CN107431206A - 改良的电荷存储装置及系统 - Google Patents

改良的电荷存储装置及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107431206A
CN107431206A CN201680019210.2A CN201680019210A CN107431206A CN 107431206 A CN107431206 A CN 107431206A CN 201680019210 A CN201680019210 A CN 201680019210A CN 107431206 A CN107431206 A CN 107431206A
Authority
CN
China
Prior art keywords
storage system
electric storage
conjugated polymer
charge storage
charge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201680019210.2A
Other languages
English (en)
Inventor
J·皮罗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cambridge Display Technology Ltd
Original Assignee
Cambridge Display Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cambridge Display Technology Ltd filed Critical Cambridge Display Technology Ltd
Publication of CN107431206A publication Critical patent/CN107431206A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/60—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
    • H01M4/602—Polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/04—Hybrid capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/48—Conductive polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/52—Separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
    • H01M12/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/46—Metal oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Abstract

电荷存储装置和系统包含阳极组件和阴极组件，每个组件包含共轭聚合物材料的电荷存储层，其中所述阴极组件的电荷存储层的共轭聚合物材料在其放电状态是空气稳定和非离子的，并且其中所述阳极组件的电荷存储层的共轭聚合物材料在其放电状态是空气稳定和非离子的。所述聚合物材料沿主链是完全共轭的，并且由不涉及氧化或电化学聚合的过程制造。所述电荷存储层是从这些聚合物的溶液形成，并且是无定形的和连续的。

