JP2015518278A5 - - Google Patents

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いくつかの態様、いくつかの要旨を説明したが、当業者であれば、種々の変更、修正、改良が容易に生じることが、理解できるであろう。そのような変更、修正及び改良は、本開示の一部であることが意図されており、本発明の精神及び範囲内にあることが意図される。従って、上述の説明及び図面は例示のみを目的とするものである。

本明細書に含まれる主な態様を以下に示す。
1.置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む第1電極;
第1電極と電気化学的に連絡する第2電極;
第1電極と第2電極の間に配置される多孔質セパレータ材料;及び
第1電極及び第2電極と電気化学的に連絡する電解質
を含む、電気エネルギー保存デバイス。
2.電解質は、実質的に金属含有種を有さない、上記1に記載の電気エネルギー保存デバイス。
3.置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーは、流体キャリアの存在下、合成される、上記1又は2に記載の電気エネルギー保存デバイス。
4.置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーは、フィルムに成形される、上記3に記載の電気エネルギー保存デバイス。
5.第1電極は、約0.01mm〜約1mmの範囲の厚さを有する活性層を含む、上記2に記載の電気エネルギー保存デバイス。
6.電解質は、実質的に、リチウム含有種又はリチウムイオン含有種を有さない、上記1〜5のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
7.電解質は、液体の形態である、上記1〜6のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
8.電解質は、イオン液体である、上記1〜7のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
9.電解質は、エチレンカーボネート溶液又はプロピレンカーボネート溶液であり、溶液は、式[(R)][X有する塩を含み、Xは、(PF、(BF、(SO、(RSO−N−SO)、CFCO 、(CFCO、又は(CFCHO)であり、Rは、アルキルであり、Rは、アルキル、アリール、フッ素化アルキル、又はフッ素化アリールである、上記1〜8のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
10.置換又は非置換ポリアセチレンポリマーは、n−型材料として配置される、上記1〜9のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
11.置換又は非置換ポリアセチレンポリマーは、p−型材料として配置される、上記1〜9のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
12.第1電極は、カソードであり、第2電極は、アノードである、上記1〜11のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
13.第2電極は、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む上記1〜12のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
14.第2電極は、導電性材料と置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む、上記1〜13のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
15.第2電極は、導電性材料と置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む複合材料を含む、上記1〜14のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
16.導電性材料は、炭素系材料を含む、上記1〜15のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
17.炭素系材料は、カーボン、活性炭、グラファイト、グラフェン、又はカーボンナノチューブを含む、上記16に記載の電気エネルギー保存デバイス。
18.導電性材料は、導電性ポリマーを含む、上記1〜17のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
19.ポリマーは、置換又は非置換ポリアセチレンである、上記1〜18のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
20.ポリマーは、ポリアセチレンを含むコポリマーである、上記1〜19のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
21.ポリマーは、下記構造:
Figure 2015518278
[ここで、R、R、R及びRは、同じでも異なっていてもよく、各々は、H、アルキル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロサイクリル、ハロ、シアノ、スルホニル、サルフェート、ホスホニル、ホスフェート、又はカルボニル基であり、そのいずれかは場合により置換されていてよく;及びmとnは、各々1より大きい]
を含む、上記1〜20のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
22.R、R、R及びRは、各々Hである、上記19に記載の電気エネルギー保存デバイス。
23.R、R、R及びRの少なくとも1は、フッ素である、上記19に記載の電気エネルギー保存デバイス。
24.ポリマーは、下記構造:
Figure 2015518278
[ここで、mとnは、1より大きい]
を含む、上記1〜23のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
25.ポリマーは、下記構造:
Figure 2015518278
[ここで、R、R、R及びRは、同じでも異なっていてもよく、各々は、H、アルキル、アリール、ハロ、シアノ、スルホニル、サルフェート、ホスホニル、ホスフェート、又はカルボニル基であり、そのいずれかは場合により置換されていてよく;及びm、m’、n及びn’は、各々1より大きい]
を含む、上記1〜24のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
26.ポリマーは、下記構造:
Figure 2015518278
[ここで、R、R、R及びRは、同じでも異なっていてもよく、各々は、H、アルキル、アリール、ハロ、シアノ、スルホニル、サルフェート、ホスホニル、ホスフェート、又はカルボニル基であり、そのいずれかは場合により置換されていてよく;及びm、m’、n、n’及びoは、各々1より大きい]
