複合材料電極及其製作方法

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

中華民國

專利申請案號

106141072

專利證號

I 644473

專利獲證名稱

複合材料電極及其製作方法

專利所屬機關 (申請機關)

國立中央大學

獲證日期

2018/12/11

技術說明

經由燃燒石化燃料所產生的CO2一般被視為廢棄物，在無法利用的情況下，過多的CO2將導致環境氣候的異常。而在本發明中則以CO2作為前驅物，在超臨界態下合成CoCO3/GNS (graphene nanosheets)的奈米複合材，除了可直接利用CO2以外，可合成出粒子散佈較為均勻的複合材，且SCCO2可打開石墨烯層，將CoCO3分散在層與層之間避免石墨烯再次堆疊。此外，在文獻中的合成溫度，大都為120~200 ºC，除了尿素的分解溫度須達到60 ºC以上外，一般水熱法的合成溫度也須達到100 ºC以上，而在本發明中利用SCCO2僅需50 ºC，且合成時間僅需2小時，相較文獻中的合成時間(12~24小時)較為短暫，大幅減少合成過程中所需消耗的能量及成本。除了減少合成時間與降低合成溫度，SCCO2能製備出奈米尺度的材料，在大多數的CoCO3文獻中，其CoCO3的顆粒尺寸約為1~5 μm，而在本發明中則可製備出約20 nm的CoCO3，且為多孔隙結構，大幅提高電極利用率、舒緩體積變化產生的應變，改善了電池的可逆電容量、高速充放電能力與壽命。 Carbon dioxide (CO2), a greenhouse gas typically released from the combustion reactions of fossil fuels, is here for the first time utilized to synthesize CoCO3/GNS (graphene nanosheets) nanocomposites. In addition to its use as a reactant, supercritical CO2 fluid is also used to debundle graphene nanosheets (GNSs) and uniformly disperse the CoCO3 nanoparticles in between, thus preventing graphene restacking. Most importantly, this synthesis can be performed at 50 °C in 2 h. Both temperature and time required are remarkably lower than the conventional methods, reducing energy consumption. Besides, the CoCO3 particle sizes are smaller than that reported in previous literatures. The obtained CoCO3 particles (~20 nm in diameter) with highly porous structure increase the number of electroactive sites and accommodate the strain generated upon charging/discharging, thus improving the reversible capacity, high-rate capability, and cyclic stability.

備註

連絡單位 (專責單位/部門名稱)

智權技轉組

連絡電話

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