Description

改良的电荷存储装置及系统
技术领域
本发明涉及一种电化学电荷存储装置及系统。具体而言，本发明涉及用作混合超级电容器/电池装置的改良的聚合物有机电荷存储系统。
背景
在过去的十年里，包括智能卡、传感器和一次性电子产品在内的便携式装置的使用迅速增加已经对驱动这些装置的更有效的方法、装置和系统的发展施加压力。随着这些装置在尺寸上不断减小，已开发出维持或甚至具有增加的能量存储容量的更小电源以确保满足这些日益复杂装置的能量需求。开发了薄膜电池以达到这样的目的。
然而,市场上的薄膜电池都使用锂离子或碱性(Zn/MnO2)技术。这些技术关于它们的安全性、柔性、再充电能力和最大电压可能具有各种局限性，因此这些技术不太理想。
应注意的是,在电荷存储装置的开发中先前已使用共轭聚合物，但选择的材料典型地是具有相对较窄带隙的材料，例如聚苯胺的衍生物。在这种背景下，采用宽带隙意味着在光谱的可见部分中具有相对较少吸收或者没有吸收的材料，而采用窄带隙意味着在可见光谱中且特别是在光谱的绿-红部分中具有显著吸收的材料。虽然先前在电荷存储装置中也研究了较宽带隙的材料例如聚芴，得出的结论是聚芴“对于电池电极而言不是令人感兴趣的材料(Chem.Rev.，1997，97，207-281)”。
先前就制造全有机电荷存储装置的尝试在商业上是不可接受的。没有实现稳定性、容量和过程可行性的合适组合。事实上，先前的聚合物有机电荷存储装置遭受的更严重问题是低的化学稳定性和低的氧化还原稳定性，两者都导致与在多次充电循环之后保持存储电荷以及维持电荷存储能力相关的问题。
因此,需要一种改良的电荷存储装置，其不仅是环境可持续的，而且也是有效的。优选地，该改良的电荷存储装置应该是非自燃的、完全可再充电的和易于印刷的。
发明概述
提供本概述以便以简化的形式介绍一些概念，下文在详细描述中进一步描述这些概念。本概述并不意图确定所要求保护的主题的关键特征或者基本特征，也并不意图将其用作确定所要求保护的主题的范围的辅助物。
根据一个实施方案，提供了一种电荷存储系统，其包含：阳极组件和阴极组件，所述组件各自包含共轭聚合物材料的电荷存储层，其中所述阴极组件的电荷存储层的共轭聚合物材料在其放电状态下是空气稳定的和非离子的，并且其中所述阳极组件的电荷存储层的共轭聚合物材料在其放电状态下是空气稳定的和非离子的。
优选地，阴极组件的电荷存储层的共轭聚合物材料可以包含至少一个杂原子，该杂原子具有能够氧化从而形成稳定阳离子的可用孤对电子。阴极组件的电荷存储层的共轭聚合物材料可以包含芳基氨基。阴极组件的电荷存储层的材料可以包含：二芳胺或三芳胺，或者N-取代的咔唑、吩噁嗪、吩噻嗪、或者其它的环化三芳胺、噻吩衍生物如噻吩并噻吩或者二苯并噻吩、苯并呋喃衍生物、氧杂蒽衍生物、卟啉、酞菁。所述共轭聚合物材料可以包含用芳基如二芳基或三芳基氨基改性的聚芴配制物。
作为附加或者作为替代，可以配置阳极组件的电荷存储层的共轭聚合物材料以形成稳定的阴离子。所述共轭聚合物材料可以包含烃类(例如聚芴和其衍生物)或者聚苯胺。所述共轭聚合物材料可以包含具有两个或更多个取代基的聚芴，所述取代基选自芳基或烷基取代基中的一个或多个。所述两个取代基可以包含烷氧基取代的烷基，例如甲氧乙基或者聚乙二醇的低聚物。该材料可以包含具有低-LUMO基团的共聚氟，所述低-LUMO基团是例如2,1,3-苯并噻二唑或者2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪或者2,3-二苯基喹喔啉、芴酮和这些材料中任一种的衍生物。
作为附加或者作为替代，该共轭聚合物材料可以是共聚物。该共轭聚合物可以包含交联的共轭聚合物链。该交联的共轭聚合物链可以包含苯并环丁烯(BCB)-烯烃。该共轭聚合物可以包含极性侧基。该极性侧基可以包含醚基。
任选地，该电荷存储系统可以进一步包含氧化锌(ZnO)。该电荷存储系统可以进一步包含电接触部。该电接触部可包含金或铟锡氧化物或者氟锡氧化物和/或铝锌氧化物和/或锑锡氧化物、氧化锌和/或包括但不限于铜、锌、锡、银、金、铝、钛、铋或铁的金属或合金的其它合适元素或化合物。
优选地，可以总体地调节聚合物以便为具体应用提供电荷释放性质，例如但不限于更类似电池的或者类似超级电容器的行为。
在另外或者替代的实施方案中，提供了制造本文中所述的电荷存储系统的方法。可以通过溶液加工将共轭聚合物制成电荷存储系统随后进行交联过程使得共轭聚合物不可溶。通过共轭聚合物的溶液加工形成的电荷存储层可以是无定形的和连续的。可以通过不涉及氧化聚合物和/或电化学聚合的方法制造该共轭聚合物。
在另外或者替代的实施方案中，提供了包含交联的共轭聚合物链的非共混电荷存储系统。该共轭聚合物可以是共聚物。该共轭的共聚物可以包含共轭的多环烃或杂环系统。该共轭的聚合物可以包含烃类例如聚芴。聚芴可以在其9-位具有两个取代基。这两个取代基可以包括芳基或烷基取代基。所述取代基可以包含烷氧基取代的烷基。
任选地，该共轭聚合物可以包含杂环系统。该杂环系统可以包含苯并稠合的杂环。该苯并稠合的杂环可以包含苯并噻二唑。该苯并噻二唑可以包含2,1,3苯并噻二唑。交联基团可以基于氧杂环丁烷或环氧化物或苯并环丁烯与烯烃或炔烃之间的化学反应，并且其中借助于任选的催化剂通过热或光化学手段引发交联。该聚合物可以进一步包含稳定化取代基，包括：芳基、二芳基或三芳基氨基。任选地，该电荷存储系统可以进一步包含氧化锌(ZnO)。
在另外或者替代的实施方案中，提供了一种电化学电荷存储装置，其包含p-型聚合物层、n-型聚合物层、设置在该p-型聚合物层和该n-型聚合物层之间的分隔体层，其中所述电化学电荷存储装置具有至少1.5V的电池电压。优选地，该电压可以是至少2V或者2-3V。
在另外或者替代的实施方案中，提供了制备本文中所述的交联聚合物的方法。
在另外或者替代的实施方案中，提供了一种调节电子存储装置的存储容量的方法，所述电子存储装置包含通过电解质分隔的第一和第二共轭有机聚合物层，该方法包含：选择具有第一电极电位的阴极材料；和选择具有第二电极电位的阳极材料，其中阴极的HOMO和阳极的LUMO实现在0.5V至4V之间的电荷存储装置的电位差。
电位差可以是在1.5V至3.5V之间。可以基于调节至HOMO的功函数选择阴极材料。可以调节阴极材料的HOMO能级以匹配合适的电极接触材料。电极接触材料的化合物可以包括金(Au)、铟锡氧化物(ITO)、铜(Cu)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)、锡(Sn)、钨(W)和铁(Fe)。
可以基于调节至LUMO的功函数选择阳极材料。电极接触材料的化合物包括金或铟锡氧化物或者氟锡氧化物和/或铝锌氧化物和/或锑锡氧化物、氧化锌和/或包括但不限于铜、锌、锡、银、金、铝、钛、铋或铁的金属或合金的其它合适元素或化合物。
在另外或者替代的实施方案中，提供了生产本文所述的电荷存储系统或者装置的方法，该方法包含：印刷所述聚合物膜以及利用分隔体进行层压。可以将聚合物膜印刷到一个或多个基底上。该方法可以进一步包含包封所述聚合物膜的步骤。
在另外或者替代的实施方案中，提供了本文所述电荷存储系统在混合超级电容器/电池装置中的用途。该混合超级电容器可以是智能卡中的电荷存储装置。该混合超级电容器可以是传感器中的电荷存储装置。
