CN107799724B - 电极及其制造方法、以及包含该电池的金属离子电池 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种电极及其制造方法、以及包含该电极的金属离子电池。该电极包含一碳基板；一金属层，该金属层配置于该碳基板之上；以及，一结晶碳材，配置于该碳基板及该金属层之间，并与该碳基板或该金属层直接接触。本发明的电极具有高电量及高导电性，可增加包含该电极的金属离子电池的电容量。

Description

电极及其制造方法、以及包含该电池的金属离子电池
技术领域
本公开关于一种电极及其制造方法、以及包含该电池的金属离子电池。
背景技术
铝在地球上蕴藏量非常丰富，以铝作为材料的电子装置具有较低的成本。此外，与单电子转移子的锂离子电池相比，铝在电化学充放电的过程中电子转移数目可达到三，因此可提供较高的能量储存容量。再者，由于铝具有低可燃性及电子氧化还原性质，大幅提升铝离子电池在使用上的安全性。
尽管有着上述理论优点，然而为满足实际商业化应用的需求，铝离子电池的效能(例如低放电电压、以及电容量)仍需被进一步的提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高电量及高导电性的电极。
本发明的另一目的在于提供一种高电量及高导电性的电极的制造方法。
本发明的再一目的在于提供一种高电容量的金属离子电池。
根据本公开实施例，本公开提供一种电极，例如为金属离子电池的电极。该电极包含一碳基板；一金属层，该金属层配置于该碳基板之上；以及，一结晶碳材，配置于该碳基板及该金属层之间，并与该碳基板或该金属层直接接触。
根据本公开其他实施例，本公开提供上述电极的制造方法。该方法包含提供一碳基板，其中该碳基板具有一第一区域及一第二区域；形成一金属层于该第一区域之上，其中该第一区域位于该金属层及该第二区域之间；以及，对该碳基板及该金属层进行热处理，以将该碳基板的该第一区域转换成一结晶碳材。
根据本公开其他实施例，本公开提供一种金属离子电池。该金属离子电池包含：一第一电极；一第一隔离膜；一第二电极，其中该第一隔离膜设置于该第一电极与该第二电极之间，且该第二电极是本公开上述电极；以及，电解质，其设置于该第一电极与该第二电极之间。
与现有技术相比，本发明的电极藉由形成一金属层于碳基板上并进行热处理，利用金属表面于高温时对碳基板固溶析出有序层状碳材，使原先非结晶碳材转变成结晶碳材，以形成高电量及高导电性的电极，并进一步增加包含该电极的金属离子电池的电容量。
附图说明
图1为本公开一实施例所述电极的示意图；
图2为本公开图1所述电极其区域2的放大示意图；
图3为本公开其他实施例所述区域2的放大示意图；
图4-6为本公开其他实施例所述电极的示意图；
图7为本公开一实施例所述电极制造方法的流程图；
图8A至图8C为一系列剖面结构图，用以说明本公开实施例所述电极的制造方法；
图9为本公开一实施例所述金属离子电池的示意图；
图10为本公开另一实施例所述金属离子电池的示意图；
图11为实施例1所述石墨电极的穿透式电子显微镜(transmission electronmicroscope,TEM)图谱；
图12是绘示实施例1所述金属离子电池(1)在充放电过程中，电压与时间的关系图；
图13是绘示实施例1所述金属离子电池(1)在充放电过程中循环稳定性测试结果。
图14是绘示实施例2所述金属离子电池(1)在充放电过程中，电压与时间的关系图；
图15是绘示实施例2所述金属离子电池(1)在充放电过程中循环稳定性测试结果。
图16是绘示实施例3所述金属离子电池(1)在充放电过程中，电压与时间的关系图；
图17是绘示实施例3所述金属离子电池(1)在充放电过程中循环稳定性测试结果；
