[发明专利]金属氧化物纳米纤维电极和方法

说明书

示出一种包括具有金属氧化物涂层的金属纤维的基于纳米纤维的微结构材料以及方法。在一个实例中，基于纳米纤维的微结构材料被用作诸如锂离子电池等电池的电极，其中微结构材料的所述纳米纤维形成具有独立式芯‑壳结构的纳米纤维布。

优先权声明

本申请要求美国临时专利申请号62/255,827的优先权权益，所述美国临时专利申请通过引用以其全文结合在此。

技术领域

本发明涉及基于金属氧化物的材料微结构和方法。在一个实例中，本发明涉及锂离子电池的基于金属氧化物纳米纤维的阳极。

背景技术

期望经改进的电池如锂离子电池。可以改进的电池结构的一个实例是阳极结构。

附图说明

图1示出根据本发明的实例的制作方法的一部分。

图2示出根据本发明的实例的纤维的显微照片。

图3示出根据本发明的实例的纤维的TEM图像。

图4示出根据本发明的实例的纤维的X射线数据。

图5示出根据本发明的实例的材料的电数据。

图6示出根据的本发明的实例的材料的额外电数据。

图7示出根据本发明的实例的纤维的显微照片。

图8示出根据的本发明的实例的材料的额外电数据。

图9示出根据本发明的实例形成的装置的实例电路。

图10示出根据本发明的实例的电池。

图11示出根据本发明的实例的形成材料的方法。

具体实施方式

在如下详细描述中，参考附图，附图形成详细说明的一部分，并且在附图中，通过说明的方式示出了可以实践本发明的具体实施例。在附图中，贯穿若干个视图，相似的附图标记描述基本上类似的部件。足够详细地描述这些实施例以使本领域技术人员能够实践本发明。在不脱离本发明范围的情况下，可以利用其它实施例并且可以做出结构或逻辑上的改变等。

以下公开内容示出了低成本、独立式、大容量、稳定且环境友好的金属氧化物纤维布。在一个实例中，金属氧化物是氧化镍。在一个实例中，镍-氧化镍(Ni-NiO)纳米纤维布用于形成锂离子电池的阳极。Ni-NiO纳米纤维是通过生成独立式芯-壳纳米纤维结构的静电纺丝和热氧化工艺制造的。由于在锂化/去锂化期间重复的体积变化，镍基体缓解了在锂离子阳极观察到的导电性差的问题。与浆料铸造电极的表面积相比，Ni-NiO纳米纤维阳极拥有高表面积，这有助于促进锂离子扩散到活性材料中。

电化学阻抗谱指示集流金属(在这一情况下为镍)经受独立式结构的体积变化的经改进的能力。此外，扫描电子显微镜指示，在超过400个充电/放电循环内Ni-NiO纳米纤维布阳极的稳定性，所述稳定性部分地通过固体电解质中间相的稳定演变来证明。作为阳极，Ni-NiO纳米纤维布示出了令人难忘的结果：在2154mAg^-1或3C(1C＝718mA g^-1)的电流密度下1054mAh g^-1的重量容量、超过1500个循环的长循环寿命、以及在其整个循环寿命期间具有＞99％的库伦效率的优异稳定性。性能评价使Ni-NiO布材料能够用于下一代大容量、高速率、稳定且环境友好的锂离子电池。