JP2014513857A - 半固体充填電池及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)1つ又は複数の静的半固体充填セルを含む静的セルスタックであって、各セルは、正極電流コレクタ、負極電流コレクタ、及び上記正電流コレクタと上記負電流コレクタとを隔て、正電気活性帯及び負電気活性帯を規定するように位置決めされて構成されるイオン透過膜を含む、静的セルスタックと、
(b)複数のマニフォルドであって、
i.第1のマニフォルドが、流動性陽極材料を静的セルの正電気活性帯の第1の場所に送るように構成され、
ii.第2のマニフォルドが、流動性陰極材料を静的セルの負電気活性帯の第2の場所に送るように構成される、複数のマニフォルドと、
(c)第1及び第2のマニフォルド内に収容され、各静的セルを近傍の静的セルから封止するように構成される電子絶縁バリアと、
を備える。
(a)静的セルを提供することであって、静的セルは、陽極半固体を収容する第1の下位組立体及び陰極半固体を収容する第2の下位組立体を有する、提供すること、
(b)静的セルを、陽極半固体を第1の下位組立体に送るように構成された第1のマニフォルドに接続すること、
(c)静的セルを、陰極半固体を第2の下位組立体に送るように構成された第2のマニフォルドを接続すること、
(d)陽極及び陰極半固体を静的セル外部の場所から第1及び第2のマニフォルドを通して第1及び第2の下位組立体に移送すること、
(e)電子絶縁部材を第1のマニフォルドの流入口及び流出口内に挿入し、それにより、各第1の下位組立体を分離すること、並びに
(f)電子絶縁部材を第2のマニフォルドの流入口及び流出口内に挿入し、それにより、各第2の下位組立体を分離すること、を含む。
(g)静的セルを提供することであって、静的セルは、陽極半固体を収容する第1の下位組立体及び陰極半固体を収容する第2の下位組立体を有し、第1の下位組立体は、陽極半固体を受容する1つ又は複数の第1の開口部を含み、第2の下位組立体は、陰極半固体を受容する1つ又は複数の第2の開口部を含む、静的セルを提供すること、
(h)静的セルを、陽極半固体を第1の下位組立体に送るように構成された第1のマニフォルドに接続すること、
(i)静的セルを、陰極半固体を第2の下位組立体に送るように構成された第2のマニフォルドを接続すること、
(j)陽極及び陰極半固体を第1及び第2のマニフォルドを通して第1及び第2の下位組立体に移送すること、並びに
(k)第1及び第2のマニフォルドを取り外して、第1及び第2の開口部を封止すること、を含む。
[0120] 一態様では、陰極液及び陽極液半固体は、作業電極として機能する単一の媒質内のイオン貯蔵装置/イオン源、導電体、及びイオン伝導体として集合的に機能する物質を生成する手段を提供する。
非水性リチウムチタン酸塩スピネル陰極半固体の準備:
[0178] タービュラミキサを使用して、リチウムチタン酸塩酸化物(Li4Ti5O12)0.7g及び乾燥状態のカーボンブラック0.44gをまず1時間混合することにより、アルカリカーボネートの混合物中のLiPF6からなる84体積%の非水性電解質中に、Li4Ti5O12を8体積%、導電性添加剤としてカーボンブラックを8体積%含む懸濁液を準備した。次に、電解質2.5mlを添加し、混合物を1時間、超音波分解した。
[0179] バランスがアルカリカーボネートの混合物中のLiPF6からなる電解質である、リチウム酸化コバルト(LiCoO2)12体積%及びカーボンブラック8体積%を含む懸濁液を準備した。タービュラミキサを使用して、リチウム酸化コバルト1.05gをカーボン0.22gと1時間混合した。その後、電解質を適量添加して、半固体懸濁液のバランスをとり、混合物を1時間、超音波分解した。
Claims (23)
- 静的半固体充填セルエネルギー貯蔵システムであって、
(a)1つ又は複数の静的半固体充填セルを含む静的セルスタックであって、各セルは、正極電流コレクタ、負極電流コレクタ、及び前記正電流コレクタと前記負電流コレクタとを隔てて正電気活性帯及び負電気活性帯を規定するように位置決めされて構成されるイオン透過膜を備える、静的セルスタックと、
(b)複数のマニフォルドであって、
i.第1のマニフォルドが、前記静的セルの前記正電気活性帯の第1の場所に流動性陽極材料を送るように構成され、
ii.第2のマニフォルドが、前記静的セルの負電気活性帯の第2の場所に流動性陰極材料を送るように構成される、複数のマニフォルドと、
(c)前記第1及び第2のマニフォルド内に収容され、前記静的セルのそれぞれを近傍の静的セルから封止するように構成される電子絶縁バリアと、を備える、静的半固体充填セルエネルギー貯蔵システム。 - 前記静的セルを通して冷却物質を循環させて、前記セルから熱を放散させるように構成された少なくとも1つの流入口及び流出口をさらに備える、請求項1に記載の静的エネルギー貯蔵システム。
- ガスが前記静的セルから解放されることを可能にするように構成された少なくとも1つの弁をさらに備え、陽極材料が前記ガスに関連する、請求項1に記載の静的エネルギー貯蔵システム。