图18为比较例1所述碳电极的穿透式电子显微镜(transmission electronmicroscope,TEM)图谱；以及
图19为实施例1及3所述石墨电极，以及比较例1及2所述碳电极的X光绕射仪(X-Ray Diffractometer，XRD)图谱；
其中，符号说明：
2 区域； 10 碳基板；
11 第一区域； 12 金属层；
13 第二区域； 14 结晶碳材；
16 活性材料； 20 孔隙；
51 镍层51； 52 碳布；
53 石墨层； 60 方法；
61、62、63、64 步骤； 100 电极；
101 第一电极； 102 第一隔离膜；
103 第二电极； 105 电解质；
107 第三电极； 109 第二隔离膜；
200 金属离子电池。
具体实施方式
以下针对本发明的电极及包含其的金属离子电池作详细说明。应了解的是，以下的叙述提供许多不同的实施例或例子，用以实施本发明的不同样态。以下所述特定的元件及排列方式仅为简单描述本发明。当然，这些仅用以举例而非本发明的限定。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关连性。且在图式中，实施例的形状、数量、或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，图式中各元件的部分将以分别描述说明之，值得注意的是，图中未绘示或描述的元件，为所属技术领域中具有通常知识者所知的形式，此外，特定的实施例仅为揭示本发明使用的特定方式，其并非用以限定本发明。
本公开提供一种电极(例如为一金属离子电池的正极)及包含其的金属离子电池。藉由形成一金属层于碳基板上并进行热处理，利用金属表面于高温时对碳基板(例如非结晶碳材)固溶析出有序层状碳材(结晶碳材，例如石墨)，使原先碳材，例如非结晶碳材，转变成结晶碳材，以形成高电量及高导电性的电极，并进一步增加包含该电极的金属离子电池的电容量。此外，本公开可进一步利用气相沉积形成一活性材料层于金属层之上，增加整体电极的电容量。本公开所述电极，不需使用粘着剂即可形成结晶碳材于碳基板及金属层上，因此可避免使用粘着剂而影响电极效能。再者，由于该金属层可顺应性形成于该碳基板的表面上，因此当进行热处理将与该金属层接触的碳基板转换成结晶碳材时，所形成的结晶碳材具有与该碳基板相对应的比表面积。因此，若使用的碳基板为具有高比表面积的碳材时(例如碳布或碳纤维)，所形成的结晶碳材亦具有高的比表面积。
请参照图1，为本公开一实施例所述电极100的剖面结构示意图。该电极100可具有一碳基板10、一金属层12，其中该金属层12配置于该碳基板之上；以及，一结晶碳材14，由图1可得知，该金属层12为一连续的膜层。图2是本公开图1所述电极100的区域2的放大示意图。由图2可知，该结晶碳材14配置于该碳基板10及该金属层12之间。根据本公开实施例，该结晶碳材14是与该碳基板10或/及该金属层12直接接触。根据本公开实施例，该碳基板可为一非结晶碳(即无序碳)基板。举例来说，该碳基板可为碳布、碳纸、或碳纤维。图3是本公开另一实施例所述电极100的部份区域放大示意图。本公开所述的碳基板亦可具有多个孔隙20，而该金属层12可进一步填入该孔隙20中，而该结晶碳材14亦填入该孔隙20中且位于该碳基板10及该金属层12之间，如图3所示。如此一来，所形成的结晶碳材14可具有高的比表面积。根据本公开实施例，该结晶碳材可为层状石墨，厚度可约介于1nm至50μm之间，例如约介于10nm至50μm之间、或介于1nm至5μm之间。
