TWI552419B - 電極結構的製法、由其製法所製得的製品及其薄膜電池 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種導電元件,特別是指一種電極結構的製法、由其製法所製得的製品及其薄膜電池。
電池因隨著現代社會不斷增加的能源需求而越顯其重要性。為了進一步提升電池的儲電能(capacity),常於電池的電極結構中加入奈米管(nanotubes),例如碳奈管(carbon nanotubes,以下稱CNTs)。參閱圖1,如美國第2011/0256451 A1早期公開號發明專利案(以下稱前案1)所揭示之具有以碳奈米管為主(CNTs-based)的陽極結構1,是用來做為一薄膜電池(圖未示)的一陽極,其包含:複數相互堆疊的複合膜(composite film)11,及一承載且電連接複合膜11的陽極集流層(current collector)12。各複合膜11包括複數碳奈管111,及一對應包覆各複合膜11之碳奈管111且是以化學氣相沉積法(CVD)或電漿輔助化學氣相沉積法(PECVD)所形成之非晶矽的無機材料112。陽極集流層12電連接於複合膜11以導通電流。
前案1主要是採用無機材料112來取代一般用來使碳奈管111結合於陽極集流層12之一導電性較差的有機黏著劑(binder,圖未示),以令導電性優於有機黏著劑的無機材料(非晶矽)112可以提供較佳的儲電能。前案1在解決儲電能不足的問題上雖然獲得了改善;然而,前案1為了製作無機材料112仍需使用到CVD或PECVD等成本高昂的製程設備,其為了解決儲電能不足的問題也相對增加了製程設備上的成本。再者,各無機材料112的厚度介於50nm至10μm間,前案1為了提升儲電能則需上下堆疊前述複合膜11;因此,在解決儲電能不足的問題下也相對增加薄膜電池的體積。
經上述說明可知,如何在無需使用到有機黏著劑亦兼顧到製作成本的情況下,使碳奈管有效地結合於集流層以藉此提升薄膜電池的儲電能,是此技術領域的相關技術人員所待突破的難題。
因此,本發明之一目的,即在提供一種電極結構的製法。
本發明之另一目的,即在提供一種電極結構。
本發明之又一目的,即在提供一種薄膜電池。
於是,本發明電極結構的製法在一些實施態樣中包含以下步驟:於一基板上形成一含有複數混合層金屬粒子、複數混合層碳奈管與一混合層溶劑之混合墨水層;燒結該基板以使至少部份的該等混合層金屬粒子結合至該
基板,且與一部分的該等混合層碳奈管相互結合,從而形成一設置於該基板上的混合層;於該混合層上鋪設一含有複數碳管層碳奈管及一碳管層溶劑的碳管墨水層;及乾燥該碳管墨水層從而構成一碳管層。在本發明中,位於該混合層之一頂緣處的該等混合層碳奈管是向上突伸,且位於該碳管層的一底緣處的該等漿料層碳奈管是與突伸於該混合層之頂緣處的該等混合層碳奈管相互糾結。
此外,本發明電極結構在一些實施態樣中包含:一基板、一混合層,及一碳管層。該混合層設置於該基板上,且含有複數混合層金屬粒子與複數混合層碳奈管。該碳管層設置於該混合層上並含有複數碳管層碳奈管。在本發明中,至少部份的該等混合層金屬粒子是結合至該基板,且與一部分的該等混合層碳奈管相互結合;位於該混合層之一頂緣處的該等混合層碳奈管是向上突伸,且位於該碳管層的一底緣處的該等碳管層碳奈管是與突伸於該混合層之頂緣處的該等混合層碳奈管相互糾結。
再者,本發明薄膜電池在一些實施態樣中包含:一電極單元,及一電解質層。該電極單元包括彼此間隔設置的一第一電極結構與一第二電極結構,至少該第一電極結構及該第二電極結構其中一者,是如上所述的電極結構。該電解質層夾置於該第一電極結構與該第二電極結構間。