を含む、上記1〜25のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
27.m、m’、n、n’及びoは、同じでも異なっていてもよく、約2と約10,000の間の、又は約10と約10,000の間の、又は約100と約10,000の間の、又は約100と約1,000の間の、整数である、上記1〜26のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
28.ポリマーは、約500と約1,000,000の間の、又は約500と約100,000の間の、又は約10,000と約100,000の間の分子量を有する、上記1〜27のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
29.ポリマーは、複合材料の成分として配置される、上記1〜28のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
30.複合材料は、カーボンナノチューブ、活性炭又は金属酸化物を更に含む、上記29に記載の電気エネルギー保存デバイス。
31.第1電極は、ポリマーと物理的に接触する電荷収集材料を更に含む、上記1〜30のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
32.第2電極は、導電性材料と物理的に接触する電荷収集材料と導電性材料を含む、上記1〜31のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
33.導電性材料は、導電性ポリマー及び/又は炭素系材料を含む、上記1〜32のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
34.炭素系材料は、カーボン、活性炭、グラファイト、グラフェン、又はカーボンナノチューブを含む、上記33に記載の電気エネルギー保存デバイス。
35.電荷収集材料は、金属又は炭素系材料を含む、上記1〜34のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
36.電荷収集材料は、アルミニウムを含む、上記1〜35のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
37.電荷収集材料は、ガラス状炭素を含む、上記1〜36のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
38.電荷収集材料は、ポリアセチレンを含む、上記1〜37のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
39.多孔質セパレータ材料は、紙である、上記1〜38のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
40.多孔質セパレータ材料は、ポリマーを含む、上記1〜39のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
41.多孔質セパレータ材料は、ポリプロピレン、ポリエチレン、セルロース、ポリアリールエーテル又はフルオロポリマーを含む、上記1〜40のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
42.デバイスは、約50Farad/gの電荷容量を有する、上記1〜41のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
43.デバイスは、約100Farad/gの電荷容量を有する、上記1〜42のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
44.デバイスは、約150Farad/gの電荷容量を有する、上記1〜43のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
45.デバイスは、約200Farad/gの電荷容量を有する、上記1〜44のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
46.デバイスは、約220Farad/gの電荷容量を有する、上記1〜45のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
47.デバイスは、約300Farad/gの電荷容量を有する、上記1〜46のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
48.デバイスは、約400Farad/gの電荷容量を有する、上記1〜47のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
49.デバイスは、約500Farad/gの電荷容量を有する、上記1〜48のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
50.デバイスは、約50kJ/kgの電気エネルギーを保存する、上記1〜49のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
51.デバイスは、約100kJ/kgの電気エネルギーを保存する、上記1〜50のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
52.デバイスは、約200kJ/kgの電気エネルギーを保存する、上記1〜51のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
53.デバイスは、約300kJ/kgの電気エネルギーを保存する、上記1〜52のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
54.デバイスは、約400kJ/kgの電気エネルギーを保存する、上記1〜53のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
55.デバイスは、約500kJ/kgの電気エネルギーを保存する、上記1〜54のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
56.デバイスは、約600kJ/kgの電気エネルギーを保存する、上記1〜55のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
57.デバイスは、約1.5Vに充電される、上記1〜56のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
58.デバイスは、約2.0Vに充電される、上記1〜57のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
59.デバイスは、約2.5Vに充電される、上記1〜58のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