根据本公开实施例，该金属层的材质可为催化金属。该催化金属可藉由热处理将碳材(例如非结晶碳材)固溶析出有序层状碳材(结晶碳材，例如石墨)。举例来说，该金属层的材质可为Fe、Co、Ni、Cu、或上述的组合或合金。根据本公开其他实施例，该金属层亦可由多个金属颗粒所组成，上述金属颗粒的材质可为Fe、Co、Ni、Cu、或上述的组合或合金。此外，根据本公开其他实施例，至少部份该金属颗粒可被该结晶碳材所包覆。
请参照图4，是本公开另一实施例所述电极100的剖面结构示意图。由图4可得知，本公开所述金属层12亦可为一不连续的膜层，而该结晶碳材14仍配置于该碳基板10及该金属层12之间，且该结晶碳材14是与该碳基板10或/及该金属层12直接接触。如此一来，所形成的结晶碳材14亦可为一不连续的膜层。根据本公开其他实施例，本公开所述电极可藉由控制金属层的厚度、热处理的温度、及/或热处理的时间，使至少部份不连续的金属层12经由固体渗碳而进一步被所形成的结晶碳材14所完全包覆，请参照图5。
请参照图6，为本公开其他实施例所述电极100的剖面结构示意图。由图6可得知，本公开所述电极100可更包含一活性材料16形成于该金属层12上，其中该活性材料16藉由一沉积制程(例如：化学气相沉积法(chemical vapor deposition))形成于该金属层12上。该活性材料16包括层状活性材料或该层状活性材料的团聚物。根据本发明实施例，该活性材料16可为插层碳材，例如：石墨、石墨烯、纳米碳管或上述材料的组合。
根据本公开实施例，本公开亦提供上述电极的制造方法。图7为一制造流程图，用以说明本公开一实施例所述电极的制造方法60。可被了解的是，除了制造流程图所述的步骤外，可以有其他额外的步骤实施于该方法60之前、后、或是穿插于该方法60中。
本公开所述电极的制造方法的起始步骤61是提供一碳基板10，该碳基板10具有一第一区域11及一第二区域13，请参照图8A。接着，形成一金属层12于该第一区域11之上(步骤62)。请参照图8B，该第一区域11位于该金属层12及该第二区域13之间。该金属层12的形成方式可例如为溅镀、电子束蒸镀、热蒸镀、电镀、或是无电镀。其中，该所形成的金属层12可完全或部份覆盖该碳基板10。换言之，该金属层12可为一连续或非连续膜层。根据本公开实施例，所形成的金属层12与该碳基板10的重量比可约介于0.01至10之间，例如可约介于0.04至10之间、或可约介于0.01至5之间。接着，对该碳基板10该金属层12进行热处理(步骤63)，以将该碳基板10与该金属层12接触的该第一区域11转换成一结晶碳材14，请参照图8C。该热处理可在惰性气体(例如氩气、氮气等)或氢气环境下以高温炉管进行，其中该热处理温度可介于约800℃至1150℃之间，而该热处理时间可约为数分钟至数小时(例如约30分钟至2小时)。值得注意的是，所形成的结晶碳材14的重量是与热处理时间成正比。此外，所形成的结晶碳材14的重量亦与该碳基板10及该金属层12的接触面积成正比。根据本公开某些实施例，本公开所述电极的制造方法可更包含可利用化学气相沉积法(chemical vapordeposition)形成一活性材料层16于该金属层12之上(步骤64)，得到图6所示的电极。值得注意的是，在进行化学气相沉积法时可将基材加热步骤取代上述的热处理步骤，不过该加热步骤的温度需介于约900℃至1150℃之间。
根据本公开实施例，本公开亦提供一种金属离子电池。请参照图9，该金属离子电池200包含：一第一电极101、一第一隔离膜102、以及一第二电极103，其中第二电极103为本公开所述电极，且该第一隔离膜102设置于该第一电极101与该第二电极103之间。该金属离子电池200亦包含电解质105，其设置于该第一电极101与该第二电极103之间。该金属离子电池200可为充电式的金属离子二次电池，但本公开亦涵盖一次电池。
