的运输装置效率像汽车、火车、飞机、船只、坦克等，事实上是电动汽车不能在最近的市场推广的主要原因。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导电薄膜上合成纳米碳管烯硅的电极板制备方法，其具有能够在导电薄膜上合成活性多孔纳米碳管烯硅三维结构复合基体材板的功效。

本发明的目的在于提供一种导电薄膜上合成纳米碳管烯硅的电极板制备方法，该电极板具有能够接收大电流充电，缩短充电时间，具有极高的能量储存密度与功率密度，可满足移动装置或电动运输工具对于蓄电容量、充电时间及轻量化的高度需求。

本发明的目的在于提供一种电池，其具有能够提供设备重量减少且功率比急剧增加的功效。

为达上述的目的与功效，本发明揭示的电极板制备方法为提供一绝缘基材；在该绝缘基材表面形成一导电薄膜；在高温下以混合碳源气体及硅源气体的混合气体，在该导电薄膜表面上进行脱氢反应，使得该碳源气体的碳原子及该硅源气体的硅原子能够还原于该导电薄膜表面，形成石墨烯硅复合材；以及以纳米碳管生长催化剂作用于该石墨烯硅复合材，使得一纳米碳管烯硅复合材薄膜形成在该石墨烯硅复合材表面。

优选地，该石墨烯硅复合材藉搭配真空溅镀法、涂布方式及化学气相沉积法中的其一方法形成在该导电薄膜表面。

优选地，该石墨烯硅复合材料中，该石墨烯的重量比为70～95％，该硅的重量比为30～5％；再取摩尔浓度为0.01～0.05mol/L的铜为纳米碳管生长催化剂，搭配800～1000℃的温度，使得该石墨烯硅复合材薄膜表面上形成纳米碳管，进而合成活性多孔纳米碳管烯硅复合材薄膜。