本發明之功效在於,藉由結合至基板的混合層以令突伸於該混合層之頂緣處的混合層碳奈管抓附位處於
該碳管層底緣處的碳管層碳奈管,在無須使用習知的有機黏著劑亦無需使用到CVD或PECVD等昂貴之製程設備的前提下,便能提供該碳管層優異的附著力,令電極結構應用於薄膜電池時的儲電能獲得提升。
101‧‧‧步驟
102‧‧‧步驟
103‧‧‧步驟
104‧‧‧步驟
105‧‧‧步驟
2‧‧‧基板
21‧‧‧聚醯亞胺膜
22‧‧‧銅箔
3‧‧‧導電底層
30‧‧‧導電漿料層
31‧‧‧漿料層金屬粒子
32‧‧‧漿料層溶劑
4‧‧‧混合層
40‧‧‧混合墨水層
41‧‧‧混合層金屬粒子
42‧‧‧混合層碳奈管
43‧‧‧混合層溶劑
5‧‧‧碳管層
50‧‧‧碳管墨水層
51‧‧‧碳管層碳奈管
52‧‧‧碳管層溶劑
53‧‧‧導電碳粒子
6‧‧‧電極單元
61‧‧‧第一電極結構
62‧‧‧第二電極結構
621‧‧‧第二集流板
622‧‧‧鋁粒子層
623‧‧‧鋰鈷氧化物層
7‧‧‧電解質層
8‧‧‧封裝層
81‧‧‧第一UV樹脂
82‧‧‧第二UV樹脂
83‧‧‧第三UV樹脂
9‧‧‧隔板
本發明之其他的特徵及功效,將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現,其中:圖1是一正視圖,說明美國第2011/0256451 A1早期公開號發明專利案所揭示之具有以碳奈米管為主的陽極結構;圖2是一方塊圖,說明本發明電極結構的製法的一實施例之主要步驟流程;圖3是一正視示意圖,說明本發明之實施例於一基板上形成一導電漿料層時的實施態樣;圖4是一正視示意圖,說明本發明之實施例於導電漿料層上形成一混合墨水層時的實施態樣;圖5是一正視示意圖,說明本發明之實施例於燒結基板後,從而使混合墨水層形成一混合層且使導電漿料層形成一設置於混合層下的導電底層之實施態樣;圖6是一正視示意圖,說明本發明之實施例於混合層上鋪設一碳管墨水層時的實施態樣;圖7是一正視示意圖,說明本發明之實施例於乾燥碳管墨水層後,從而構成一碳管層並製得本發明之一第一電極結構之一實施例的實施態樣;
圖8是圖7之一局部放大圖,說明本發明之第一電極結構的碳管層之一底緣與混合層之一頂緣間的連接關係;圖9是一正視示意圖,說明本發明薄膜電池的一實施例;圖10是一俯視影像圖,說明本發明之第一電極結構之一比較例1進行一膠帶測試的結果;圖11是一俯視影像圖,說明本發明之第一電極結構之一具體例1進行膠帶測試的結果;圖12是一儲電能對週期數/時間關係圖,說明本發明之薄膜電池之一比較例2進行一充放電測試的結果;圖13是一儲電能對週期數/時間關係圖,說明本發明之薄膜電池之一具體例2進行充放電測試的結果。
在本發明被詳細描述之前,應當注意在以下的說明內容中,類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖2,本發明電極結構的製法之一實施例包含以下步驟:步驟101(配合參閱圖3),於一基板2上形成一含有複數漿料層金屬粒子31及一漿料層溶劑32的漿料層30;步驟102(配合參閱圖4),於漿料層30上形成一含有複數混合層金屬粒子41、複數混合層碳奈管42與一混合層溶劑43之混合墨水層40;步驟103(配合參閱圖4與圖5),燒結基板2以使部份