在另外或者替代的实施方案中，提供了包含本文所述的电荷存储系统的装置。
可以将以上方面和/或实施方案中每一个的特征酌情结合，这对于本领域技术人员将是明显的，并且可以将其与本发明的任何方面进行结合。事实上，实施方案的顺序和优选特征的排序和位置仅是指示性的并且与所述特征本身没有关系。对于每个优选和/或任选的特征，意图是不仅与所有的方面和实施方案，而且与每个优选的特征是可互换的和/或可结合的。
附图简述
为了更好地理解本文所述的方面和/或实施方案以及为了显示如何可实施本文所述的方面和/或实施方案，现在将参考附图(仅为举例)，其中：
图1是示例性的能量存储装置的侧截面图；
图2是图1的能量存储装置的侧截面图，详示了该存储装置的阳极部分和阴极部分的HOMO和LUMO位置；并且
图3A和3B是描绘所获得的实验结果的坐标图，其中电荷存储层的厚度范围是80-100nm。
将理解的是虽然可以通过图中以及说明书各种的不同附图标记来标识来自每个实施方案的特征，但是来自一个实施方案的类似特征(包括归因于其的性质和功能性)可以与另一实施方案的类似特征交换。
详细描述
根据本发明提供了如权利要求书中所详细说明的电荷传输存储系统。
阴极组件和阳极组件的电荷存储层的共轭聚合物材料在其放电状态下是空气稳定的以及非离子的，所述聚合物优选地具有完全共轭的骨架—即在主链中具有不饱和的链接。所述共轭聚合物材料优选地不是通过氧化聚合制造。典型地采用Suzuki或者Yamamoto聚合。这产生溶液可加工的材料，可以容易地对该材料进行净化和分析。
现在将详细地参考各个方面和/或实施方案，在附图中说明了其实例。在下面的详细描述中，陈述了许多具体细节以便提供本发明的充分理解。然而，本领域普通技术人员清楚可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明。
电池结构的综述
本文中描述的是一种电化学能量存储装置。选择术语“能量存储装置”以包括但不限于：电化学电容器、电化学电池、混合电容器、混合超级电容器和赝电容器。该术语应被解释为包括单次使用的电池和能够反复放电和再充电的多次使用电池两者。因此应当理解的是当使用术语存储装置时，意图包括涉及电池和电容器的每一种，除非该段相反说明。
本文中使用的术语“共轭的”意指具有离域化或可移动的电荷载流子的化学系统，并且应该将其解释为包括所有合适类型的芳香族或者非芳香族的化合物，包括非平面或扭曲的分子系统，除非该段相反说明。
图1提供了根据一个实施方案的聚合物有机能量存储装置1的图示。在这个实施方案中，将存储装置1描绘为包含聚合物有机电荷存储层2和3、导电性电荷收集层4和5，其中将每个电荷存储层2和3以及电荷收集层4和5分别地固定到基底6和7。应该注意的是虽然图1描绘了在存储装置中存在基底6和7，但这些特征是任选的。可以有利地提供基底6和7以便向系统提供额外的刚度和强度并且帮助制造过程；然而，如果通过电荷收集层4和5之一或两者提供足够的支撑，那么可以省略所述基底之一或两者。分隔体8将各对电荷存储层2和3、电荷收集层4和5以及基底6和7中的每一对分离。
在分隔体每一侧上包括电荷收集层和电荷存储层的组合的装置部分在本文中可被称为“电极组件”。也可将电荷收集层称为“电极”。
在该实施方案中，电荷存储层2和3以及任选的导电性电荷收集层4和5包含共轭聚合物。
共轭聚合物可以是例如均聚物或者共聚物，例如共轭的多环烃或杂环系统。特定的电荷存储层可以包含不连续的聚合物材料或者作为替代其可以包含聚合物材料的共混物。在这种情况下，共混物意指以某种混合物或组合中提供的两种或更多种不同的聚合物材料，在共混物内的不同聚合物材料之间基本上没有化学键。注意在共混物中的不同聚合物材料可以是均聚物或共聚物。
优选地，电荷存储层包含选自烃类和改性烃类的聚合物有机材料，例如聚芴。共轭聚合物可以包含特殊的聚芴，例如在它们的9-位具有两个取代基的芴。取代基的种类可以包括芳基、烷基或其它合适的取代基。取代基的一个实例可以是烷氧基取代的烷基，任选为具有一至二十个碳原子的取代的支化烷基，其中该烷基可以例如是甲氧乙基或者是聚乙二醇的低聚物。
在一个实例中，所述导电性电荷收集层可以包含金属或金属氧化物或其它合适的导电材料。例如，电荷收集层可以包括铟锡氧化物(ITO)。附加地或者作为替代，所述导电性电荷收集层可以包含化合物例如SnO2:F氟锡氧化物(FTO)和/或ZnO:Al铝锌氧化物(AZO)和/或SnO2:Sb锑锡氧化物(ATO)、氧化锌和/或包括但不限于铜、锌、锡、银、金、铝、钛、铋或铁的金属或合金的其它合适的元素或化合物。此外，可以用各种方式对电荷传导材料的表面进行改性，其能够例如增强对基底或者对电荷存储层的粘附性，或者能够增强电荷在电荷传导材料和电荷存储材料之间穿过的能力。
一个实施方案是由膜制成电荷存储层2和电荷收集层4(对于电荷存储层3和电荷收集层5具有类似的设置)。这些膜可以被一起夹在每个基底6和7上，其中基底6和7优选是非导电的基底。电荷存储层的膜厚度可以是在为实现电池和超级电容器行为的任何合适范围内。在一个薄膜实施方案中，电荷存储层厚度在100nm至100μm的范围内，或者优选125nm至1000μm的范围内。
如前所述，当装置具有足够刚度时，有可能不包括基底6、7中的一个或多个。事实上，在某些实施方案中根本不包括基底。在电极组件之一或两者上是否包括基底取决于例如期望的刚度并且还可能取决于制造工艺的偏好。如果电荷收集层4和/或5足够厚并且由足够坚固的材料组成则将是如此。合适的材料的实例包括但不限于铜、锌、铁或铝。
当包括它们时，基底6和7优选包括选自玻璃或塑料的至少一种材料，例如聚对苯二甲酸乙二酯以及可包括复合材料的其衍生物和混合物。
在电荷存储层2(和3)、电荷收集层4(和5)以及基底6(和7)的各个对中的每个之间提供分隔体8以确保这些电极组件被分隔。分隔体8能传导离子，但不传导电子。在一个实施方案中，分隔体8可以选自多孔材料，所述多孔材料由纤维材料例如纤维素、尼龙、聚四氟乙烯或衍生物或者其它聚合材料制成。在另外的实施方案中，分隔体8可以选自固有地无孔的材料，但已经将其穿孔使孔隙度成为可能。这些材料可以包括聚合物例如尼龙、聚四氟乙烯、聚丙烯或聚乙烯。在优选的实施方案中，分隔体材料是相对可压缩的，例如通过具有类似海绵的性质，使得通过分隔体的相对收缩能够适应在充电过程期间电解质的去除。
分隔体8浸渍有电解质，所述电解质含有阴离子和阳离子两者，所述阴离子和阳离子是可移动的并且能够分别穿过阴极或阳极的电荷容纳材料2或3。将理解的是分隔体8应该具有足够的电解质/离子液体以便使每个电荷存储层完全氧化或还原(与它们的抗衡离子)并且仍然是离子传导性的。
将理解的是优选使电荷存储层尽可能厚；例如每个层达1mm。
相反地，电荷收集层可以包含至多1mm或更多的很薄的膜；例如当不需要基底时。将理解的是当需要基底时，基底的厚度范围可以从不存在一直到1mm或更大。
上述设计的一个优点是可以将其用于薄膜、印刷的电荷存储连同其它的集成印刷电子应用。然而，将理解的是也可以将所描述的存储装置结构用于其它用途，包括较厚的装置。
上述结构的其它优点包括提供柔性、重量轻的电荷存储装置，所述装置提供高的电压且具有良好能量和功率输出。
