JP2018515900A - 固体電池セルならびにその製造方法および使用 - Google Patents
固体電池セルならびにその製造方法および使用 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018515900A JP2018515900A JP2018503461A JP2018503461A JP2018515900A JP 2018515900 A JP2018515900 A JP 2018515900A JP 2018503461 A JP2018503461 A JP 2018503461A JP 2018503461 A JP2018503461 A JP 2018503461A JP 2018515900 A JP2018515900 A JP 2018515900A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion
- solid
- magnesium
- hydrate
- battery cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/08—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of a fuel-cell type and a half-cell of the secondary-cell type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
- H01M10/0562—Solid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/049—Manufacturing of an active layer by chemical means
- H01M4/0492—Chemical attack of the support material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1395—Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/46—Alloys based on magnesium or aluminium
- H01M4/466—Magnesium based
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/8663—Selection of inactive substances as ingredients for catalytic active masses, e.g. binders, fillers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/8663—Selection of inactive substances as ingredients for catalytic active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/8673—Electrically conductive fillers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M2004/8678—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells characterised by the polarity
- H01M2004/8689—Positive electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
- H01M2300/0071—Oxides
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Abstract
固体電池セル、およびその製造方法が提供される。1つまたは複数の実施形態において、固体電池セルは、1つまたは複数の電極と1つまたは複数の対電極の間に配置される、1つまたは複数の固体イオン伝導体を含み得る。電極は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含み得、対電極は、1つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料を含み得、固体イオン伝導体は、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得る。イオン伝導性材料は、1つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、対電極、および固体イオン伝導体は、合わせて約1μm〜1mm未満の厚さを有し得る。
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2015年4月3日に出願された米国仮特許出願第62/142,696号、2015年9月17日に出願された米国仮特許出願第62/219,854号、および2016年1月27日に出願された米国仮特許出願第62/287,571号の利益を主張し、それらの全ては、参照によりここに組み込まれる。
記載される実施形態は概して、固体電池セルならびにその製造方法および使用に関する。より詳細には、そのような実施形態は、マグネシウムを含有する固体電池セル、ならびにその製造方法および使用に関する。
本出願は、2015年4月3日に出願された米国仮特許出願第62/142,696号、2015年9月17日に出願された米国仮特許出願第62/219,854号、および2016年1月27日に出願された米国仮特許出願第62/287,571号の利益を主張し、それらの全ては、参照によりここに組み込まれる。
記載される実施形態は概して、固体電池セルならびにその製造方法および使用に関する。より詳細には、そのような実施形態は、マグネシウムを含有する固体電池セル、ならびにその製造方法および使用に関する。
従来の電池は、通常、液状電解質またはゲル状電解質を有し得る。これらの液状およびゲル状電解質は、腐食性を有し得、人、または他の生体に暴露された場合、害を及ぼし得る。また、従来の電池は、嵩高くなり得、電解質量、および電池中に電解質を含有させるために必要とされる保護シールにある程度左右される、制限された形状および大きさを有し得る。