的混合層、漿料層金屬粒子41、31結合至基板2,且漿料層金屬粒子31與部分的混合層金屬粒子41、部分的混合層碳奈管42相互結合,從而使混合墨水層40形成一混合層4,並使漿料層30形成一設置於混合層4下的導電底層3;步驟104(配合參閱圖6),於混合層4上鋪設一含有複數漿料層碳奈管51及一漿料層溶劑52的碳管墨水層50。較佳地,碳管墨水層50還含有複數導電碳粒子53;及步驟105(配合參閱圖7),乾燥碳管墨水層50,從而構成一碳管層5,並製得一如圖7所示之混合層電極結構61。在本發明之實施例中(見圖8),位於混合層4之一頂緣處的混合層碳奈管42是向上突伸,且位於碳管層5的一底緣處的漿料層碳奈管51是與突伸於混合層4之頂緣處的混合層碳奈管42相互糾結。
再參閱圖3,以漿料層30的重量百分比計,漿料層金屬粒子31的含量為介於1wt%至50wt%,且漿料層溶劑32的含量為介於50wt%至99wt%;基板2是使用一選自下列所構成之群組:矽晶圓(Si wafer)、聚醯亞胺膜(polyimide)、銅箔(Cu foil),及前述基板的一疊層。
此處須補充說明的是,本發明之實施例所製成之電極結構後續是用來做為薄膜電池的電極用,當基板2是採用一銅箔時,本發明之實施例之製法也能省略步驟101,以使混合墨水層40直接形成基板2上。
再參閱圖4,以混合墨水層40的重量百分比
計,混合層金屬粒子41的含量為介於5wt%至40wt%,混合層碳奈管42的含量為介於5wt%至40wt%,且混合層溶劑43的含量為介於20wt%至90wt%;混合層金屬粒子41與漿料層金屬粒子31是由一選自下列所構成之群組的金屬材料所製成:銀(Ag)、金(Au)、銅、鋁(Al)、鐵(Fe),及鎳(Ni)其中至少一種,且其粒徑為介於1nm至200nm。
再參閱圖5,基板2經燒結後所形成之導電底層3的厚度為介於1μm至1000μm;混合層4的厚度為介於1μm至1000μm;燒結溫度為介於100℃至400℃,且燒結時間為介於10分鐘至4小時。以混合層4的重量百分比計,混合層金屬粒子41的含量為介於12wt%至88wt%,混合層碳奈管42的含量為介於12wt%至88wt%。再參閱圖6,以碳管墨水層50的重量百分比計,碳管層碳奈管51的含量為介於1wt%至20wt%,導電碳粒子53的含量為介於1wt%至50wt%,且碳管層溶劑52的含量為介於30wt%至98wt%。
適用於本發明之實施例的混合層溶劑43、碳管層溶劑52與漿料層溶劑32是由一選自下列所構成之群組的有機溶劑所製成:乙二醇(ethylene glycol)、乙醇(ethanol)、1-甲氧基-2-丙醇(1-methoxy 2-propanol)、石油碳氫化合物(petroleum hydrocarbon)、三乙二醇單乙醚(triethylene glycol monoethyl ether,TGME),及前述有機溶劑的組合,但不以此為限。
再參閱圖7與圖8,經乾燥後所形成之碳管層5
的厚度為介於1μm至10000μm。以碳管層5的重量百分比計,碳管層碳奈管51的含量為介於1wt%至50wt%,導電碳粒子53的含量為介於50wt%至99wt%。
此處需補充說明的是,漿料層30內之漿料層金屬粒子31的目的是在於,於燒結後使漿料層金屬粒子31表面部分熔融以結合至基板2。因此,當漿料層30內之漿料層金屬粒子31的含量不足時,則經燒結後所構成的導電底層3較難以提供足夠的附著性以結合至基板2。
又,此處需進一步補充說明的是,混合層碳奈管42的目的是在於,使混合層4具有足夠量的混合層碳奈管42自頂緣向上突出,以糾纏並抓附位處於碳管層5之底緣處的碳管層碳奈管51。此外,混合層金屬粒子41的目的是在於,能於燒結步驟時使混合層金屬粒子41表面部分熔融以結合至基板2,且與混合層碳奈管42結合以固定混合層碳奈管42。因此,當混合層碳奈管42低於上述濃度範圍,混合層金屬粒子41的含量則相對提高以超出上述濃度範圍時,混合層碳奈管42的數量過於稀少,以致於經燒結後之混合層碳奈管42的含量不足以對碳管層碳奈管51提供足夠的抓附力,導致碳管層碳奈管51易於脫落。相反地,當混合層碳奈管42高於上述濃度範圍,混合層金屬粒子41的含量則相對降低以低於上述濃度範圍時,混合層金屬粒子41含量過低,以致於經燒結後之混合層金屬粒子41的含量亦不足以對混合層碳奈管42提供足夠的抓附力,導致混合層碳奈管42易於脫落。