示例性系统
为了改善阳极和阴极过程的稳定性和效率和/或为了改善离子传导的速度和稳定性，已确定可以向电荷存储层2(和3)和/或电荷收集层4(和5)添加另外的成分。阳极和/或阴极处的过程优化有利于改善的稳定性和效率。
阳极组件：
通过使用文献方法例如Advanced Materials,2013,25,4340-4346中所述的方法将氧化锌的薄层施加到玻璃上的铟锡氧化物膜上来制备阳极组件的实施方案。向该膜上旋涂在甲苯中的浓度为10mg/ml的n-型聚合物的薄膜，形成约100nm的厚度。在氮气氛下在180℃热板上持续1小时使其交联然后使其冷却。
阴极组件：
在阴极组件的实例中，使用铟锡氧化物的薄膜作为玻璃基底上的电荷收集层。向该膜上旋涂在甲苯中的浓度为10mg/ml的p-型聚合物的薄膜，形成约100nm的厚度。在氮气氛下在180℃热板上持续1小时使其交联然后使其冷却。
本发明认识到优化存储装置1中使用的材料能够提供存储装置1本身的总体改善的容量、稳定性和效率。虽然不意图受到理论约束，但是认为阴极材料的相对于真空能级的最高占据分子轨道(HOMO)的能级与阴极的电极电位紧密相关，而阳极聚合物的最低未占分子轨道(LUMO)的能级与阳极的电极电位相关。两个电极电位之间的差值提供电荷存储的电位差(电压输出)，可以通过考虑阴极材料的HOMO和阳极材料的LUMO来调节所述电位差。因为在电容器或超级电容器内存储的能量与电位差的平方成正比，而电池的能量与电位差成正比，有利的是具有较高的电压降，只要能获得该电压降而不损害存储的电荷的稳定性。
在阳极组件的一个实例中，将聚芴用作共轭聚合物电荷存储材料。虽然在该实例中描述了聚芴，将理解的是可以提供其它的芴衍生物作为形成电荷存储层的聚合物和/或共聚物材料。聚芴是优选的，因为其本质上是具有相对较浅的LUMO能量的有效的电子传输材料；这为存储的电荷提供整体的氧化还原稳定性和相对较宽的电位差。此外，应该注意的是可以使用通过引入例如不同的芳基或烷基对C9位置的取代来对LUMO的能级进行小的改变。
在另一个实例中，芴可以与其它低LUMO基团例如2,1,3-苯并噻二唑或者2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪共聚合。低LUMO结构部分(moiety)的其它实例包括2,3-二苯基喹喔啉、芴酮和这些材料中任一种的衍生物；以及具有低下的LUMO能级的其它双官能单元，所述双官能单元可以纳入聚合物，并且所述双官能单元在还原时形成稳定且非反应性的自由基阴离子。具有更深的LUMO意味着更容易将电荷从电荷收集层(其可以是高功函材料)注入。这些可以是更容易接受溶液加工条件，例如可以将氧化锌(ZnO)从正常溶液旋涂到其上—而不能将较低功函的材料例如钙(Ca)金属旋转到其上而不与溶剂(或微量水分)反应。应注意的是可以通过已知的蒸发方法沉积低功函材料。当使用层压方法来组装电荷存储装置时，沉积所述材料的替代性方法是优选的。
图2是详示图1的能量存储装置的阴极和阳极的HOMO和LUMO位置的侧截面图。图2不仅描绘存储装置1的阴极9和阳极10的HOMO和LUMO位置，而且分别示出它们的电接触部11和12的优选功函数。
在一个实施方案中，优选调节阴极9的聚合物材料的HOMO能级以匹配合适的电极接触材料。将理解的是具有合适功函数的许多化合物是可用的，例如金(Au)或铟锡氧化物(ITO)。其它合适的化合物包括铜(Cu)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)、锡(Sn)、钨(W)和铁(Fe)，但是应该注意的是这些中的一些通过薄氧化层钝化，当考虑功函数时必须考虑该薄氧化层。
由于芳香族阳离子系统凭借吸电子加成机制与其它芳香族系统相对具有反应性，对于阴极电荷存储材料优选地选择形成非反应性氧化产物的材料；例如，该系统可以包含至少一个杂原子，该杂原子具有能够氧化以形成稳定阳离子的可用孤对电子。在一个实例中，选择的材料包括二芳胺系统或者三芳胺系统，它们能形成例如稳定的胺盐例如可商购的三(溴苯基)胺六氯锑酸。有利地，可以通过Suzuki耦合或其它钯(Pd)-催化的反应容易地将三芳胺结构部分引入其它共轭聚合物例如聚芴。其它合适化合物包括但不限于N-取代的咔唑、吩噁嗪、吩噻嗪或者其它环化三芳胺、噻吩衍生物例如噻吩并噻吩或者二苯并噻吩、苯并呋喃衍生物、氧杂蒽衍生物、卟啉、酞菁。
有利地是改善电荷存储装置的能力以允许来自电解质分隔体的反电荷穿过聚合物层以平衡注入的电荷。已确定通过具有官能团例如醚的极性材料的离子传导最好，然而对官能团的需要将根据其它聚合物结构部分的固有极性和所考虑的离子的结构和电荷密度而变化。
应该注意的是应该将本文中作为实例公开的实施方案视为具有化学上不同的聚合物(或共聚物)的电荷存储层并且在这些实例中不使用共混的层或材料。“聚合物共混物”或“聚合物混合物”是类似于金属合金的材料类别中的成员，其中将至少两种聚合物共混在一起以产生具有不同物理性质的新材料。尽管有本文中公开的实例，可能设想确实隐含聚合物共混物的其它实施方案。特别地，可能想象完全混合在一起并且不发生任何明显程度的相分离的聚合物共混物。
在一个实例中，对电荷存储层2、3中存在的材料进行选择，该材料具有连接至共轭链的侧部的极性基团。优选地，所选的材料形成连续的畴域，其中极性材料与共轭单元内在混合以便使离子通过成为可能。极性侧基促进离子在电解质中的移动(例如基于乙二醇低聚物的侧基)并且防止侧链反应。
与共轭聚合物相关的主要已知电荷损耗机制之一是处于其带电荷状态的聚合物变得可溶并且能溶入电解质中以及穿过分隔体8。为了解决这个问题，在一些实施方案中，使用交联技术以便将聚合物链共价键合在一起从而阻止它们移动。各种交联化学是已知的，例如苯并环丁烯(BCB)-烯烃反应，环氧化物或氧杂环丁烷。优选地，使用BCB-烯烃反应，因为已知它们与富氧系统例如环氧化物或氧杂环丁烷相比是相对惰性的并且因此不太可能与装置中的其它电化学过程发生不利地相互作用。
其它合适的交联化学包括其它σ移位反应例如在烯烃或等效体与二烯或等效体之间的Diels-Alder反应、通过硫化的二硫化物或硫化物链接、或者在亲电体和亲核体之间的缩合反应、或者通过任何其它分子间反应或交联过程，这可以从合适的文献资源了解到。通过交联，聚合物链变得不可溶并且不再能溶解和穿过分隔体，从而阻止通过氧化还原穿梭过程的电荷的损耗；即阻止电荷泄漏/电极降解进入电解质。将交联单体包括到聚合物中的预期是为了确保在交联过程之后每个聚合物链具有至少两个到相邻聚合物链的连接，从而导致整个膜变得不可溶。认为可进行洗涤步骤以去除任何未交联的聚合物链，从而使稳定性最大化，但这是不合意的工艺步骤，可以通过确保选择交联反应以便完全有效来使对该工艺步骤的需求最小化。
可以选择电解质使得离子对于所选装置结构的化学和电化学是完全稳定的并且是尽可能地可移动穿过所述装置。一些离子液体可以是合适的，其中离子与彼此具有足够弱的相互作用以致它们在室温时形成液体；例如1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓二(三氟甲磺酰基)酰亚胺。本发明可以利用这些各种有利性能的优点而不受任何特定种类的电解质约束，因为不同电解质可能对不同共轭聚合物是最佳的。在替代性的实施方案中，电解质由溶解于极性有机溶剂(例如碳酸亚丙酯)中的盐(例如四氟硼酸四甲基铵)组成。在任一种情形中，液体电解质优选具有足够低的熔点使得其在期望装置运行所处的整个温度范围内保持液体。