- ガスが前記静的セルから解放されることを可能にするように構成された少なくとも1つの弁をさらに備え、前記陰極材料が前記ガスに関連する、請求項1に記載の静的エネルギー貯蔵システム。
- 前記陽極及び陰極半固体は、前記陽極又は陰極半固体のうちの少なくとも一方の少なくとも一部の枯渇後に再調整されるように構成される、請求項1に記載の静的エネルギー貯蔵システム。
- 前記電子絶縁バリアは、前記マニフォルドからの挿入及び取り外しが可能なようにネジ切りされる、請求項1に記載の静的エネルギー貯蔵システム。
- 前記静的セルの前記第1及び第2の場所に収容された前記電極材料に塩懸濁液を添加するように構成された装置をさらに備える、請求項1に記載の静的エネルギー貯蔵システム。
- 前記陽極材料及び陰極材料のうちの少なくとも一方は、全体積の少なくとも5体積%に存在する最大粒子の少なくとも1/5である最も細かい粒子が全体積の少なくとも5体積%に存在する多分散サイズ分布を有するイオン貯蔵化合物粒子を含む、請求項7に記載の静的エネルギー貯蔵システム。
- 前記陽極材料及び陰極材料のうちの少なくとも一方は導電性添加剤を含む、請求項1に記載の静的エネルギー貯蔵システム。
- 前記陽極材料及び陰極材料のうちの少なくとも一方はレドックスメディエータをさらに含む、請求項1に記載の静的エネルギー貯蔵システム。
- 前記陽極及び陰極材料のうちの少なくとも一方は、少なくとも1μmの直径を有する粒子を含む、請求項1に記載の静的エネルギー貯蔵システム。
- 前記陽極及び陰極材料のうちの少なくとも一方は、少なくとも10μmの粒子を含む、請求項1に記載の静的エネルギー貯蔵システム。
- 前記複数のマニフォルドは取り外し可能である、請求項1に記載の静的エネルギー貯蔵システム。
- 静的セルエネルギー貯蔵システムを製造する方法であって、
(a)静的セルを提供する工程であって、前記静的セルは、陽極半固体を収容する第1の下位組立体及び陰極半固体を収容する第2の下位組立体を有する、工程と、
(b)前記陽極半固体を前記第1の下位組立体に送るように構成された第1のマニフォルドに前記静的セルを接続する工程と、
(c)前記陰極半固体を前記第2の下位組立体に送るように構成された第2のマニフォルドに前記静的セルを接続する工程と、
(d)前記静的セル外部の場所から前記第1及び第2のマニフォルドを通して前記第1及び第2の下位組立体に陽極及び陰極半固体を移送する工程と、
(e)前記第1のマニフォルドの流入口及び流出口内に電子絶縁部材を挿入し、それにより、各第1の下位組立体を分離する工程と、
(f)前記第2のマニフォルドの流入口及び流出口内に電子絶縁部材を挿入することによって各第2の下位組立体を分離する工程と、を含む、方法。 - 前記静的セルの前記第1及び第2の場所は、粉体物質を含むように事前構成される、請求項14に記載の方法。
- 前記第1及び第2の場所の温度は、陽極又は陰極材料の添加前に上げられる、請求項14に記載の方法。
- 前記陽極材料及び陰極材料のうちの少なくとも一方は、第1の化学的状態で前記下位組立体のそれぞれに導入され、前記陽極材料及び前記陰極材料のうちの前記少なくとも一方を前記下位組立体のそれぞれで第2の化学的状態に変換し、前記第1の状態は前記第2の状態よりも低い粘度を有する、請求項14に記載の方法。
- 前記陽極材料及び陰極材料のうちの少なくとも一方の化学的状態は、前記陽極及び陰極材料の導入後、塩を前記下位組立体のそれぞれに加えることによって化学的に変換される、請求項17に記載の方法。
- 前記陽極材料及び陰極材料のうちの少なくとも一方は、粉体物質として前記下位組立体のそれぞれに導入される、請求項14に記載の方法。
- 前記粉体物質の導入後、電解質を前記下位組立体のそれぞれに加える工程をさらに含む、請求項19に記載の方法。
- 前記陽極又は陰極半固体が前記第1及び第2のマニフォルドに入る前、前記第1及び第2の下位組立体の温度を上げる工程をさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記陽極及び陰極材料のうちの少なくとも一方は泡として導入される、請求項14に記載の方法。
- 静的セルエネルギー貯蔵システムを製造する方法であって、
(a)静的セルを提供する工程であって、前記静的セルは、陽極半固体を収容する第1の下位組立体及び陰極半固体を収容する第2の下位組立体を有し、前記第1の下位組立体は、前記陽極半固体を受容する1つ又は複数の第1の開口部を含み、前記第2の下位組立体は、前記陰極半固体を受容する1つ又は複数の第2の開口部を含む、工程と、
(b)前記陽極半固体を前記第1の下位組立体に送るように構成された第1のマニフォルドに前記静的セルを接続する工程と、
(c)前記陰極半固体を前記第2の下位組立体に送るように構成された第2のマニフォルドに前記静的セルを接続する工程と、
(d)前記第1及び第2のマニフォルドを通して前記第1及び第2の下位組立体に陽極及び陰極半固体を移送する工程と、
(e)前記第1及び第2のマニフォルドを取り外して、前記第1及び第2の開口部を封止する工程と、を含む、方法。
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