固体電池セルは、リチウム、または銅、銀もしくは金といった貨幣用金属を含有する電極を有し得る。金属リチウム製の電極を含有する固体電池は、製造工程中ならびに保管、輸送および使用中に爆発し得る。貨幣用金属製の電極を含有する固体電池は、比較的低い電荷密度を有し得、同様の電荷密度を有する他の電池よりも、製造コストがはるかに高くなり得る。
したがって、改善された固体電池セル、および固体電池セルの製造方法が必要である。当該固体電池セルは、同等の電力密度を有する従来の電池よりも、大きさが小さく、開回路電圧が大きく、かつ/または製造が容易で製造コストが低くなり得る。
固体電池セルは、リチウム、または銅、銀もしくは金といった貨幣用金属を含有する電極を有し得る。金属リチウム製の電極を含有する固体電池は、製造工程中ならびに保管、輸送および使用中に爆発し得る。貨幣用金属製の電極を含有する固体電池は、比較的低い電荷密度を有し得、同様の電荷密度を有する他の電池よりも、製造コストがはるかに高くなり得る。
したがって、改善された固体電池セル、および固体電池セルの製造方法が必要である。当該固体電池セルは、同等の電力密度を有する従来の電池よりも、大きさが小さく、開回路電圧が大きく、かつ/または製造が容易で製造コストが低くなり得る。
固体電池セル、およびその製造方法が提供される。1つまたは複数の実施形態において、固体電池セルは、1つまたは複数の電極と1つまたは複数の対電極の間に配置される、1つまたは複数の固体イオン伝導体を含み得る。電極は、少なくとも90原子パーセント(原子%)のマグネシウムを含み得、対電極は、1つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料を含み得、固体イオン伝導体は、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得る。イオン伝導性材料は、1つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約1μm〜1mm未満の厚さを有し得る。
固体電池セルのいくつかの実施形態において、電極は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含み得、対電極は、1つもしくは複数の導電性材料、および1つもしくは複数のイオン伝導性物質であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料、および1つもしくは複数のイオン伝導性物質を含み得、固体イオン伝導体は、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得る。イオン伝導性材料は、含水物であり得るか、または含水物を含み得る。
他の実施形態において、固体電池セルの製造方法は、1つまたは複数のマグネシウム含有基材、および1つまたは複数の試薬溶液を混合し、混合物を作製する工程を含み得る。マグネシウム含有基材は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含み得る。方法は、混合物中のマグネシウム含有基材の一部分と試薬溶液を反応させ、電極上に配置される1つまたは複数の固体イオン伝導体を作製する工程も含み得る。固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材と試薬溶液の反応部から生じる、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、またはマグネシウム含有基材と試薬溶液の反応部から生じる、1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得る。電極は、マグネシウム含有基材の未反応部を含み得る。方法は、固体イオン伝導体の上または上方に1つまたは複数の導電性材料を含有する、1つまたは複数の対電極を形成する工程をさらに含み得る。固体イオン伝導体は、電極と対電極の間に、少なくとも部分的に配置され得、対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約1μm〜1mm未満の厚さを有し得る。
固体電池セルのいくつかの実施形態において、電極は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含み得、対電極は、1つもしくは複数の導電性材料、および1つもしくは複数のイオン伝導性物質であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料、および1つもしくは複数のイオン伝導性物質を含み得、固体イオン伝導体は、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得る。イオン伝導性材料は、含水物であり得るか、または含水物を含み得る。
他の実施形態において、固体電池セルの製造方法は、1つまたは複数のマグネシウム含有基材、および1つまたは複数の試薬溶液を混合し、混合物を作製する工程を含み得る。マグネシウム含有基材は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含み得る。方法は、混合物中のマグネシウム含有基材の一部分と試薬溶液を反応させ、電極上に配置される1つまたは複数の固体イオン伝導体を作製する工程も含み得る。固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材と試薬溶液の反応部から生じる、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、またはマグネシウム含有基材と試薬溶液の反応部から生じる、1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得る。電極は、マグネシウム含有基材の未反応部を含み得る。方法は、固体イオン伝導体の上または上方に1つまたは複数の導電性材料を含有する、1つまたは複数の対電極を形成する工程をさらに含み得る。固体イオン伝導体は、電極と対電極の間に、少なくとも部分的に配置され得、対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約1μm〜1mm未満の厚さを有し得る。