期望在电荷存储装置1中包括至少一种基底材料以提供坚实平台并向装置1提供物理强度。如果电荷收集层之一或两者足够厚且坚固以便在不存在基底的情况下提供必要的强度，则会发生例外情况。将理解的是基底6和7可以包含相同的基底材料和/或不同的基底材料。可以将宽广范围的材料用作该目的，其中玻璃是常见的实例或者塑料材料例如聚乙烯、尼龙或者聚对苯二甲酸乙二酯能够提供柔性。可以在装置1中任选地包括第二基底并且特别有利的是：如果以两个半部制备装置，然后将它们层压在一起。如果不包括第二基底，或者包括另外的第二基底，优选提供包封层以便从系统中排除氧气和水，这取决于所选材料的能级。如果系统中所涉及的任何还原或氧化电位落在对水或氧气有效的窗口之外，则这是特别优选的。
这是由于在类似于电池的领域中形成新离子种类的氧化还原过程，但是具有沿聚合物链的高电荷迁移率，这类似于超级电容器。在实践中，来自两种系统的优点将是明显的，因为本文所述实施方案提供适中的电荷存储密度但是具有相对较高的功率密度。上述优化通常说明如何能够选择和调整材料的选择以及其它参数以便优化两个极端之间的平衡以适应特定的应用。
期望以上所述的电荷存储装置充当超级电容器和电池之间的混合体。有可能的是可以调节一个或两个电极组件以提供更类似电池或者更类似超级电容器的性质。例如，在一个实施方案中，配置两个电极组件且特别是电荷存储层以提供更类似电池的性质。例如，在另一个实施方案中，配置两个电极组件且特别是电荷存储层以提供更类似超级电容器的性质。在另一个实施方案中，配置不同的电极组件且特别是每个电极组件的电荷存储层以提供电池和超级电容器行为使得装置整体表现为每个电极组件具有期望水平的性能的混合体。
例如，在一种情况下，其中直接使用n-型材料和p-型材料而没有进一步的附加物或改性，预期电荷存储密度将为最大值，但离子移动的速度将是相对较低的，这将限制系统的功率可用性。这个系统将是最类似电池的。在替代性的实施方案中，对聚合物膜的改性将能够实现更快的离子移动，这将能够实现更高的装置功率输出。然而预期获得该结果所需的步骤将需要电荷存储密度的损失，因此产生的系统将较不类似电池而更类似超级电容器。实现这种离子导电性增加的可能方法包括纳入离子传输单元例如聚乙二醇或寡甘醇，要么作为与电荷存储聚合物的共混物，要么通过改变电荷存储聚合物的结构以便具有直接连接的离子传输单元。
制造
可以通过多种方法组装存储装置1。
在一个实施方案中，通过首先在其各自的基底6和7上制备电荷存储层2和3以及电荷收集层4和5来组装存储装置1，其中电荷存储层2和3以及电荷收集层4和5优选包含聚合物膜。然后可以将这些层连同分隔体8层压在一起。
在替代性的实施方案中，可以使用可交联层和/或正交溶剂以便可以在单一竖直方向制备多层装置。可以采用本领域技术人员公知的常规方法来制造所述可交联层。将理解的是向聚合物成分施加交联优化存储装置1的稳定性。特别地，例如这允许将更大反应性的金属用作装置1的阳极侧上的电荷收集层，因为这能够实现金属和共轭聚合物的LUMO之间的更接近的能量匹配，由此允许在充电时更容易将电子注入装置。
可以通过如US 6,169,163和WO 00/53656(CDT)中所述的Suzuki聚合来制备芴聚合物。在著作“Organic Light-Emitting Materials and Devices”Ed.Zhigang Li andHong Meng,Taylor&Francis[2007]ISBN 1-57444-574-X中(特别是在第2章中)概述了制造芴和三芳胺的聚合物和共聚物的各种方法，其包括Suzuki-偶联聚合以及Yamamoto聚合两者的实施例。将理解的是本领域技术人员可以使用这些方法或任何其它已知方法来制备所述聚合物。
通过二溴二胺单体(49.5摩尔％)连同2,7-二(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-9,9-二辛基芴(25摩尔％)、2,7-二(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-9,9-二(3’,5’-二己基苯基)芴(15摩尔％)和(5摩尔％)和(5摩尔％)的Suzuki聚合来制造p-型聚合物。
通过4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑(50摩尔％)与2,7-二(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-9,9-二辛基芴(30摩尔％)、(10摩尔％)和(10摩尔％)的聚合来制造n-型聚合物。
将所述p-型聚合物从在甲苯中的10wt％溶液旋涂到玻璃上ITO膜上以形成～100nm厚的膜。按上述制备阳极组件，具有在ITO上的氧化锌涂层并然后以相同方式旋涂n-型材料。然后在氮气氛下在180℃于热板上将两个膜烘烤1小时并且使其冷却。然后将所述聚合物膜层压在一起，使用已经在离子液体1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓二(三氟甲磺酰基)酰亚胺中浸泡过的一片滤纸(Whatman,等级1)充当分隔体。然后将该装置组件夹紧在一起并且在氮气氛下进行测试以确保水不进入该装置。
图3A和3B是描绘所获得的实验结果的图形，其中电荷存储层厚度范围是80-100nm。特别地，通过如下方式进行测试：施加2.5V的电压5秒，然后以5Vs-1的速率降低电压至0V，随后在2.5V和0V之间循环另外4个周期。这清楚地显示：在第一扫描阶段更多的电荷被释放，表明初始5秒的充电阶段确实已导致电荷存储在所述装置中，并且其起电池的作用。还显示该系统的稳定性是良好的，几乎所有的注入电荷在其间返回，并且在每个充电放电循环期间存储几乎相同量的电荷。该系统因此表现为有效的电荷存储装置。
总而言之，我们已经描述了包含两种不同共轭聚合物的装置，电荷分别注入两种聚合物的HOMO和LUMO，并且其中两种聚合物在它们的放电(较低能量)状态时都是空气稳定的、完全非离子的(没有金属离子或有机离子)并且能够通过溶液加工被制成装置，随后进行交联过以使得它们不可溶，
此外通过不涉及氧化或电化学聚合的过程制造共轭聚合物，以及
通过这些聚合物的溶液加工形成的膜是无定形的和连续的。
虽然关于具体的示例性实施方案描述了本发明，然而应意识到在不偏离下列权利要求所述的本发明范围的情况下，本文所公开的特征的各种修改、改变和/或组合对本领域技术人员而言将是明显的。
总之，电荷存储装置和系统包含阳极组件和阴极组件，每个组件包含共轭聚合物材料的电荷存储层，其中所述阴极组件的电荷存储层的共轭聚合物材料在其放电状态是空气稳定和非离子的，并且其中所述阳极组件的电荷存储层的共轭聚合物材料在其放电状态是空气稳定和非离子的。所述聚合物材料沿主链是完全共轭的，并且由不涉及氧化或电化学聚合的过程制造。所述电荷存储层是从这些聚合物的溶液形成，并且是无定形的和连续的。