根据本发明其他实施例，请参照图10，是本发明实施例所述电池的示意图，该金属离子电池200可更包含第三电极107以及一第二隔离膜109，其中在该第一电极101及第三电极107之间依序配置为该第一隔离膜102、该第二电极103、以及该第二隔离膜109。该电解质105设置于该第一电极101与该第三电极107之间。
根据本公开实施例，该金属离子电池200可为铝离子电池，但本公开其他实施例亦涵盖其它类型的金属离子电池。该第一电极101和第三电极107包含铝，诸如非合金形式的铝或铝合金。此外，适合作为该第一电极101和第三电极107的材料可包含以下的一者或多者：碱金属(例如，锂、钾、钠等)、碱土金属(例如，镁、钙等)、过渡金属(例如，锌、铁、镍、钴等)、主族金属(main group metal)或类金属(metalloid)(例如，铝、硅、锡等)及前述元素中的两者或两者以上的金属合金(例如，铝合金)。第一隔离膜102及第二隔离膜109可避免第一电极101直接接触该第二电极103导致短路，且电解质105支持阴离子在第二电极103处的可逆的迁入及迁出，并支持铝在第一电极101处的可逆的沉积及溶解(stripping)。根据本公开实施例，电解质105包含离子液体。此外，根据本公开某些实施例，电解质包含金属卤化物与离子液体。举例而言，电解质105可对应于或可包含金属卤化物(例如：卤化铝)与离子液体的混合物，且所述卤化铝与所述离子液体的摩尔比至少为或大于约1.1、或至少为或大于约1.2，且多达约1.5、多达约1.8或更多，诸如在卤化铝为AlCl3的情况下，离子液体为氯化l-乙基-3-甲基咪唑鎓，且氯化铝与氯化l-乙基-3-甲基咪唑鎓的摩尔比至少为或大于约1.2，例如介于1.2至1.8之间。离子液体的实例包含氯化胆碱(Choline chloride)、乙酰氯化胆碱(ethylchlorine chloride)、碱金族卤化物(alkali halide)、烷基咪唑鎓盐(alkylimidazolium salt)、烷基吡啶鎓盐(alkylpyridinium salt)、烷基氟吡唑鎓盐(alkylfluoropyrazolium salt)、烷基三唑鎓盐(alkyltriazolium salt)、芳烷铵盐(aralkylammonium salt)、烷基烷氧基铵盐(alkylalkoxyammonium salt)、芳烷鏻盐(aralkylphosphonium salt)、芳烷锍盐(aralkylsulfonium salt)、烷基胍盐(alkylguanidinium salt)、及其混合物。再者，根据本公开其他实施例，电解质包含金属卤化物与特定溶剂。该特定溶剂可为尿素(urea)、N-甲基脲(N-methylurea)、二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide)、二甲基砜(methylsulfonylmethane)、或其混合物。金属卤化物与该特定溶剂的摩尔比大于或等于约1.1，例如介于约1.2至1.8之间。可对离子液体电解质进行掺杂(或加入添加剂)以提高电导率且降低粘度，或可以其他方式变更离子液体电解质以得到有利于金属的可逆电沉积的组合物。
为了让本公开的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数实施例及比较实施例，作详细说明如下：
实施例1:
首先，提供一碳布(尺寸为70mm×70mm、厚度为0.4mm)。接着，利用电镀方式形成一镍层(厚度为1.5μm)于该碳布之上，其中镍层与碳布的重量比为1:1，电镀镍方法是将碳布做为阴极，浸于含镍金属离子的电解液中，其电解液组成为硫酸镍、氯化镍、硼酸，而pH值为4.6。并以镍板作为阳极，当通入直流电后，会在碳布表面析出镍金属。镍的多寡为配合电镀时间，电镀时间越久镍重量越大。最后利用热水将电解液移除，再放置烘箱80℃烘干。完成后以镀镍碳布材料放置真空高温炉管，并在氩气或氢气气氛下进行热处理，热处理温度为1000℃之间，热处理时间为30分钟，冷却后拿出，即得到一石墨电极。图11为上述石墨电极的穿透式电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)图谱。由图11可得知，在该石墨电极中，镍层51与碳布52(非结晶碳材)之间确实有石墨层53(结晶碳材)形成。
接着，提供一厚度为0.025mm的铝箔(由Alfa Aesar制造)，对其进行裁切，得到铝电极(尺寸为70mm×70mm)。接着，提供隔离膜(玻璃滤纸(2层)、商品编号为沃特曼(Whatman)934-AH)，按照铝电极、隔离膜、石墨电极、隔离膜、铝电极顺序排列，并以铝塑膜将其封装并注入电解液(氯化铝(AlCl3)/氯化l-乙基-3-甲基咪唑鎓(1-ethyl-3-methylimidazolium chloride、[EMIm]Cl)、其中AlCl3与[EMIm]Cl的比约为1.3)，得到金属离子电池(1)。
接着，使用电池分析器量测实施例1所得的金属离子电池(1)的电池效能(量测条件为：以定电流方式进行充放电测试(200mA，充电截止电压为2.4V，放电截止电压为1.1V)。图12是绘示为金属离子电池(1)在充放电过程中，电压与时间的关系图，而图13是绘示金属离子电池(1)在充放电过程中循环稳定性测试结果。由图13可得知，实施例1所述金属离子电池(1)其电容量可达28.5mAh。
实施例2:
首先，提供一碳布(尺寸为70mm×70mm、厚度为0.4mm)。接着，利用与实施例1相同的电镀镍方式形成一镍层(厚度为1.5μm)于该碳布之上，其中镍层与碳布的重量比为1:1。接着，对具有镍层的碳布进行一热处理，其中该热处理的温度为1000℃，热处理的时间为30分钟。接着，利用化学气相沉积法(chemical vapor deposition、CVD)，通入甲烷，形成一石墨层(以镀镍碳布材料放置真空高温炉管，成长温度为1000℃))于镍层之上。化学气相沉积时间30分钟，得到一石墨电极。
接着，提供一厚度为0.025mm的铝箔(由Alfa Aesar制造)，对其进行裁切，得到铝电极(尺寸为70mm×70mm)。接着，提供隔离膜(玻璃滤纸(2层)、商品编号为沃特曼(Whatman)934-AH)，按照铝电极、隔离膜、石墨电极、隔离膜、铝电极顺序排列，并以铝塑膜将其封装并注入电解液(氯化铝(AlCl3)/氯化l-乙基-3-甲基咪唑鎓(1-ethyl-3-methylimidazolium chloride、[EMIm]Cl)、其中AlCl3与[EMIm]Cl的比约为1.3)，得到金属离子电池(2)。
接着，使用电池分析器量测实施例2所得的金属离子电池(2)的电池效能(量测条件为：以定电流方式进行充放电测试(200mA)，充电截止电压为2.4V，放电截止电压为1.1V)。图14是绘示为金属离子电池(2)在充放电过程中，电压与时间的关系图，而图15是绘示金属离子电池(2)在充放电过程中循环稳定性测试结果。由图15可得知，实施例2所述金属离子电池(2)其电容量可达33.1mAh。
实施例3:
首先，提供一碳布(尺寸为70mm×70mm、厚度为0.4mm)。接着，利用与实施例1相同的电镀镍方式形成一镍层(厚度为1.5μm、)于该碳布之上，其中镍层与碳布的重量比为1:1。接着，对该镍层与碳布进行加热(约1000℃)，并接着利用与实施例2相同化学气相沉积法(chemical vapor deposition、CVD)形成一石墨层于镍层之上(化学气相沉积时间为60分钟)，得到一石墨电极。