此外,導電碳粒子53的目的是在於提升導電性,而碳管層碳奈管51的目的則是在於提升電容量。當導電碳粒子53高於上述濃度範圍,碳管層碳奈管51的含量則相對降低以低於上述濃度範圍時,電容量將不足。相反地,當碳管層碳奈管51高於上述濃度範圍,導電碳粒子53的含量則相對降低以低於上述濃度範圍時,導電性則表現不佳。
簡單地說(再參閱圖7與圖8),在本發明之製法及其製法所製得之第一電極結構61的實施例中,是藉由結合至基板2上之導電底層3的混合層4,以令位於碳管層5的底緣處的碳管層碳奈管51與突伸於混合層4之頂緣處的混合層碳奈管42相互糾結,無須使用習知的有機黏著劑甚或是無機材料即可令碳管層5間接與基板2結合,相較於前案1的製法來說,本發明之實施例因無需使用到CVD或PECVD等價格昂貴的製程設備而降低製造成本。
經上述本發明電極結構的製法的實施例所完成的製品,即如圖7所示之第一電極結構61,其包含:該基板2、設置於基板2上的混合層4、設置於混合層4下的導電底層3,及設置於混合層4上的碳管層5。關於基板2所適用之材質、導電底層3與漿料層、混合層金屬粒子31、41所適用之材質,以及導電底層3、混合層4及碳管層5之厚度範圍,皆已在前述製法之實施例中說明,於此不再多加贅述。此處需說明的是,第一電極結構61能應用於不同的電子元件中,特別是電池,如:太陽能電池與薄膜電
池。以下將針對本發明之第一電極結構61應用於薄膜電池中做一簡單說明如後,但不以此為限。
參閱圖9,本發明薄膜電池之一實施例包含:一電極單元6、一電解質層7、一封裝層8,及一隔板9(separator)。
電極單元6包括彼此間隔設置的該第一電極結構61與一第二電極結構62。具體地來說,在本發明之薄膜電池之實施例中,第一電極結構61的基板2是使用一聚醯亞胺膜21上疊置有一銅箔22,並以銅箔22做為薄膜電池的一第一集流板。第二電極結構62具有一第二集流板621、一設置且電連接於第二集流板621下的鋁粒子層622,及一設置於鋁粒子層622下的鋰鈷氧化物層(LiCoO2)623。在本發明之薄膜電池之實施例中,第二集流板621是以一鋁箔(Al foil)為例做說明,但並不限於此。此處需說明的是,第二電極結構62之鋁粒子層622的作用及其製法,是相同於第一電極結構61之導電底層3,本發明於此實施例中是以鋁為例做說明,但並不限於此。
電解質層7是夾置於第一電極結構61與第二電極結構62間。電解質層7為液態的磷氟酸鋰(LiPF6)。隔板9是夾置於電解質層7與第二電極結構62間。
封裝層8是覆蓋於電極單元6、電解質層7與隔板9,且第一集流板(即,銅箔22)與第二集流板621自封裝層8顯露於外。為了進一步限制液態電解質的流動範圍,封裝層8可以是由UV樹脂所構成。在本發明之薄膜電池
之實施例中,封裝層8具有一第一UV樹脂81、一第二UV樹脂82,及一第三UV樹脂83。第一UV樹脂81是圍繞第一電極結構61與電解質層7,以裸露出第一電極結構61之第一集流板(即,銅箔22);第二UV樹脂82是覆蓋隔板9,並圍繞第二電極結構62以裸露出第二集流板621;第三UV樹脂83是圍繞第一、二UV樹脂81、82,並覆蓋第二電極結構62以裸露出第一集流板(即,銅箔22)與第二集流板621。
