JP2013504843A - 容器を有する電気化学的エネルギー貯蔵装置 - Google Patents
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Abstract
Description
12 セパレータ層
13 電極
14 物質輸送
15 物質輸送
21 電極
22 セパレータ層
23 電極
24 物質輸送
25 物質輸送
31 電極
32 セパレータ層
33 電極
34 物質輸送
35 物質輸送
Claims (14)
- 容器の内部に設けられている電気化学的に活性な構成要素(11,13;21,23;31,33)を備えている電気化学的エネルギー貯蔵装置において、
前記電気化学的に活性な構成要素(11,13;21,23;31,33)、または、前記容器内に設けられているさらなる構成要素(12;22;32)は、前記エネルギー貯蔵装置の前記電気化学的に活性な構成要素の少なくとも一つの要素の、少なくとも一つの化学反応の経過を、当該化学反応の結果として前記容器内部に正圧が形成されるか、または、形成されそうになるやいなや阻止するように形成され、または、設けられていることを特徴とする電気化学的エネルギー貯蔵装置。 - 前記電気化学的エネルギー貯蔵装置の前記電気化学的に活性な構成要素または他の構成要素は、可動構成要素を有しており、当該可動構成要素が基質として関与している化学反応の領域内への、当該可動構成要素の流れは、前記容器内部で当該化学反応の結果として正圧が形成されるか、形成されそうになるやいなや、少なくとも局所的に妨げられるか、または抑制されることを特徴とする請求項1に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。
- 前記容器内部において温度閾値を上回ることまたは下回ることを伴う少なくとも局部的な温度の変化がすでに、前記化学反応の防止または抑制を生じさせていることを特徴とする請求項2に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。
- 前記化学反応の防止または抑制は少なくとも部分的に可逆的であることを特徴とする・請求項2または3に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。
- 前記化学反応の阻止は、前記電極にコーティングを設けることによって引き起こされ、当該コーティングは前記化学反応によって少なくとも局部的に化学的に変化させられることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。
- 前記化学反応の阻止は、前記電極を分離しているセパレータ層によって生じさせられ、当該セパレータ層は、前記化学反応の少なくとも一つの基質の流れが、当該化学反応の結果として容器内部に正圧が形成されるか、または形成されそうになるやいなや、当該層に沿って少なくとも局部的に防止または抑制されるように形成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。
- 前記化学反応の阻止は、前記電極を分離しているとともに多孔質の無機材料から成るセパレータ層によって生じさせられることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。
- 前記化学反応の阻止は、前記電極を分離しているとともに多孔質の無機材料から成るセパレータ層によって生じさせられ、当該多孔質の無機材料は粒子を有しており、当該粒子は温度閾値に達するか、または温度閾値を上回った場合に融解し、前記セパレータ層の前記孔を少なくとも局部的に小さくするか、または閉止することを特徴とする請求項7に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。
- 前記セパレータ層の前記粒子は、ポリマーもしくはポリマーの混合物と、ワックスと、これらの材料の混合物とを含む材料のグループから選択される材料から成ることを特徴とする請求項8に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。
- 前記セパレータ層は当該セパレータ層の孔が毛管作用に基づいて、基質として前記化学反応に関与している前記可動構成要素によって充填されるように形成されており、それによって前記セパレータ層の前記孔の外部には、前記エネルギー貯蔵装置内にある前記可動構成要素の全体量のうち、相対的に少ない部分のみが設けられることを特徴とする、請求項7から9のいずれか一項に記載されるとともに請求項2と組み合わされた電気化学的エネルギー貯蔵装置。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置であって、
当該電気化学的エネルギー貯蔵装置は少なくとも一つの電極、好ましくは少なくとも一つのカソードを有しており、当該カソードは式LiMPO4で表される化合物を有しており、当該式においてMは、元素周期表の第一列の少なくとも一つの遷移金属カチオンであり、当該遷移金属カチオンは好ましくは、Mn,Fe,NiおよびTiまたはこれらの元素の組み合わせからなるグループから選択されており、前記化合物は好ましくはオリビン構造、好ましくは上位オリビンを有しており、Feが特に好ましいことを特徴とする電気化学的エネルギー貯蔵装置。 - 請求項1から11のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置であって、
当該電気化学的エネルギー貯蔵装置は少なくとも一つの電極、好ましくは少なくとも一つのカソードを有しており、当該カソードは、マンガン酸リチウム、好ましくはスピネル型のLiMn2O4、コバルト酸リチウム、好ましくはLiCoO2、ニッケル酸リチウム、好ましくはLiNiO2あるいはこれらの酸化物のうちの二つまたは三つから成る混合物、あるいはマンガンとコバルトとニッケルとを含むリチウム混合酸化物を有していることを特徴とする電気化学的エネルギー貯蔵装置。 - 請求項1から12のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置であって、
当該電気化学的エネルギー貯蔵装置は少なくとも一つのセパレータを有しており、
当該セパレータは電子伝導性を有さないか、または電子伝導性が劣り、かつ、当該セパレータは少なくとも部分的に物質透過性を有する担体から成り、
当該担体は好ましくは少なくとも一方の側が、無機材料によってコーティングされており、
少なくとも部分的に物質透過性を有する担体として好ましくは有機材料であって、好ましくは不織布として形成されている有機材料が用いられ、
当該有機材料は好ましくはポリマー、特に好ましくはポリエチレンテレフタレート(PET)を含み、
当該有機材料は無機材料、好ましくはイオン伝導性を有する材料でコーティングされており、
当該イオン伝導性を有する材料はさらに好ましくは、−40℃から200℃の温度範囲においてイオン伝導性を有し、
前記無機材料は好ましくは、Zr,Al,Liの元素の少なくとも一つの酸化物、リン酸塩、硫酸塩、チタン酸塩、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩のグループからの少なくとも一つの化合物、特に好ましくは酸化ジルコニウムを含んでおり、
前記イオン伝導性を有する無機材料は好ましくは、最大直径が100nmより小さい粒子を有していることを特徴とする電気化学的エネルギー貯蔵装置。 - 容器の内部に設けられている電気化学的に活性な構成要素(11,13;21,23;31,33)を備えている電気化学的エネルギー貯蔵装置を製造するための方法において、
前記電気化学的に活性な構成要素(11,13;21,23;31,33)、または、前記容器内に設けられるべきさらなる構成要素(12;22;32)は、前記エネルギー貯蔵装置の前記電気化学的に活性な構成要素の少なくとも一つの要素の、少なくとも一つの化学反応の経過を、当該化学反応の結果として前記容器内部に正圧が形成されるか、または、形成されそうになるやいなや阻止するように形成され、または、設けられることを特徴とする方法。
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