接着，提供一厚度为0.025mm的铝箔(由Alfa Aesar制造)，对其进行裁切，得到铝电极(尺寸为70mm×70mm)。接着，提供隔离膜(玻璃滤纸(2层)、商品编号为沃特曼(Whatman)934-AH)，按照铝电极、隔离膜、石墨电极、隔离膜、铝电极顺序排列，并以铝塑膜将其封装并注入电解液(氯化铝(AlCl3)/氯化l-乙基-3-甲基咪唑鎓(1-ethyl-3-methylimidazolium chloride、[EMIm]Cl)、其中AlCl3与[EMIm]Cl的比约为1.3)，得到金属离子电池(3)。
接着，使用电池分析器量测实施例3所得的金属离子电池(3)的电池效能(量测条件为：以定电流方式进行充放电测试(200mA)，充电截止电压为2.4V，放电截止电压为1.1V)。图16是绘示为金属离子电池(3)在充放电过程中，电压与时间的关系图，而图17是绘示金属离子电池(3)在充放电过程中循环稳定性测试结果。由图17可得知，实施例3所述金属离子电池(3)其电容量可达37.1mAh。
比较例1:
首先，提供一碳布(尺寸为70mm×70mm、厚度为0.4mm)。接着，利用与实施例1相同的电镀镍方式形成一镍层(厚度为1.5μm)于该碳布之上，得到一碳电极。图18为该碳电极的穿透式电子显微镜(transmission electron microscope、TEM)图谱。由图18可得知，在该碳电极中，镍层51附近的碳层(碳布52)为非结晶碳材。
接着，提供一厚度为0.025mm的铝箔(由Alfa Aesar制造)，对其进行裁切，得到铝电极(尺寸为70mm×70mm)。接着，提供隔离膜(玻璃滤纸(2层)、商品编号为沃特曼(Whatman)934-AH)，按照铝电极、隔离膜、碳电极、隔离膜、铝电极顺序排列，并以铝塑膜将其封装并注入电解液(氯化铝(AlCl3)/氯化l-乙基-3-甲基咪唑鎓(1-ethyl-3-methylimidazolium chloride、[EMIm]Cl)、其中AlCl3与[EMIm]Cl的比约为1.3)，得到金属离子电池(4)。
接着，使用电池分析器量测比较例1所得的金属离子电池(4)的电池效能(量测条件为：以定电流方式进行充放电测试(200mA)，充电截止电压为2.7V，放电截止电压为0.4V)，由结果得知该电池并无电量产生。
比较例2:
首先，提供一碳布(尺寸为70mm×70mm、厚度为0.4mm)。接着，利用与实施例2相同化学气相沉积法(chemical vapor deposition、CVD)方式直接成长石墨于该碳布之上，得到一碳电极。
接着，提供一厚度为0.025mm的铝箔(由Alfa Aesar制造)，对其进行裁切，得到铝电极(尺寸为70mm×70mm)。接着，提供隔离膜(玻璃滤纸(2层)、商品编号为沃特曼(Whatman)934-AH)，按照铝电极、隔离膜、碳电极、隔离膜、铝电极顺序排列，并以铝塑膜将其封装并注入电解液(氯化铝(AlCl3)/氯化l-乙基-3-甲基咪唑鎓(1-ethyl-3-methylimidazolium chloride、[EMIm]Cl)、其中AlCl3与[EMIm]Cl的比约为1.3)，得到铝离子电池(5)。
接着，使用电池分析器量测比较例2所得的金属离子电池(5)的电池效能(量测条件为：以定电流方式进行充放电测试(50mA)，充电截止电压为2.37V，放电截止电压为1.1V)，由结果得知该电池并无电量产生。
实施例4