更具體地來說,本發明之薄膜電池之實施例於實際製作時,是先於本發明之製法所製得之第一電極結構61外圍圍繞一第一UV膠(圖未示),並裸露出第一集流板(即,銅箔22),且令第一UV膠的高度高於第一電極結構61的總高度,以使第一電極結構61與高於第一電極結構61之第一UV膠處共同界定出一容槽,並以UV光硬化第一UV膠從而構成第一UV樹脂81。進一步地,於容槽內填置液態的電解質層7後,並於電解質層7上覆蓋隔板9以令隔板9局部覆蓋第一UV樹脂81之一頂緣。接著,於隔板9周緣上覆蓋一第二UV膠(圖未示),以UV光硬化第二UV膠從而構成第二UV樹脂82,且令第二UV膠的高度與第二電極結構62的總高度相同,以使隔板9與等高於第二電極結構62之第二UV樹脂82處共同界定出一容槽。進一步地,於容槽內依序填置液態之鋰鈷氧化物層623及鋁粒子層622,並使其固化。之後,使第二集流板621附著於部分鋁粒子層622上,並使部分第二集流板621裸露
於第二UV樹脂82外。最後,於第二電極結構62上覆蓋一第三UV膠(圖未示)以令第三UV膠圍繞第一、二UV樹脂81、82,且使第一集流板(即,銅箔22)與第二集流板621裸露於外後,以UV光硬化第三UV膠以構成第三UV樹脂83,並從而構成如圖9所示之薄膜電池。
本發明具體例1是依據本發明電極結構的製法所製成的成品,且是省略步驟101直接實施步驟102,使混合墨水層40直接噴射(inkjeting)於基板2上,步驟103是實施240℃持溫1小時的燒結以構成混合層4,且步驟104是在混合層4上噴塗(spraying)碳管墨水層50後,以實施步驟105乾燥碳管墨水層50並構成碳管層5。因此,燒結基板2時至少部分的混合層金屬粒子41直接結合至基板2,混合層4則設置於基板2上。在具體例1中,混合層4的厚度為6μm;碳管層5的厚度為40μm;基板2為銅箔22,且厚度為11μm;混合層金屬粒子41的材質為粒徑70nm的銀;以混合層4的重量百分比計,混合層金屬粒子41的含量為61wt%,混合層碳奈管42的含量為39wt%。
本發明比較例1大致上是依據本發明具體例1的製法所製成,其不同處在於,混合墨水層40並無混合層碳奈管42,使燒結基板2後的混合層4不含混合層碳奈管42。
為了進一步證實本發明之製法所製得的電極結構,在無須使用到有機黏著劑的條件下,本發明具體例1
之突伸於混合層4頂緣處的混合層碳奈管42得以抓附位於碳管層5之底緣處的碳管層碳奈管51,因而依據國際附著力測試標準ASTM D3359針對本發明具體例1與比較例1進行一膠帶測試,其測試步驟依序如下:將一膠帶(如:3M公司的Scotch 600)各黏附於具體例1與比較例1的一頂面,並於一分鐘內往垂直於頂面的方向向上迅速將膠帶撕下;最後,再比較位於具體例1與比較例1頂面處的碳管層5受膠帶黏貼的損壞程度。
由膠帶測試結果顯示,證明本發明具體例1(如圖11所示,配合參閱圖8與圖9)的確可藉由結合於銅箔(即,可做為第一集流板)22之混合層4,令突伸於混合層4頂緣處的混合層碳奈管42有效地抓附位於碳管層5之底緣處的碳管層碳奈管51,使得碳管層5受膠帶黏貼的損壞程度明顯低於比較例1(見圖10)。因此,在無須使用到有機黏著劑的條件下,本發明具體例1之碳管層5確實可藉由混合層4來提供優異的抓附效果,以使碳管層5有效地間接結合於銅箔(即,第一集流板)22。相較之下,本發明比較例1(如圖10所示)因混合層4缺乏部分突伸的混合層碳奈管42,導致碳管層5受膠帶黏貼的損壞程度明顯高出許多。
再參閱圖9,本發明具體例2為本發明之薄膜電池,其第一電極結構61大致上是相同於具體例1,不同處是在於第一電極結構61於實施步驟102前尚執行步驟
