JP2013541143A5

JP2013541143A5 -

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Publication number: JP2013541143A5
Application number: JP2013528391A
Authority: JP
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2014-10-30
Anticipated expiration: 2031-09-13

Claims

アノード層、
カソード層、および
前記アノード層および前記カソード層に連結された、印刷された非水性ゲル電解質層を含む電気化学セルであって、
前記ゲル電解質層は、前記アノード層と前記カソード層との間を物理的に分離し、
前記ゲル電解質層は、少なくとも１つのイオン液体および電解質塩が吸収されているポリマーを含み、かつ、７５重量％を超えない少なくとも１つの前記イオン液体の濃度を有し、
前記ゲル電解質層は、前記アノード層とカソード層との間に多価イオンの伝送を促進することによって、前記アノード層とカソード層との間のイオン性連通を提供するように構成される組成物を含む、電気化学セル。
前記ポリマーが、ポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）、ポリ（フッ化ビニリデン）ヘキサフルオロホスフェート（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ（エチレンオキシド）（ＰＥＯ）、ポリ（アクリロニトリル）（ＰＡＮ）、およびポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、エポキシ誘導体、シリコーン誘導体からなる群から選択される１つ以上のポリマーを含む、請求項１に記載の電気化学セル。
前記イオン液体に溶解した前記電解質塩が、亜鉛イオン（Ｚｎ^２＋）、アルミニウム（Ａｌ^３＋）、マグネシウム（Ｍｇ^２＋）、およびイットリウム（Ｙ^２＋）からなる群から選択されるカチオンを放出する、請求項１に記載の電気化学セル。
前記イオン液体に溶解した前記電解質塩が、クロリド、テトラフルオロボレート（ＢＦ４−）、トリフルオロアセテート（ＣＦ３ＣＯ２−）、トリフルオロメタンスルホネート（ＣＦ３ＳＯ３−）、ヘキサフルオロホスフェート（ＰＦ６−）、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミド（ＮＴｆ２−）、ビス（フルオロスルホニル）イミド（Ｎ（ＳＯ２Ｆ）２−）からなる群から選択されるアニオンを放出する、請求項１に記載の電気化学セル。
前記イオン液体が、イミダゾリウム異型、ピロリジニウム異型、アンモニウム異型、ピリジニウム異型、ピペリジニウム異型、ホスホニウム異型、およびスルホニウム異型からなる群から選択される、室温でカチオンを有する塩である、請求項１に記載の電気化学セル。
イオン液体が、クロリド、テトラフルオロボレート（ＢＦ４−）、トリフルオロアセテート（ＣＦ３ＣＯ２−）、トリフルオロメタンスルホネート（ＣＦ３ＳＯ３−）、ヘキサフルオロホスフェート（ＰＦ６−）、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミド（ＮＴｆ２−）、ビス（フルオロスルホニル）イミド（Ｎ（ＳＯ２Ｆ）２−）からなる群から選択される、室温でアニオンを有する塩である、請求項５に記載の電気化学セル。
前記アノードが、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、およびイットリウムからなる群から選択される構成成分を含む、請求項１に記載の電気化学セル。
前記ゲル電解質層がおおよそ１μｍ〜３０μｍの厚さを有する、請求項１に記載の電気化学セル。
電気化学セルにおけるアノードとカソードとの間を物理的に分離するように構成される電解質であって、
イオン液体及び溶解塩を含む室温イオン液体電解質であって、非水性ゲルを形成するためにポリマー中に吸収され、０．３Ｍから０．７５Ｍまでの前記溶解塩の濃度を含む前記イオン液体電解質と、
前記電解質を横断する多価イオンの伝送を促進することによって前記アノードと前記カソードとの間にイオン性連通を提供するように構成される組成物と、
を備えた、電解質。
前記イオン液体が、イミダゾリウム異型、ピロリジニウム異型、アンモニウム異型、ピリジニウム異型、ピペリジニウム異型、ホスホニウム異型、およびスルホニウム異型からなる群から選択される、室温でカチオンを有する塩である、請求項９に記載の電解質。
前記イオン液体が、クロリド、テトラフルオロボレート（ＢＦ４−）、トリフルオロアセテート（ＣＦ３ＣＯ２−）、トリフルオロメタンスルホネート（ＣＦ３ＳＯ３−）、ヘキサフルオロホスフェート（ＰＦ６−）、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミド（ＮＴｆ２−）、ビス（フルオロスルホニル）イミド（Ｎ（ＳＯ２Ｆ）２−）からなる群から選択される、室温でアニオンを有する塩である、請求項１０に記載の電解質。
前記イオン液体が約３．１５ｍＳ／ｃｍのイオン伝導度を有し、前記イオン液体電解質が２．３ｍＳ／ｃｍを超えるイオン伝導度を有する、請求項９に記載の電解質。
第１の電極インクおよび第２の電極インクを提供する工程と、
液体電解質インクを提供する工程と、
第１の電極インクの第１の電極層を印刷する工程と、
前記液体電解質インクの電解質層を印刷する工程と、
第２の電極インクの第２の電極層を印刷する工程と、
を備え、
前記電解質層は、第１の電極層と第２の電極層との間を物理的に分離して、電気化学セルを形成し、
前記電解質の層は、第１の電極層と第２の電極層との間で多価イオンの伝送を促進することにより、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間にイオン性連通を提供するように構成される、電気化学セルを製造する方法。
集電体インクを提供する工程と、
前記第１の電極層および第２の電極層の１つ以上に隣接する集電体インクの層を印刷する工程と、をさらに備えた、請求項１３に記載の方法。
前記電解質層が、少なくとも１つのイオン液体および少なくとも１つの電解質塩が吸収されているポリマーを含む、請求項１３に記載の方法。
前記ポリマーが、ポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）、ポリ（フッ化ビニリデン）ヘキサフルオロホスフェート（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ（エチレンオキシド）（ＰＥＯ）、ポリ（アクリロニトリル）（ＰＡＮ）、およびポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、エポキシ誘導体、シリコーン誘導体からなる群から選択される１つ以上のポリマーを含む、請求項１５に記載の方法。
前記イオン液体が、イミダゾリウム異型、ピロリジニウム異型、アンモニウム異型、ピリジニウム異型、ピペリジニウム異型、ホスホニウム異型、およびスルホニウム異型からなる群から選択される、室温でカチオンを有する塩である、請求項１５に記載の方法。
前記イオン液体が、クロリド、テトラフルオロボレート（ＢＦ４−）、トリフルオロアセテート（ＣＦ３ＣＯ２−）、トリフルオロメタンスルホネート（ＣＦ３ＳＯ３−）、ヘキサフルオロホスフェート（ＰＦ６−）、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミド（ＮＴｆ２−）、ビス（フルオロスルホニル）イミド（Ｎ（ＳＯ２Ｆ）２−）からなる群から選択される、室温でアニオンを有する塩である、請求項１７に記載の方法。
前記第１の電極層が、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、およびイットリウムからなる群から選択される構成成分を含む、請求項１３に記載の方法。
前記第２の電極層が、金属酸化物の粒子を含む、請求項１３に記載の方法。
前記印刷工程の少なくとも１つが、直接描画ディスペンサ方法を用いて行われる、請求項１３に記載の方法。