JP2016525770A - バッテリーセルの固有の過充電保護 - Google Patents
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Abstract
Description
− 正電極;続いて
− 少なくとも一つのポリマーフィルム;続いて
− Nドープされた半導電性且つイオン伝導性フィルム;続いて
− Pドープされた半導電性且つイオン伝導性フィルム;続いて
− 負電極。
− 正電極201;続いて
− 少なくとも一つのポリマーフィルム203;続いて
− Nドープされた半導電性且つイオン伝導性フィルム205;続いて
− Pドープされた半導電性且つイオン伝導性フィルム204;続いて
− 負電極202。
− 亜鉛イオンを含むイオン伝導性溶液
− ナトリウムイオンを含むイオン伝導性溶液;
− リチウムイオンを含むイオン伝導性溶液;
− 亜鉛イオンを含むイオン伝導性ポリマーフィルム;
− ナトリウムイオンを含むイオン伝導性ポリマーフィルム;
− リチウムイオンを含むイオン伝導性ポリマーフィルム。
− NTCDA(ナフタレン−1,4,5,8−テトラ−カルボン酸二無水物;n型);
− Ppy(ポリピロール;p型);
− PEDT:PSS ポリ(3,4−エチレン−ジオキシチオフェン):ポリ(スチレンスルホナート);p型);
− PTCDA(ペリレン 3,4,9,10−テトラカルボン酸二無水物;n型);
− PTCDI(ペリレン 3,4,9,10−テトラカルボン酸ジイミド;n型)。
− NTCDA(ナフタレン−1,4,5,8−テトラ−カルボン酸二無水物;n型);
− Ppy(ポリピロール;p型);
− PEDT:PSS ポリ(3,4−エチレン−ジオキシチオフェン):ポリ(スチレンスルホナート);p型);
− PTCDA(ペリレン 3,4,9,10−テトラカルボン酸二無水物;n型);
− PTCDI(ペリレン 3,4,9,10−テトラカルボン酸ジイミド;n型)
の一又は複数、又はこれらの組合せにより製造される。
Claims (23)
- 少なくとも一つのポリマーフィルム(203)で隔てられた一つの正電極(201)及び一つの負電極(202)を含むバッテリーセル(200)であって、以下の順番で以下の層、即ち:
− 前記正電極(201);
− 導電性であり、且つ前記少なくとも一つのポリマーフィルム(203)に分布した一つのイオン伝導性電解質を含む、前記少なくとも一つのポリマーフィルム(203);
− Nドープされた半導電性且つイオン伝導性フィルム(205);
− Pドープされた半導電性且つイオン伝導性フィルム(204);及び
− 前記負電極(202)
を含む前記バッテリーセル(200)によって達成される、固有の過充電保護を特徴とする、バッテリーセル(200)。 - 前記固有の過充電保護が、前記少なくとも一つのポリマーフィルム(203)の容積内における導電性材料の均一な分布により、及び前記Pドープフィルム(204)及び前記Nドープフィルム(205)内における半導電性材料の均一な分布により、均一に統合されている、請求項1に記載のバッテリーセル(200)。
- 前記少なくとも一つのポリマーフィルム(203)にわたる前記固有の過充電保護の前記均一な統合が、前記容積内において分子レベルまで均一である、請求項2に記載のバッテリーセル(200)。
- 前記Pドープフィルム(204)及び前記Nドープフィルム(205)が、ダイオード特性を提供するように配置されている、請求項1から3のいずれか一項に記載のバッテリーセル(200)。
- 前記ダイオード特性がツェナー機能を含み、前記バッテリーセル(200)の電圧Uが電流Iが前記ツェナー機能のブレークスルー電圧の絶対値|UZ|より小さい(U<|UZ|)ときに、電子電流Iがイオンにより前記バッテリーセル(200)内部において内部に向かって導かれる、請求項4に記載のバッテリーセル(200)。
- 前記ダイオード特性がツェナー機能を含み、前記バッテリーセル(200)の電圧Uが前記ツェナー機能のブレークスルー電圧の絶対値|UZ|より大きい(U>|UZ|)ときに、電子により電子電流Iが前記正電極(201)から前記負電極(202)へと前記バッテリーセル(200)内部において内部に向かって流れることができる、請求項4又は5に記載のバッテリーセル(200)。
- 電子による前記内部電子電流Iが、その充電に影響を与えずに電気的に前記バッテリーセルを短絡させる、請求項6に記載のバッテリーセル(200)。
- 電子による前記内部電子電流Iが、前記バッテリーセル(200)内の少なくとも一つの化学的及び/又は電子化学的反応を減少させる、請求項6又は7に記載のバッテリーセル(200)。
- 前記ツェナー機能の前記ブレークスルー電圧UZの大きさが、前記Pドープフィルム(204)及び前記Nドープフィルム(205)の一又は複数の特徴の選択により決定される、請求項6から8のいずれか一項に記載のバッテリーセル(200)。
- 前記バッテリーセル(200)がリチウムイオンバッテリーセルであり、