101,以於基板2上形成導電漿料層30,且經步驟103後所製得之導電底層3的厚度為13μm。以碳管層5的重量百分比計,碳管層碳奈管51的含量為30wt%,導電碳粒子53的含量為70wt%。又,在本發明之具體例2中,第二電極結構62之鋰鈷氧化物層623與鋁粒子層622的厚度分別為40μm與17μm,第二集流板621則為一厚度約115μm的鋁箔;隔板9則為一厚度約26μm的聚乙烯(polyethylene,PE)膜。
本發明比較例2大致上是相似於具體例2,其不同之處在於,第一電極結構61並無混合層4,且碳管層5還包含習知的有機黏著劑。在本發明之比較例2中,以碳管層5的重量百分比計,碳管層碳奈管51的含量為30wt%,導電碳粒子53的含量為35wt%,及有機黏著劑的含量為35wt%。
為了進一步證實本發明具體例2的確可藉由結合於銅箔(即,第一集流板)22之混合層4,以令突伸於混合層4之頂緣處的混合層碳奈管42有效地抓附位處於碳管層5底緣處的碳管層碳奈管51,無須使用習知之導電性差的有機黏著劑,即可達成提升電池的儲電能之功效。申請人分別針對具體例2與比較例2重覆進行九次充放電測試(charging-discharging cycle)。
參閱圖12與圖13,由充放電測試結果顯示證明具體例2(如圖13所示)的確是在不含有習知之有機黏著劑的條件下,於各充放電週期中擁有高於比較例2的儲電
能(見圖12)。相較之下,比較例2因含有導電性差之有機黏著劑導致儲電能較低。又,此處進一步地針對充放電測試中之第2至9次週期所得到的電儲能予以平均後再除以各電池重量,可分別得到各薄膜電池的一儲電能密度。因此,本測試經計算後,具體例2的儲電能密度為579mAh/g,高於比較例2的393mAh/g。雖然本案具體例2之薄膜電池的儲電能密度低於前案1;然而,本案之製法所製得的第一電極結構61,無需使用到抽真空系統、冷卻系統、反應氣體鋼瓶、解離反應氣體之電源供應系統等構成CVD或PECVD的製程設備,即可令碳管層5有效地間接結合至銅箔(即,第一集流板)22。相較於前案1,本案於製作電極結構上所耗費的成本遠低於前案1。
綜上所述,本發明電極結構之製法、由其製法所製得的製品及其薄膜電池,藉由結合至銅箔(第一集流板)22的混合層4,以令突伸於混合層4之頂緣處的混合層碳奈管42有效地抓附位處於碳管層5之底緣處的碳管層碳奈管51,在無須使用到習知的有機黏著劑亦節省製程成本的前提下,便能提供碳管層5優異的附著力,以藉此提升電極結構用於薄膜電池時的儲電能,故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者,僅為本發明之實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2‧‧‧基板
3‧‧‧導電底層
4‧‧‧混合層
41‧‧‧混合層金屬粒子
42‧‧‧混合層碳奈管
5‧‧‧碳管層
51‧‧‧碳管層碳奈管
53‧‧‧導電碳粒子
61‧‧‧第一電極結構
Claims (13)
- 一種電極結構的製法包含以下步驟:於一基板上形成一含有複數混合層金屬粒子、混合層碳奈管與一混合層溶劑之混合墨水層;燒結該基板以使至少部份的該等混合層金屬粒子結合至該基板,且與一部分的該等混合層碳奈管相互結合,從而形成一設置於該基板上的混合層;於該混合層上鋪設一含有複數碳管層碳奈管及一碳管層溶劑的碳管墨水層;及乾燥該碳管墨水層從而構成一碳管層;其中,位於該混合層之一頂緣處的該等混合層碳奈管是向上突伸;及其中,位於該碳管層的一底緣處的該等碳管層碳奈管是與突伸於該混合層之頂緣處的該等混合層碳奈管相互糾結。