60.デバイスは、約2.7Vに充電される、上記1〜59のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
61.デバイスは、約3.0Vに充電される、上記1〜60のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
62.デバイスは、約3.5Vに充電される、上記1〜61のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
63.デバイスは、約100kJ/kgの比エネルギー密度を有する、上記1〜62のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
64.デバイスは、約200kJ/kgの比エネルギー密度を有する、上記1〜63のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
65.デバイスは、約300kJ/kgの比エネルギー密度を有する、上記1〜64のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
66.デバイスは、約400kJ/kgの比エネルギー密度を有する、上記1〜65のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
67.デバイスは、約500kJ/kgの比エネルギー密度を有する、上記1〜66のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
68.デバイスは、約600kJ/kgの比エネルギー密度を有する、上記1〜67のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
69.置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーは、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーと相違する少なくとも一種のポリマーとのブレンドで供給される、上記1〜68のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
70.置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーは、少なくとも一種の導電性ポリマーとのブレンドで供給される、上記1〜69のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
71.少なくとも一種の導電性ポリマーは、ポリアニリン、ポリフェニレン、ポリアリーレン、ポリ(ビスチオフェンフェニレン)、ラダーポリマー、ポリ(アリーレンビニレン)、又はポリ(アリーレンエチニレン)、場合により置換されたそれらのいずれかである、上記1〜70のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
72.導電性ポリマーは、場合により置換されたポリチオフェン又はポリマーであり、ポリマーはアルケン又は芳香族基によって結合されたチオフェン単位を含む、上記1〜71のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
73.導電性ポリマーは、場合により置換されたポリピロール又はポリマーであり、ポリマーはアルケン又は芳香族基によって結合されたピロール単位を含む、上記1〜72のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
74.基材の表面に置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む導電性材料を形成することを含む、電気エネルギー保存デバイスの製造方法。
75.形成ステップは、流体キャリアと置換又は非置換ポリアセチレンを含む混合物から、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含むフィルムを形成することを含む、上記74に記載の方法。
76.導電性材料は、置換又は非置換ポリアセチレンを含む粉である、上記74又は75に記載の方法。
77.粉は、バインディングポリマー、金属塩、金属酸化物、又はそれらの組み合わせを更に含む、上記74〜76のいずれかに記載の方法。
78.粉は、置換又は非置換ポリアセチレンを含む架橋ポリマー粒子を含む、上記74〜77のいずれかに記載の方法。
79.形成ステップの前に、パウダーを、高圧又は溶媒を用いる処理に曝される、上記74〜78のいずれかに記載の方法。
80.基材は、ポリマー材料、炭素系材料又は無機材料を含む、上記74〜79のいずれかに記載の方法。
81.炭素系材料は、グラフェン、グラファイト、炭素又は活性炭又はナノチューブである、上記74〜80のいずれかに記載の方法。
82.導電性材料と接触するセパレータ材料を配置することを更に含む、上記74〜81のいずれかに記載の方法。
83.基材の表面に置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む第1導電性材料を形成すること;
第1導電性材料と接触するセパレータ材料の第1表面を配置すること;及び
セパレータ材料の第2の反対の側と接触する第2導電性材料を配置して、第1導電性材料は、第2導電性材料と電気化学的に連絡するようにすること
を更に含む、上記74〜82のいずれかに記載の方法。
84.形成ステップは、流体キャリアと置換又は非置換ポリアセチレンを含む混合物から置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含むフィルムを形成することを含む、上記83に記載の方法。
85.セパレータ材料は、ポリプロピレン、ポリエチレン、セルロース、ポリアリールエーテル又はフルオロポリマーを含む、上記74〜84のいずれかに記載の方法。
86.第1及び第2導電性材料と接触する電解質を配置することを更に含む、上記74〜85のいずれかに記載の方法。
87.電解質は、液体の形態である、上記74〜86のいずれかに記載の方法。
88.電解質は、イオン液体である、上記74〜87のいずれかに記載の方法。
89.電解質は、エチレンカーボネート溶液又はプロピレンカーボネート溶液であり、溶液は、式[(R)][X有する塩を含み、Xは、(PF、(BF、(SO、(RSO−N−SO)、CFCO 、(CFCO、又は(CFCHO)であり、Rは、アルキルであり、Rは、アルキル、アリール、フッ素化アルキル、又はフッ素化アリールである、上記74〜88のいずれかに記載の方法。
90.重合ステップの前、間又は後で、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを安定化剤で処理することを更に含む、上記74〜89のいずれかに記載の方法。
91.安定化剤は、ラジカルスカベンジャーである、上記74〜90のいずれかに記載の方法。
92.安定化剤は、ジクロロケテン、芳香族ジアゾニウム塩、ジスルフィド、塩化硫黄、有機塩化硫黄、金属塩、金属酸化物、水素化ケイ素、一又はそれ以上の水素化ケイ素基を含む種、又はフェノールを含む、上記74〜91のいずれかに記載の方法。