Claims (55)

1.一种电荷存储系统，其包含：
阳极组件和阴极组件，所述组件各自包含共轭聚合物材料的电荷存储层，
其中所述阴极组件的电荷存储层的共轭聚合物材料在其放电状态下是空气稳定的和非离子的，并且
其中所述阳极组件的电荷存储层的共轭聚合物材料在其放电状态下是空气稳定的和非离子的。
2.根据权利要求1所述的电荷存储系统,其中所述阴极组件的电荷存储层的共轭聚合物材料可以包含至少一个杂原子，该杂原子具有能够氧化从而形成稳定阳离子的可用孤对电子。
3.根据权利要求2任一项所述的电荷存储系统，其中所述阴极组件的电荷存储层的共轭聚合物材料包含芳基氨基。
4.根据权利要求3所述的电荷存储系统，其中所述阴极组件的电荷存储层的材料包含：二芳胺或三芳胺，或者N-取代的咔唑、吩噁嗪、吩噻嗪、或者其它的环化三芳胺、噻吩衍生物如噻吩并噻吩或者二苯并噻吩、苯并呋喃衍生物、氧杂蒽衍生物、卟啉、酞菁。
5.根据权利要求2至4任一项所述的电荷存储系统，其中所述共轭聚合物材料包含用芳基如二芳基或三芳基氨基改性的聚芴配制物。
6.根据任一前述权利要求所述的电荷存储系统，其中配置所述阳极组件的电荷存储层的共轭聚合物材料以形成稳定的阴离子。
7.根据权利要求6所述的电荷存储系统，其中所述共轭聚合物材料包含烃类(例如聚芴和其衍生物)或者聚苯胺。
8.根据权利要求7所述的电荷存储系统，其中所述共轭聚合物材料包含具有两个或更多个取代基的聚芴，所述取代基选自芳基或烷基取代基中的一个或多个。
9.根据权利要求8所述的电荷存储系统，其中所述两个取代基包含烷氧基取代的烷基，例如甲氧乙基或者聚乙二醇的低聚物。
10.根据权利要求6所述的电荷存储系统，其中所述材料包含具有低-LUMO基团的共聚氟，所述低-LUMO基团是例如2,1,3-苯并噻二唑或者2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪或者2,3-二苯基喹喔啉、芴酮和这些材料中任一种的衍生物。
11.根据前述权利要求任一项所述的电荷存储系统，其中所述共轭聚合物材料是共聚物。
12.根据权利要求1至10任一项所述的电荷存储系统，其中所述共轭聚合物包含交联的共轭聚合物链。
13.根据权利要求12所述的电荷存储系统，其中所述交联的共轭聚合物链包含苯并环丁烯(BCB)-烯烃。
14.根据任一前述权利要求所述的电荷存储系统，其中所述共轭聚合物包含极性侧基。
15.根据权利要求14所述的电荷存储系统，其中所述极性侧基包含醚基。
16.根据任一前述权利要求所述的电荷存储系统，进一步包含氧化锌(ZnO)。
17.根据任一前述权利要求所述的电荷存储系统，进一步包含电接触部。
18.根据权利要求17所述的电荷存储系统，其中所述电接触部包含金或铟锡氧化物或者氟锡氧化物和/或铝锌氧化物和/或锑锡氧化物、氧化锌和/或包括但不限于铜、锌、锡、银、金、铝、钛、铋或铁的金属或合金的其它合适元素或者化合物。
19.根据任一前述权利要求所述的电荷存储系统，其中总体地调节所述聚合物以便为具体应用提供电荷释放性质，例如但不限于更加类似电池的或类似超级电容器的行为。
20.用于制造如权利要求1-19任一项所述的电荷存储系统的方法。
21.根据权利要求20所述的方法，其中在进行交联过程之前通过溶液加工将共轭聚合物制成电荷存储系统使得共轭聚合物不可溶。
22.根据权利要求21所述的方法，其中通过所述共轭聚合物的溶液加工形成的电荷存储层是无定形的和连续的。
23.根据权利要求20至22任一项所述的方法，其中通过不涉及氧化和/或电化学聚合的过程制造所述共轭聚合物。
24.一种包含交联的共轭聚合物链的非共混电荷存储系统。
25.根据权利要求24所述的电荷存储系统，其中所述共轭聚合物是共聚物。
26.根据权利要求25所述的电荷存储系统，其中所述共轭共聚物包含共轭的多环烃或杂环系统。
27.根据权利要求24至26任一项所述的电荷存储系统，其中所述共轭聚合物包含烃类，例如聚芴。
28.根据权利要求27所述的电荷存储系统，其中所述聚芴在其9-位具有两个取代基。
29.根据权利要求28所述的电荷存储系统，其中所述两个取代基包括芳基或烷基取代基。
30.根据权利要求29所述的电荷存储系统，其中所述取代基包含烷氧基取代的烷基。
31.根据权利要求24所述的电荷存储系统，其中所述共轭聚合物包含杂环系统。
32.根据权利要求31所述的电荷存储系统，其中所述杂环系统包含苯并稠合的杂环。
33.根据权利要求32所述的电荷存储系统，其中所述苯并稠合的杂环包含苯并噻二唑。
34.根据权利要求33所述的电荷存储系统，其中所述苯并噻二唑包含2,1,3苯并噻二唑。
35.根据权利要求24至34任一项所述的电荷存储系统，其中所述交联基团是基于氧杂环丁烷或环氧化物或苯并环丁烯与烯烃或炔烃之间的化学反应，并且其中借助于任选的催化剂通过热或光化学手段引发交联。
36.根据权利要求24至35任一项所述的电荷存储系统，其中所述聚合物进一步包含稳定化取代基，包括：芳基、二芳基或三芳基氨基。
37.根据权利要求36所述的电荷存储系统，进一步包含氧化锌(ZnO)。
38.一种电化学电荷存储装置，其包含p-型聚合物层、n-型聚合物层、设置在该p-型聚合物层和该n-型聚合物层之间的分隔体层，其中所述电化学电荷存储装置具有至少1.5V的电池电压。
39.根据权利要求38所述的电荷存储系统，其中所述电压是至少2V或者2-3V。
40.制备权利要求21-39任一项所述的交联聚合物的方法。
41.一种调节电子存储装置的存储容量的方法，所述电子存储装置包含通过电解质分隔的第一和第二共轭有机聚合物层，该方法包含：
选择具有第一电极电位的阴极材料；和
选择具有第二电极电位的阳极材料，
其中阴极的HOMO和阳极的LUMO实现在0.5V至4V之间的电荷存储装置的电位差。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述电位差是在1.5V至3.5V。
43.根据权利要求41或42所述的方法，其中基于调节至HOMO的功函数选择所述阴极材料。
44.根据权利要求43所述的方法，其中调节所述阴极材料的HOMO能级以匹配合适的电极接触材料。
45.根据权利要求44所述的方法，其中所述电极接触材料的化合物包括：金(Au)、铟锡氧化物(ITO)、铜(Cu)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)、锡(Sn)、钨(W)和铁(Fe)。
46.根据权利要求41至45任一项所述的方法，其中基于调节至LUMO的功函数选择所述阳极材料。
47.根据权利要求46所述的方法，其中调节所述阴极材料的HOMO能级以匹配合适的电极接触材料。
48.根据权利要求47所述的方法，其中所述电极接触材料的化合物包括金或铟锡氧化物或者氟锡氧化物和/或铝锌氧化物和/或锑锡氧化物、氧化锌和/或包括但不限于铜、锌、锡、银、金、铝、钛、铋或铁的金属或合金的其它合适元素或化合物。
49.生产根据权利要求1至39任一项所述的电荷存储系统或装置的方法，该方法包含：
印刷聚合物膜以及利用分隔体进行层压。
50.根据权利要求49所述的方法，其中将聚合物膜印刷到一个或多个基底上。
51.根据权利要求49或权利要求50所述的方法，进一步包含包封所述聚合物膜。
52.根据权利要求1-39任一项所述的系统在混合超级电容器/电池装置中的用途。
53.根据权利要求1-39任一项所述的系统的用途，其中所述混合超级电容器是智能卡中的电荷存储装置。
54.根据权利要求1-39任一项所述的系统的用途，其中所述混合超级电容器是传感器中的电荷存储装置。
55.包含根据权利要求1-39任一项所述系统的装置。
CN201680019210.2A 2015-03-31 2016-03-21 改良的电荷存储装置及系统 Pending CN107431206A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB1505530.4A GB201505530D0 (en) 2015-03-31 2015-03-31 Improved charge storage device and system
GB1505530.4 2015-03-31
PCT/GB2016/050778 WO2016156796A1 (en) 2015-03-31 2016-03-21 Improved charge storage device and system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107431206A true CN107431206A (zh) 2017-12-01

