JP2015508937A5 - - Google Patents

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  1. 第1チャンバ内のアノード、第2チャンバ内のカソード、および第1チャンバと第2チャンバとの間のセパレータを含み、
    前記セパレータが、1つ以上のポリマーナノコンポジットファイバーを含み、前記ポリマーナノコンポジットファイバーがセラミックおよび/または粘土のナノ構造体が埋め込まれたポリマーマトリックスを含む、リチウムイオン電池。
  2. 前記ポリマーマトリックスは、PE、UHMWPE、PP、PVA、PAN、PEO、PVP、PVDF、ナイロン、アラミド、PET、ポリイミド、PMMA、またはそれらの組み合わせを含む、請求項に記載の電池。
  3. 前記のポリマーナノコンポジットは、セラミックを含み、該セラミックは、シリカ、ジルコニアまたはアルミナである、請求項1または2に記載の電池。
  4. 前記ポリマーナノコンポジットナノファイバーは粘土を含み、該粘土がベントナイト、アルミニウムフィロケイ酸塩、モンモリロナイト、カオリナイト、イライト、バーミキュライト、スメクタイト、クロライト、ケイ酸塩粘土、三二酸化粘土、アロフェン、イモゴライト、フルオロヘクトレート、ラポナイト、ベントナイト、バイデライト、ヘクトライト、サポナイト、ノントロナイト、ソーコナイト、レディカイト、マガディアイト、ケニヤアイト、スチーブンサイト、またはそれらの組み合わせである請求項からのいずれか1項に記載の電池。
  5. 前記1つ以上のポリマーナノコンポジットナノファイバーは、平均1〜15重量%のセラミックおよび粘土を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電池。
  6. 前記セパレータが1ミクロン未満の平均細孔直径を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電池。
  7. 前記セパレータが、1ミクロン未満のピーク細孔直径分布を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電池。
  8. 前記セパレータの厚さが15〜100ミクロンである、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電池。
  9. 前記電池は、セパレータのグラム当たり少なくとも250mAの充電レートで、100サイクル後に放電容量(mAh/g)の少なくとも70%を保持している、請求項1〜8のいずれか1項に記載の電池。
  10. 前記1つ以上のポリマーナノコンポジットナノファイバーが、1ミクロン未満の平均直径と、少なくとも100の平均アスペクト比と、少なくとも100m /gの平均比表面積を有している、請求項1〜9のいずれか1項に記載の電池
  11. 前記1つ以上のポリマーナノコンポジットナノファイバーが、少なくとも1000ミクロンの平均長を有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の電池
  12. 前記カソードが、リチウム材料のマトリックスを含む、1つ以上のリチウム含有ナノファイバーを含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載の電池
  13. 前記1つ以上のリチウム含有ナノファイバーは、1ミクロン未満の平均直径と、少なくとも100のアスペクト比を有している、請求項12に記載の電池
  14. 前記アノードが1つ以上のアノードナノファイバーを含み、該アノードナノファイバーが、Si、Sn、Ge、あるいはSi、Sn、またはGeの酸化物を含む、請求項1〜13のいずれか1項に記載の電池
  15. 前記アノードナノファイバーが、Si、Sn、Ge、あるいはSi、Sn、またはGeの酸化物を含む分散ドメインを含み、該分散ドメインがカーボン骨格に埋め込まれている、請求項14記載の電池
  16. 前記1つ以上のアノードナノファイバーが、平均して、少なくとも50重量%の、Si、Sn、Ge、あるいはSi、Sn、またはGeの酸化物を含む、請求項14に記載の電池
  17. 第1チャンバ内のアノード、第2チャンバ内のカソード、および第1チャンバと第2チャンバとの間のセパレータを含み、前記セパレータは温度に依存して第1チャンバと第2チャンバの間のイオンの移動を許容し、
    前記セパレータが、1つ以上のポリマーナノコンポジットファイバーを含み、前記ポリマーナノコンポジットファイバーがセラミックのナノ構造体が埋め込まれたポリマーマトリックスを含み、前記ポリマーマトリックスが、PE、UHMWPE、PP、PVA、PAN、PEO、PVP、PVDF、ナイロン、アラミド、PET、ポリイミド、PMMA、またはそれらの組み合わせであり、前記セラミックがシリカ、ジルコニア、アルミナ、またはそれらの組み合わせであり、
    前記アノードが1つ以上のアノードナノファイバーを含み、前記アノードナノファイバーが、Si、Sn、Ge、あるいはSi、Sn、またはGeの酸化物を含み、および
    前記カソードが、リチウム材料のマトリックスを含む、1つ以上のリチウム含有ナノファイバーを含む、リチウムイオン電池
  18. 電池セパレータの製造方法であって、
    ナノファイバーマットを形成するために、流体原料をガスアシスト電気紡糸することを含み、該流体原料は、(i)複数のナノ粒子と、(ii)ポリマーを含み、前記のセパレータは、1つ以上のナノファイバーを含み、該ナノファイバーは非凝集のナノ粒子が埋め込まれた連続ポリマーマトリックスを含む、該製造方法
  19. 前記ナノファイバーマットをアニールすることをさらに含む請求項18記載の方法
  20. 前記ナノファイバーマットを圧縮することをさらに含む請求項18または19に記載の方法
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