− 前記少なくとも一つのポリマーフィルム(203)が、導電性且つリチウムイオンについて伝導性のセパレーターを構成し;及び
− 前記Pドープフィルム(204)及び前記Nドープフィルム(205)が半導電性且つリチウムイオンについて伝導性のポリマーフィルムである、
請求項1から9のいずれか一項に記載のバッテリーセル(200)。 - 前記イオン伝導性電解質が有機電解質からなる、請求項1から10のいずれか一項に記載のバッテリーセル(200)。
- 前記有機電解質が:
− 亜鉛イオンを含むイオン伝導性溶液;
− ナトリウムイオンを含むイオン伝導性溶液;
− リチウムイオンを含むイオン伝導性溶液;
− 亜鉛イオンを含むイオン伝導性ポリマーフィルム;
− ナトリウムイオンを含むイオン伝導性ポリマーフィルム;及び
− リチウムイオンを含むイオン伝導性ポリマーフィルム
の一又は複数を含む、請求項11に記載のバッテリーセル(200)。 - 前記有機電解質が:
− イオン伝導性固相;及び
− イオン伝導性液相
からなる群からの相の一つである、請求項11又は12に記載のバッテリーセル(200)。 - 前記Pドープフィルム(204)及び前記Nドープフィルム(205)がそれぞれ:
− NTCDA(ナフタレン−1,4,5,8−テトラ−カルボン酸二無水物;n型);
− Ppy(ポリピロール;p型);
− PEDT:PSS ポリ(3,4−エチレン−ジオキシチオフェン):
ポリ(スチレンスルホナート);p型);
− PTCDA(ペリレン 3,4,9,10−テトラカルボン酸二無水物;n型);
− PTCDI(ペリレン 3,4,9,10−テトラカルボン酸ジイミド;n型)
からなる群からの材料のうちの一又は複数を含む、請求項1から13のいずれか一項に記載のバッテリーセル(200)。 - 請求項1から14のいずれか一項に記載のバッテリーセル(200)を少なくとも一つ含むバッテリー。
- 直列接続された、請求項1から14のいずれか一項に記載のバッテリーセル(200)を少なくとも二つ含み、充電中、前記固有の過充電保護が、前記少なくとも二つのバッテリーセル(200)の間に本質的に作動する平衡機能を提供する、請求項15に記載のバッテリー。
- 少なくとも一つのポリマーフィルム(203)により隔てられた正電極(201)及び負電極(202)を備えるバッテリーセル(200)の製造方法であって、固有の過充電保護が、前記バッテリーセル内に、以下の順番で以下の層、即ち:
−前記正電極(201);
−導電性であり、且つイオン伝導性電解質が前記少なくとも一つのポリマーフィルム(203)に分布している、前記少なくとも一つのポリマーフィルム(203);
−Nドープされた半導電性且つイオン伝導性のフィルム(205);− Pドープされた半導電性且つイオン伝導性のフィルム(204);及び
−前記負電極(202)
を接合することにより配置されることを特徴とする、方法。 - 前記イオン伝導性電解質が前記少なくとも一つのポリマーフィルム(203)の容積に均一に分布していることにより、前記固有の過充電保護が前記バッテリーセル(200)全体に分子レベルまで均一に統合される、請求項17に記載の方法。
- 前記Pドープフィルム(204)及び前記Nドープフィルム(205)の一又は複数の特徴が、適切な大きさのツェナー機能を、前記ツェナー機能のブレークスルー電圧Vzの前記バッテリーセル(200)に提供するように選択される、請求項17又は18に記載の方法。
- 前記イオン伝導性電解質が、以下の群、即ち:
− 亜鉛イオンを含むイオン伝導性溶液
− ナトリウムイオンを含むイオン伝導性溶液;
− リチウムイオンを含むイオン伝導性溶液;
− 亜鉛イオンを含むイオン伝導性ポリマーフィルム;
− ナトリウムイオンを含むイオン伝導性ポリマーフィルム;
− リチウムイオンを含むイオン伝導性ポリマーフィルム
の中からの有機電解質からなる、請求項17から19のいずれか一項に記載の方法。 - 前記有機電解質が:
− イオン伝導性固相;及び
− イオン伝導性液相
の群からの相の一つである、請求項20に記載の方法。 - 前記Pドープフィルム(204)及び前記Nドープフィルム(205)がそれぞれ、
− NTCDA(ナフタレン−1,4,5,8−テトラ−カルボン酸二無水物;n型);
− Ppy(ポリピロール;p型);
− PEDT:PSS ポリ(3,4−エチレン−ジオキシチオフェン):
ポリ(スチレンスルホナート);p型);
− PTCDA(ペリレン 3,4,9,10−テトラカルボン酸二無水物;n型);
− PTCDI(ペリレン 3,4,9,10−テトラカルボン酸ジイミド;n型)
の群からの材料の一又は複数を含む、請求項17から21のいずれか一項に記載の方法。 - 前記接合の結果、複数の層を有するフィルムが得られ、巻き上げられるか、又は上下に重なる層に配置されて、前記バッテリーセル(200)に適切な大きさにトリミングされる、請求項27から22のいずれか一項に記載の方法。
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