Family

ID=53178427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680019210.2A Pending CN107431206A (zh) 2015-03-31 2016-03-21 改良的电荷存储装置及系统

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20180083332A1 (zh)
EP (1) EP3278387A1 (zh)
JP (1) JP2018512712A (zh)
KR (1) KR20170132284A (zh)
CN (1) CN107431206A (zh)
GB (1) GB201505530D0 (zh)
WO (1) WO2016156796A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110474051A (zh) * 2019-07-11 2019-11-19 北京工业大学 一种常见染料罗丹明b作为锂离子电池有机正极材料的应用

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201621961D0 (en) * 2016-12-22 2017-02-08 Cambridge Display Tech Ltd And Sumitomo Chemical Company Ltd Oligo- or polyether-modified electro-active materials for charge storage devices
GB2560348A (en) * 2017-03-08 2018-09-12 Sumitomo Chemical Co Composite electroactive materials for charge storage devices

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5527640A (en) * 1992-11-25 1996-06-18 The Regents Of The University Of California, Office Of Technology Transfer Electrochemical supercapacitors
US6096453A (en) * 1998-06-19 2000-08-01 Adven Polymers, Inc. Polymeric thin-film reversible electrochemical charge storage devices
CN1353471A (zh) * 2000-11-13 2002-06-12 日本电气株式会社 质子导电聚合物二次电池
CN1493079A (zh) * 2001-03-08 2004-04-28 ֱ 无机/有机复合化体系纳米珠及其制造方法
JP2005174560A (ja) * 2003-12-05 2005-06-30 Toppan Forms Co Ltd 導電性改質剤、及び電池
CN101945925A (zh) * 2008-02-15 2011-01-12 三菱化学株式会社 共轭聚合物、不溶性聚合物、有机场致发光元件材料、有机场致发光元件用组合物、聚合物的制造方法、有机场致发光元件、有机el显示器、以及有机el照明
US20120232237A1 (en) * 2009-11-18 2012-09-13 Zhao Li Fluorinated Monomers, Oligomers and Polymers for Use in Organic Electronic Devices
US20140220457A1 (en) * 2013-02-06 2014-08-07 Avertica, Inc. Polymers, substrates, methods for making such, and devices comprising the same