先に記載された特徴を詳細に理解できるよう、先の簡単な要約についての、より具体的な説明を、実施形態を参照しながら提示し、実施形態の一部を添付の図に示す。しかし、本発明は、同様に効果的な他の実施形態を認めてもよく、添付の図は、典型的な実施形態のみを説明し、したがって、その範囲の限定であると考えられるべきでないことに留意すべきである。
図1は、1つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体電池セル100の斜視図を示す。図2は、図1中の2−2線に沿った固体電池セル100の断面図を示し、図3は、図1中の3−3線に沿った固体電池セル100の断面図を示す。固体電池セル100は、1つまたは複数の電極110、1つまたは複数の固体イオン伝導体120、および1つまたは複数の対電極130を含み得る。図1〜図3に示されるように、固体イオン伝導体120は、電極110と対電極130の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
電極110は、1つもしくは複数のマグネシウム含有材料であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体120は、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極130は、1つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料を含み得る。また、対電極130は、1つもしくは複数のイオン伝導性物質であり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性物質を含み得る。いくつかの例において、マグネシウム含有材料は、少なくとも90原子パーセント(原子%)のマグネシウムであり得るか、または少なくとも90原子パーセント(原子%)のマグネシウムを含み得、イオン伝導性材料は、1つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得る。存在する場合、イオン伝導性物質は、1つもしくは複数の水和物であり得るか、または1つもしくは複数の水和物を含み得る。1つまたは複数のカソード102は、対電極130の任意の部位に接続され得、かつ/または対電極130と電気連絡し得、1つまたは複数のアノード104は、電極110の任意の部位に接続され得、かつ/または電極110と電気連絡し得る。カソード102、およびアノード104は、それぞれ独立して、1つもしくは複数のワイヤ、1つもしくは複数のバス、1つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
電極110は、1つもしくは複数のマグネシウム含有材料であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体120は、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極130は、1つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料を含み得る。また、対電極130は、1つもしくは複数のイオン伝導性物質であり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性物質を含み得る。いくつかの例において、マグネシウム含有材料は、少なくとも90原子パーセント(原子%)のマグネシウムであり得るか、または少なくとも90原子パーセント(原子%)のマグネシウムを含み得、イオン伝導性材料は、1つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得る。存在する場合、イオン伝導性物質は、1つもしくは複数の水和物であり得るか、または1つもしくは複数の水和物を含み得る。1つまたは複数のカソード102は、対電極130の任意の部位に接続され得、かつ/または対電極130と電気連絡し得、1つまたは複数のアノード104は、電極110の任意の部位に接続され得、かつ/または電極110と電気連絡し得る。カソード102、およびアノード104は、それぞれ独立して、1つもしくは複数のワイヤ、1つもしくは複数のバス、1つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
固体イオン伝導体120と対電極130を合わせた厚さ(T1)は、約1μm、約2μm、約5μm、約10μm、約20μmまたは約50μm〜約100μm、約250μm、約500μm、約750μm、約900μmまたは1mm未満であり得る。例えば、固体イオン伝導体120と対電極130を合わせた厚さ(T1)は、約1μm〜1mm未満、約2μm〜約500μm、または約2.5μm〜約250μmであり得る。固体電池セル100の長さ(L1)は、約5mm、約10mmまたは約50mm〜約10cm、約50cm、約100cm、約500cmまたは約1,000cmであり得る。例えば、固体電池セル100の長さ(L1)は、約5mm〜約1,000cm、約5mm〜約10cm、または約5mm〜約50mmであり得る。固体電池セル100の直径(D1)は、約0.2mm、約1mmまたは約5mm〜約1cm、約10cmまたは約50cmであり得る。例えば、固体電池セル100の直径(D1)は、約0.2mm〜約50cm、約0.2mm〜約10cm、または約1mm〜約5mmであり得る。
図4は、1つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体電池セル200の斜視図を示す。図5は、図4中の5−5線に沿った固体電池セル200の断面図を示し、図6は、図4中の6−6線に沿った固体電池セル200の断面図を示す。固体電池セル200は、1つまたは複数の電極210、1つまたは複数の固体イオン伝導体220、1つまたは複数の第二の固体伝導体222、および1つまたは複数の対電極230を含み得る。図4〜図6に示されるように、固体イオン伝導体220は、電極210と対電極230の間に、少なくとも部分的に配置され得、第二の固体伝導体222は、固体イオン伝導体220と対電極230の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