- 如請求項1所述的電極結構的製法,於該混合墨水層之形成步驟前,還包含在該基板上形成一含有複數漿料層金屬粒子及一漿料層溶劑的導電漿料層,並於該基板之燒結步驟後使至少部分的該等漿料層金屬粒子結合至該基板,且與至少部分的該等混合層金屬粒子及該部分的該等混合層碳奈管相互結合,從而形成一設置於該混合層下的導電底層。
- 如請求項1所述的電極結構的製法,其中,該碳管墨水層還含有複數導電碳粒子。
- 如請求項1或2或3所述的電極結構的製法,其中,以該混合墨水層的重量百分比計,該等混合層金屬粒子的含量為介於5wt%至40wt%,該等混合層碳奈管的含量為介於5wt%至40wt%,且該混合層溶劑的含量為介於20wt%至90wt%。
- 如請求項3所述的電極結構的製法,其中,以該碳管墨水層的重量百分比計,該等碳管層碳奈管的含量為介於1wt%至20wt%,該等導電碳粒子的含量為介於1wt%至50wt%,且該碳管層溶劑的含量為介於30wt%至98wt%。
- 如請求項2或3所述的電極結構的製法,其中,以該導電漿料層的重量百分比計,該漿料層金屬粒子的含量為介於1wt%至50wt%,且該漿料層溶劑的含量為介於50wt%至99wt%。
- 一種電極結構,包含:一基板;一混合層,設置於該基板上,且含有複數混合層金屬粒子與複數混合層碳奈管;及一碳管層,設置於該混合層上並含有複數碳管層碳奈管;其中,至少部份的該等混合層金屬粒子是經燒結以結合至該基板,且與一部分的該等混合層碳奈管相互結合;其中,位於該混合層之一頂緣處的該等混合層碳奈 管是向上突伸;及其中,位於該碳管層的一底緣處的該等碳管層碳奈管是與突伸於該混合層之頂緣處的該等混合層碳奈管相互糾結。
- 如請求項7所述的電極結構,還包含一設置於該混合層下的導電底層,該導電底層含有複數漿料層金屬粒子,至少部分的該等漿料層金屬粒子是結合至該基板,且與至少部分的該等混合層金屬粒子及該部分的該等混合層碳奈管相互結合。
- 如請求項7所述的電極結構,其中,該碳管層還含有複數導電碳粒子。
- 如請求項7所述的電極結構,其中,以該混合層的重量百分比計,該等混合層奈米金屬粒子的含量為介於12wt%至88wt%,該等混合層碳奈管的含量為介於12wt%至88wt%。
- 如請求項7所述的電極結構,其中,以該碳管層的重量百分比計,該等碳管層碳奈管的含量為介於1wt%至50wt%,該等導電碳粒子的含量為介於50wt%至99wt%。
- 一種薄膜電池,包含:一電極單元,包括彼此間隔設置的一第一電極結構與一第二電極結構,至少該第一電極結構及該第二電極結構其中一者,是如請求項7至請求項11任一請求項所述的電極結構;及 一電解質層,夾置於該第一電極結構與該第二電極結構間。
- 一種電極結構的製法,包含以下步驟:提供一基板;於該基板上形成一第一層;於該第一層上形成一第二層;其中,該第一層包含複數金屬粒子及複數碳奈管,至少部分之該等金屬粒子係經燒結以結合該基板,且至少部分之該等金屬粒子係結合至少部分之該等碳奈管;其中,該第二層包含複數碳奈管;其中,該第一層之至少部份之該等碳奈管係突伸於該第一層的頂緣,而與該第二層的至少部份之該等碳奈管相互糾結。
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US20140093769A1 (en) * | 2011-05-19 | 2014-04-03 | Northeastern University | Carbon Nanotube-Based Electrode and Rechargeable Battery |
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