93.一又はそれ以上のモノマー種を重合して、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを製造することを更に含む、上記74〜92のいずれかに記載の方法。
94.流体キャリアの存在下、モノマー種を重合する、上記93に記載の方法。
95.添加剤の存在下、モノマー種を重合する、上記74〜94のいずれかに記載の方法。
96.得られるポリマー材料にわたって添加剤を分散させる、上記74〜95のいずれかに記載の方法。
97.重合後に少なくともいくらかの添加剤を除去して、多孔質ポリマー材料を製造する、上記74〜96のいずれかに記載の方法。
98.添加剤を、熱を用いる処理又は溶剤を用いる処理によって除去する、上記74〜97のいずれかに記載の方法。
99.相分離ポリマーの存在下、モノマー種を重合する、上記74〜98のいずれかに記載の方法。
100.重合後、相分離ポリマーを除去して、多孔質ポリマーを提供する、上記74〜99のいずれかに記載の方法。
101.触媒粒子の存在下、モノマー種を重合する、上記74〜100のいずれかに記載の方法。
102.触媒粒子は、アエロゾル発生触媒粒子である、上記74〜101のいずれかに記載の方法。
103.重合ステップは、凝集相内に溶けたモノマー又は気相モノマーの直接反応を伴う連続法である、上記74〜102のいずれかに記載の方法。
104.置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含むデバイスに電界を印加することを含む、電気エネルギーの保存方法。
105.デバイスは、上記1〜73のいずれかに記載のエネルギー保存デバイスである、上記104に記載の方法。
106.ポリマーは、上記1〜105のいずれかに記載の構造を有する、上記104に記載の方法。
107.デバイスは、少なくとも50Farad/gの電荷容量を有する、上記104〜106のいずれかに記載の方法。
108.デバイスは、少なくとも100Farad/gの電荷容量を有する、上記104〜107のいずれかに記載の方法。
109.デバイスは、少なくとも150Farad/gの電荷容量を有する、上記104〜108のいずれかに記載の方法。
110.デバイスは、少なくとも200Farad/gの電荷容量を有する、上記104〜109のいずれかに記載の方法。
111.デバイスは、少なくとも220Farad/gの電荷容量を有する、上記104〜110のいずれかに記載の方法。
112.デバイスは、少なくとも300Farad/gの電荷容量を有する、上記104〜111のいずれかに記載の方法。
113.デバイスは、少なくとも400Farad/gの電荷容量を有する、上記104〜112のいずれかに記載の方法。
114.デバイスは、少なくとも500Farad/gの電荷容量を有する、上記104〜113のいずれかに記載の方法。
115.デバイスは、少なくとも50kJ/kgの電気エネルギーを保存する、上記104〜114のいずれかに記載の方法。
116.デバイスは、少なくとも100kJ/kgの電気エネルギーを保存する、上記104〜115のいずれかに記載の方法。
117.デバイスは、少なくとも200kJ/kgの電気エネルギーを保存する、上記104〜116のいずれかに記載の方法。
118.デバイスは、少なくとも300kJ/kgの電気エネルギーを保存する、上記104〜117のいずれかに記載の方法。
119.デバイスは、少なくとも400kJ/kgの電気エネルギーを保存する、上記104〜118のいずれかに記載の方法。
120.デバイスは、少なくとも500kJ/kgの電気エネルギーを保存する、上記104〜119のいずれかに記載の方法。
121.デバイスは、少なくとも600kJ/kgの電気エネルギーを保存する、上記104〜120のいずれかに記載の方法。
122.デバイスは、少なくとも1.5Vに充電される、上記104〜121のいずれかに記載の方法。
123.デバイスは、少なくとも2.0Vに充電される、上記104〜122のいずれかに記載の方法。
124.デバイスは、少なくとも2.5Vに充電される、上記104〜123のいずれかに記載の方法。
125.デバイスは、少なくとも2.7Vに充電される、上記104〜124のいずれかに記載の方法。
126.デバイスは、少なくとも3.0Vに充電される、上記104〜125のいずれかに記載の方法。
127.デバイスは、少なくとも3.5Vに充電される、上記104〜126のいずれかに記載の方法。
128.セパレータ材料は、多孔質セパレータ材料である、上記104〜127のいずれかに記載の方法。

Claims (16)

  1. 置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む第1電極を形成すること;及び
    第1電極と電気化学的に連絡する第2電極を含む構造を形成すること
    を含み、
    第1電極の形成は、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを製造すること;ポリマーを圧延又はプレスしてフィルムを形成すること;及びフィルムを第1電極として使用すること、及び
    ポリマーの製造は、置換又は非置換ポリアセチレンを砕いて細かい粉にすることを含む、
    電気保存デバイスの製造方法。
  2. 第1電極の形成は、フィルムを所望のサイズに切断することを更に含む、請求項1記載の方法。
  3. 第1電極の形成は、粉をダイに入れることを更に含む、請求項2に記載の方法。
  4. 第1電極の形成は、ダイで粉をプレスしてフィルムを形成することを含む、請求項3に記載の方法。
  5. 第1電極の形成は、油圧又は水圧プレスを用いてダイでプレスしてフィルムを形成することを含む、請求項4に記載の方法。
  6. ポリマーの製造は、流体キャリア中で粉を混合して生地状の材料を形成することを含む、請求項2に記載の方法。
  7. 流体キャリアは、PTFEを含む、請求項6に記載の方法。
  8. 流体キャリアは、PTFE及び水を含む、請求項6に記載の方法。
  9. 第1電極の形成は、生地状の材料を圧延してフィルムを形成することを含む、請求項6に記載の方法。
  10. ポリマーの製造は、バインダーと共に流体キャリア中で粉を混合して生地状材料を形成することを含む、請求項2に記載の方法。
  11. 第1電極の形成は、生地状材料を圧延してフィルムを形成することを含む、請求項10に記載の方法。
  12. ポリマーの製造は、溶媒中でアセチレンを重合することを含む、請求項2に記載の方法。
  13. ポリマーの製造は、重合したアセチレンを液体中に懸濁することを更に含む、請求項12に記載の方法。
  14. ポリマーの製造は、重合したアセチレンを液体からろ過することを更に含む、請求項13に記載の方法。
  15. 第1電極と電気化学的に連絡する第2電極を含む構造を形成することは、第1電極と第2電極との間に電解質を加えることを含む、請求項1に記載の方法。
  16. 電解質は、液体の形態である、請求項1に記載の方法。
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