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5028354A (en) * 1987-10-05 1991-07-02 Regents Of The University Of California Conductive articles of intractable polymers method for making
US5637421A (en) * 1995-09-13 1997-06-10 The Johns Hopkins University Completely polymeric charge storage device and method for producing same
JP3039484B2 (ja) * 1997-10-24 2000-05-08 日本電気株式会社 ポリマー電池
JP3036501B2 (ja) * 1997-12-17 2000-04-24 日本電気株式会社 電池用電極材料および電池
KR20040014444A (ko) * 2000-12-23 2004-02-14 웬 루 이온성 액체를 구비한 긴 수명 공명 폴리머 전기화학 장치
WO2005049548A1 (en) * 2003-11-17 2005-06-02 Sumitomo Chemical Company, Limited Crosslinkable substituted fluorene compounds
US7255924B2 (en) * 2004-01-13 2007-08-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Carbon nanoarchitectures with ultrathin, conformal polymer coatings for electrochemical capacitors
JP2006048974A (ja) * 2004-07-30 2006-02-16 Nippon Chemicon Corp 電気化学素子用電極材料
JP4689222B2 (ja) * 2004-09-22 2011-05-25 信越ポリマー株式会社 導電性塗布膜およびその製造方法
US20080199737A1 (en) * 2007-02-16 2008-08-21 Universal Supercapacitors Llc Electrochemical supercapacitor/lead-acid battery hybrid electrical energy storage device
JP4900295B2 (ja) * 2008-03-21 2012-03-21 株式会社エクォス・リサーチ ファラデー容量型キャパシタ
JP6069787B2 (ja) * 2012-03-08 2017-02-01 学校法人早稲田大学 ベンゾジチオフェンキノンポリマー、電荷貯蔵材料、電極活物質、電極、及び電池
US9734954B2 (en) * 2012-09-24 2017-08-15 Nanyang Technological University Conducting polymer/graphene-based material composites, and methods for preparing the composites

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5527640A (en) * 1992-11-25 1996-06-18 The Regents Of The University Of California, Office Of Technology Transfer Electrochemical supercapacitors
US6096453A (en) * 1998-06-19 2000-08-01 Adven Polymers, Inc. Polymeric thin-film reversible electrochemical charge storage devices
CN1353471A (zh) * 2000-11-13 2002-06-12 日本电气株式会社 质子导电聚合物二次电池
CN1493079A (zh) * 2001-03-08 2004-04-28 ֱ 无机/有机复合化体系纳米珠及其制造方法
JP2005174560A (ja) * 2003-12-05 2005-06-30 Toppan Forms Co Ltd 導電性改質剤、及び電池
CN101945925A (zh) * 2008-02-15 2011-01-12 三菱化学株式会社 共轭聚合物、不溶性聚合物、有机场致发光元件材料、有机场致发光元件用组合物、聚合物的制造方法、有机场致发光元件、有机el显示器、以及有机el照明
US20120232237A1 (en) * 2009-11-18 2012-09-13 Zhao Li Fluorinated Monomers, Oligomers and Polymers for Use in Organic Electronic Devices
US20140220457A1 (en) * 2013-02-06 2014-08-07 Avertica, Inc. Polymers, substrates, methods for making such, and devices comprising the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110474051A (zh) * 2019-07-11 2019-11-19 北京工业大学 一种常见染料罗丹明b作为锂离子电池有机正极材料的应用

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018512712A (ja) 2018-05-17
US20180083332A1 (en) 2018-03-22
GB201505530D0 (en) 2015-05-13
EP3278387A1 (en) 2018-02-07
KR20170132284A (ko) 2017-12-01
WO2016156796A1 (en) 2016-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guo et al. Flexible asymmetric supercapacitors via spray coating of a new electrochromic donor–acceptor polymer
Zhang et al. Toward solution-processed high-performance polymer solar cells: from material design to device engineering
Kang et al. Sulfur‐rich polymers with functional linkers for high‐capacity and fast‐charging Lithium–Sulfur batteries
Wilcox et al. Stable radical materials for energy applications
CN107001595B (zh) 聚合物和包含该聚合物的聚合物电解质膜
US8080327B1 (en) Electrical storage device utilizing pyrazine-based cyanoazacarbons and polymers derived therefrom
CN107431206A (zh) 改良的电荷存储装置及系统
Shi et al. Quasi-solid-state dye-sensitized solar cells with polymer gel electrolyte and triphenylamine-based organic dyes
WO2004112184A1 (ja) 電解質組成物およびこれを用いた光電変換素子
CN103181023A (zh) 光电元件、光电元件的制造方法及光敏剂
Biswas et al. Organic supercapacitors as the next generation energy storage device: emergence, opportunity, and challenges
Sarang et al. Poly (fluorene-alt-naphthalene diimide) as n-Type Polymer Electrodes for Energy Storage
WO2012121417A1 (en) Conducting polymer / redox polymer blends via in-situ oxidative polymerization - preparation methods and application as an electro-active polymeric materials
Yao et al. Ultrafast high-energy micro-supercapacitors based on open-shell polymer-graphene composites
CN101113238B (zh) 导电组合物及其制备方法
Hazra et al. Organic mixed ion-electron conductivity in polymer hybrid systems
Zeng et al. Ultra-long cycle life organic-sodium batteries enabled by thiophene-based porphyrin in-situ electropolymerization
JP2015141944A (ja) 光電変換素子およびこれを用いた太陽電池
Jing et al. A holomolecule conjugated and electron delocalized organic compound for superior proton-storage redox capability
Chen et al. Molecular engineering on bis (benzothiophene-S, S-dioxide)-based large-band gap polymers for interfacial modifications in polymer solar cells
CN101392173A (zh) 电化学聚合制备共聚物发光材料的方法
WO2018162890A1 (en) Composite electroactive materials for charge storage devices
Lee et al. Synthesis of quaternized ammonium iodide‐containing conjugated polymer electrolytes and their application in dye‐sensitized solar cells
GB2566991A (en) Separator
Kim et al. Synthesis of quinoxaline-based small molecules possessing multiple electron-withdrawing moieties for photovoltaic applications

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20171201