JP2010536158A5 - - Google Patents

Claims (41)

1. 電気化学的に活性化されたイオンを移動させるための液体電解質を含むセパレータと、
   前記セパレータの一方の面上の第１の電極と、
   前記セパレータの他方の面上に位置され、金属製の基材及び該金属製の基材に根ざして成長させられた複数の固体ナノワイヤを含む第２の電極と、
   を備え、
   前記複数の固体ナノワイヤが、シリコン、チタン、ゲルマニウム、又はそれらの合金を含む、
   電池。
2. 前記複数の固体ナノワイヤが、５０ナノメートル〜３００ナノメートルの範囲の平均外径を有する、請求項１に記載の電池。
3. 前記複数の固体ナノワイヤが、１０ナノメートル〜１００ナノメートルの範囲の平均外径を有する、請求項１に記載の電池。
4. 放電状態において、前記複数の固体ナノワイヤが、シリコン又はその合金を含んでいる、請求項１に記載の電池。
5. 前記第２の電極が負極である、請求項１に記載の電池。
6. 前記金属製の基材が、ステンレス鋼、銅及びニッケルの内から選択される１つ以上の材料を含む、請求項１に記載の電池。
   
7. 前記第１の電極と前記第２の電極が同心の円筒の様相で配置されている、請求項１に記載の電池。
8. 前記金属製の基材が、少なくともいくつかの触媒を含む、請求項１に記載の電池。
9. 前記複数の固体ナノワイヤが、前記金属製の基材上の複数の位置において付着された複数の触媒から、前記複数の位置に根ざして成長させられる、請求項１に記載の電池。
10. 前記複数の固体ナノワイヤが、前記金属製の基材に直接接続されている、請求項１に記載の電池。
11. 前記液体電解質が有機溶媒に溶解させたリチウム塩を含む、請求項１に記載の電池。
12. 前記有機溶媒が、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートの内から選択される１つ以上の溶媒を含む、請求項１１に記載の電池。
13. 前記複数の固体ナノワイヤが、前記電気化学的に活性化されたイオンを、前記複数の固体ナノワイヤの側壁に接触する前記液体電解質から、前記複数の固体ナノワイヤの中心へ移動させるように構成されている、請求項１に記載の電池。
14. 前記セパレータが、前記液体電解質で満たされた多孔質材料である、請求項１に記載の電池。
15. 金属製の基材と、
    前記金属製の基材に根ざして成長させられた複数の固体ナノワイヤを備える電池電極であって、
    前記複数の固体ナノワイヤが、シリコン、チタン、ゲルマニウム、又はそれらの合金を含み、電池サイクルの間に現れる体積変化中の割れを防止するように構成される、
    電池電極。
16. 前記複数の固体ナノワイヤが、シリコン又はシリコン合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項１５の電池電極。
17. 前記複数の固体ナノワイヤが、１０ナノメートル〜１００ナノメートルの範囲の平均外径を有する、請求項１５に記載の電池電極。
18. 前記複数の固体ナノワイヤが、５０ナノメートル〜３００ナノメートルの範囲の平均外径を有する、請求項１５に記載の電池電極。
19. 前記複数の固体ナノワイヤが、結晶質の構造を含んでいる、請求項１５に記載の電池電極。
20. 前記複数の固体ナノワイヤが、非晶質の材料を含んでいる、請求項１５に記載の電池電極。
21. 前記複数の固体ナノワイヤが、リチウムイオンによるサイクルで約２０００ｍＡｈ／ｇよりも大きい安定なエネルギ容量を有する、請求項１５に記載の電池電極。
22. 前記安定なエネルギ容量が、少なくとも約Ｃ／２という速度のサイクルにおいて得られる、請求項２１に記載の電池電極。
23. 前記金属製の基材が、ステンレス鋼、銅及びニッケルの内から選択される１つ以上の材料を含む、請求項１５に記載の電池電極。
24. 前記金属製の基材が、少なくともいくつかの触媒を含む、請求項１５に記載の電池電極。