以X光绕射仪(X-Ray Diffractometer，XRD)对实施例1及3所述石墨电极，以及比较例1及2所述碳电极进行分析，结果如第图所示。由图19可得知，本公开实施例1及3所述石墨电极在绕射角(2θ)27度处呈现出一结晶特征峰，此表示实施例1及3藉由热处理或化学气相沉积法并在催化金属(镍层)的存在下，将镍层附近的碳材(即与镍层接触的碳布)转换成石墨层(结晶碳材)。反观比较例1及2所述的碳电极，其在绕射角(2θ)27度处则呈现出一非结晶特征峰，此表示并未有石墨层生成。
基于上述，本公开所述电极具有高电量及高导电性，可增加包含该电极的金属离子电池的电容量。此外，本公开所述电极不需使用粘着剂即可形成结晶碳材于碳基板及金属层上，因此可避免使用粘着剂而影响电极效能。
虽然本公开已以数个实施例公开如上，然其并非用以限定本公开，任何本技术领域中具有通常知识者，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本公开的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (19)

1.一种电极，包含：
非结晶碳基板；
金属层，该金属层配置于该非结晶碳基板之上；
结晶碳材，配置于该非结晶碳基板及该金属层之间，并与该非结晶碳基板及该金属层直接接触；
其中该结晶碳材是由热处理该非结晶碳基板及该金属层而成。
2.如权利要求1所述的电极，其中该金属层为连续的膜层。
3.如权利要求1所述的电极，其中该金属层为不连续的膜层。
4.如权利要求3所述的电极，其中至少部份的金属层是被该结晶碳材所完全包覆。
5.如权利要求1所述的电极，其中该非结晶碳基板是碳布、碳纸或碳纤维。
6.如权利要求1所述的电极，其中该非结晶碳基板具有多个孔隙。
7.如权利要求6所述的电极，其中该金属层进一步填入该孔隙中。
8.如权利要求1所述的电极，其中该结晶碳材为层状石墨。
9.如权利要求1所述的电极，其中该金属层由多个金属颗粒所组成。
10.如权利要求9所述的电极，其中该金属颗粒的材质是Fe、Co、Ni、Cu或上述的组合。
11.如权利要求9所述的电极，其中至少部份该金属颗粒是被该结晶碳材所包覆。
12.如权利要求1所述的电极，更包含活性材料形成于该金属层之上。
13.如权利要求12所述的电极，其中该活性材料是石墨、纳米碳管、石墨烯或上述的组合。
14.一种电极的制造方法，包含：
提供非结晶碳基板，其中该非结晶碳基板具有第一区域及第二区域；
形成金属层于该第一区域之上，其中该第一区域位于该金属层及该第二区域之间；以及
对该非结晶碳基板及该金属层进行热处理，以将该非结晶碳基板的第一区域转换成结晶碳材。
15.如权利要求14所述的电极的制造方法，对该非结晶碳基板及该金属层进行热处理后，更包含：对该非结晶碳基板及该金属层进行化学气相沉积，以形成活性材料层于该金属层之上。
16.一种金属离子电池，包含：
第一电极；
第一隔离膜；
第二电极，其中该第二电极是权利要求1所述的电极，其中该第一隔离膜设置于该第一电极与该第二电极之间；以及
电解质，其设置于该第一电极与该第二电极之间。
17.如权利要求16所述的金属离子电池，更包含：
第三电极；
第二隔离膜，其中该第二隔离膜设置于该第二电极与该第三电极之间，且该第二电极设置于该第一隔离膜与该第二隔离膜之间；以及
该电解质，设置于该第一电极与该第三电极之间。
18.如权利要求16所述的金属离子电池，其中所述电解质包含金属卤化物与离子液体，其中该离子液体是氯化胆碱、乙酰氯化胆碱、碱金族卤化物、烷基咪唑鎓盐、烷基吡啶鎓盐、烷基氟吡唑鎓盐、烷基三唑鎓盐、芳烷铵盐、烷基烷氧基铵盐、芳烷鏻盐、芳烷锍盐、烷基胍盐或其混合。
19.如权利要求16所述的金属离子电池，其中所述电解质包含金属卤化物与溶剂，其中该溶剂是尿素、N-甲基脲、二甲基亚砜、二甲基砜或其混合。
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