[发明专利]基于有序石墨烯平面的嵌入电极

权利要求书

1.一种制造用于电化电池的嵌入电极的方法，包括：

提供包括电极表面区域的集流器基底；以及

从包括碳前躯体分子的气体成分通过碳的化学气相沉积形成大体上垂直于集流器基底并且与电极表面区域共同延伸的石墨烯平面。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括接着将锂嵌入石墨烯平面中。

3.如权利要求1所述的方法，其中碳前躯体分子是CH₄、C₂H₂或C₃H₆中的至少一种，并且其中化学气相沉积在300℃到600℃之间的温度范围内实施。

4.如权利要求1所述的方法，其中集流器基底包括铜、镍或不锈钢中的一种。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括在形成石墨烯平面之前在电极表面区域上形成能够延展的金属层。

6.如权利要求5所述的方法，其中能够延展的金属层包括银或金或其合金中的至少一种。

7.如权利要求5所述的方法，其中能够延展的金属层具有大约10nm到大约10μm的初始厚度。

8.如权利要求5所述的方法，进一步包括，在形成石墨烯平面后，在真空或惰性气体气氛之一中加热嵌入电极，接下来冷却嵌入电极以熔化能够延展的金属层，用于将能够延展的金属层润湿并且键合到石墨烯平面的边缘。

9.如权利要求4所述的方法，其中集流器基底包括铜，并且所述方法进一步包括在形成石墨烯平面之前将过渡金属催化剂沉积在电极表面区域的至少一部分上。

10.如权利要求9所述的方法，其中过渡金属催化剂包括Fe、Ni、Co、Pt或其合金中的一种。

11.如权利要求9所述的方法，进一步包括在沉积过渡金属催化剂之前在电极表面区域上形成能够延展的金属层，其中过渡金属催化剂沉积在能够延展的金属层上。

12.如权利要求9所述的方法，其中过渡金属催化剂是不连续的。

13.如权利要求12所述的方法，其中过渡金属催化剂包括横跨大约20到1000nm的岛。

14.如权利要求4所述的方法，其中集流器基底包括镍或不锈钢中的一种，并且所述方法进一步包括在形成石墨烯平面之前将集流器基底在氢气流中退火。

15.一种用于电化电池的电极，包括：

具有电极表面区域的集流器基底；

具有一端附连到集流器基底的石墨烯平面层，其中石墨烯平面层自集流器基底大体上垂直地延伸，并且其中石墨烯平面层大体上与电极表面区域共同延伸。

16.如权利要求15所述的电极，进一步包括在石墨烯平面层之间嵌入的锂。

17.如权利要求15所述的电极，进一步包括在电极表面区域上的能够延展的金属层，并且其中石墨烯平面层的端部接触能够延展的金属层。

18.如权利要求17所述的电极，其中能够延展的金属层包括银或金或其合金中的一种。

19.如权利要求15所述的电极，其中集流器基底包括铜、镍或不锈钢中的一种。

20.一种锂离子电池，包括：

阳极，所述阳极包括集流器基底、大体上垂直于集流器基底定位的石墨烯平面层和嵌入石墨烯平面层的锂；

电解质；以及

能够可逆地合并锂的阴极。