25. 前記複数の固体ナノワイヤが、前記金属製の基材上の複数の位置において付着された複数の触媒から、前記複数の位置に根ざして成長させられる、請求項１５に記載の電池電極。
26. 前記複数の固体ナノワイヤが、前記金属製の基材に直接接続されている、請求項１５に記載の電池電極。
27. 金属製の基材と、
    前記金属製の基材に根ざして成長させられた複数の固体ナノワイヤを備える電池電極であって、
    前記複数の固体ナノワイヤが、シリコン、チタン、ゲルマニウム、又はそれらの合金を含み、前記複数の固体ナノワイヤが、前記金属製の基材に直接接続されている、
    電池電極。
28. 前記複数の固体ナノワイヤが、シリコン又はシリコン合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項２７の電池電極。
29. 前記複数の固体ナノワイヤが、１０ナノメートル〜１００ナノメートルの範囲の平均外径を有する、請求項２７に記載の電池電極。
30. 前記複数の固体ナノワイヤが、５０ナノメートル〜３００ナノメートルの範囲の平均外径を有する、請求項２７に記載の電池電極。
31. 前記複数の固体ナノワイヤが、結晶質の構造を含んでいる、請求項２７に記載の電池電極。
32. 前記複数の固体ナノワイヤが、非晶質の材料を含んでいる、請求項２７に記載の電池電極。
33. 前記複数の固体ナノワイヤが、リチウムイオンによるサイクルで約２０００ｍＡｈ／ｇよりも大きい安定なエネルギ容量を有する、請求項２７に記載の電池電極。
34. 前記安定なエネルギ容量が、少なくとも約Ｃ／２という速度のサイクルにおいて得られる、請求項３３に記載の電池電極。
35. 前記金属製の基材が、ステンレス鋼、銅及びニッケルの内から選択される１つ以上の材料を含む、請求項２７に記載の電池電極。
36. 前記複数の固体ナノワイヤが、電池サイクルの間に現れる体積変化中の割れを防止するように構成される、請求項２７に記載の電池電極。
37. 電気化学的に活性化されたイオンを移動させるための液体電解質を含むセパレータと、
    前記セパレータの一方の面上の第１の電極と、
    前記セパレータの他方の面上に位置され、金属製の基材及び該金属製の基材に根ざして成長され、前記金属製の基材から延びて液体電解質内で自由端を有して終端する複数の固体ナノワイヤを含む第２の電極と、
    を備え、
    前記複数の固体ナノワイヤが、シリコン、チタン、ゲルマニウム、又はそれらの合金を含み、前記複数の固体ナノワイヤが、１０００ｍＡｈ／ｇよりも大きい安定なエネルギ容量を提供する、
    電池。
38. 金属製の基材と、
    前記金属製の基材に根ざして成長させられ、前記金属製の基材から延びて自由端を有して終端する複数の固体ナノワイヤを備える電池電極装置であって、
    前記複数の固体ナノワイヤが、シリコン、チタン、ゲルマニウム、又はそれらの合金を含み、電池サイクルの間に現れる体積変化中の割れを防止するように構成され、１０００ｍＡｈ／ｇよりも大きい安定なエネルギ容量を提供する、
    電池電極装置。
39. 前記複数の固体ナノワイヤが、前記複数の固体ナノワイヤの側壁に中心へ向かって接触する液体電解質内で前記自由端を有するように構成され、前記液体電解質から、前記電気化学的に活性化されたイオンを、前記液体電解質から移動させるように構成されている、請求項３８に記載の電池電極装置。
40. 金属製の基材と、
    前記金属製の基材に根ざして成長させられ、前記金属製の基材から延びる複数の固体ナノワイヤを備える電池電極装置であって、
    前記複数の固体ナノワイヤが、シリコン、チタン、ゲルマニウム、又はそれらの合金を含み、前記複数の固体ナノワイヤが、前記金属製の基材に直接接続され、１０００ｍＡｈ／ｇよりも大きい安定なエネルギ容量を提供する、
    電池電極装置。
41. 前記複数の固体ナノワイヤが、前記複数の固体ナノワイヤの側壁に中心へ向かって接触する液体電解質内で前記自由端を有するように構成され、前記液体電解質から、前記電気化学的に活性化されたイオンを、前記液体電解質から移動させるように構成されている、請求項４０に記載の電池電極装置。