電極210は、1つもしくは複数のマグネシウム含有材料であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体220は、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、第二の固体伝導体222は、1つもしくは複数の導電性材料、および/または1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料、および/または1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極230は、1つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに1つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。いくつかの例において、マグネシウム含有材料は、少なくとも90原子%のマグネシウムであり得るか、または少なくとも90原子%のマグネシウムを含み得、イオン伝導性材料は、1つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、第二の固体伝導体222中の導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得、第二の固体伝導体222中のイオン伝導性物質は、1つもしくは複数の水和物、1つもしくは複数の塩、1つもしくは複数の金属酸化物、1つもしくは複数の金属水酸化物であり得るか、または1つもしくは複数の水和物、1つもしくは複数の塩、1つもしくは複数の金属酸化物、1つもしくは複数の金属水酸化物を含み得、対電極230中の導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得、対電極230中のイオン伝導性物質は、1つもしくは複数の水和物であり得るか、または1つもしくは複数の水和物を含み得る。1つまたは複数のカソード202は、対電極230の任意の部位に接続され得、かつ/または対電極230と電気連絡し得、1つまたは複数のアノード204は、電極210の任意の部位に接続され得、かつ/または電極210と電気連絡し得る。カソード202、およびアノード204は、それぞれ独立して、1つもしくは複数のワイヤ、1つもしくは複数のバス、1つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
いくつかの例において、固体イオン伝導体220中に配置する欠陥を、カバーするか、補償するか、または低減するため、第二の固体伝導体222は、固体イオン伝導体220上に形成、堆積または配置され得る。欠陥は、電極210および対電極230を電気的に短絡させ、かつ/もしくは固体イオン伝導体220と対電極230の間の電気接触抵抗を下げ得るピンホールであり得るか、または電極210および対電極230を電気的に短絡させ、かつ/もしくは固体イオン伝導体220と対電極230の間の電気接触抵抗を下げ得るピンホールを含み得る。第二の固体伝導体222は、追加の可動陰イオンまたは可動陽イオンも提供し得、固体イオン伝導体220および対電極230のイオン伝導度を向上させ、電極210および対電極230上で起こる酸化還元反応を増進させ、かつ/または対電極230と接触する、1つもしくは複数の気体および/もしくは1つもしくは複数の液体(例えば、空気または水)との、1つもしくは複数の反応を増進させる。
固体イオン伝導体220、第二の固体伝導体222および対電極230を合わせた厚さ(T2)は、約1μm、約2μm、約5μm、約10μm、約20μmまたは約50μm〜約100μm、約250μm、約500μm、約750μm、約900μmまたは1mm未満であり得る。例えば、固体イオン伝導体220、第二の固体伝導体222および対電極230を合わせた厚さ(T2)は、約1μm〜1mm未満、約2μm〜約500μm、または約2.5μm〜約250μmであり得る。固体電池セル200の長さ(L2)は、約5mm、約10mmまたは約50mm〜約10cm、約50cm、約100cm、約500cmまたは約1,000cmであり得る。例えば、固体電池セル200の長さ(L2)は、約5mm〜約1,000cm、約5mm〜約10cm、または約5mm〜約50mmであり得る。固体電池セル200の直径(D2)は、約0.2mm、約1mmまたは約5mm〜約1cm、約10cmまたは約50cmであり得る。例えば、固体電池セル200の直径(D2)は、約0.2mm〜約50cm、約0.2mm〜約10cm、または約1mm〜約5mmであり得る。
図7は、1つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体電池セル300の斜視図を示す。図8は、図7中の8−8線に沿った固体電池セル300の断面図を示し、図9は、図7中の9−9線に沿った固体電池セル300の断面図を示す。固体電池セル300は、1つまたは複数の電極310、1つまたは複数の固体イオン伝導体320、および1つまたは複数の対電極330を含み得る。図7〜図9に示されるように、固体イオン伝導体320は、電極310と対電極330の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
図7は、1つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体電池セル300の斜視図を示す。図8は、図7中の8−8線に沿った固体電池セル300の断面図を示し、図9は、図7中の9−9線に沿った固体電池セル300の断面図を示す。固体電池セル300は、1つまたは複数の電極310、1つまたは複数の固体イオン伝導体320、および1つまたは複数の対電極330を含み得る。図7〜図9に示されるように、固体イオン伝導体320は、電極310と対電極330の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
電極310は、1つもしくは複数のマグネシウム含有材料であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体320は、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極330は、1つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに1つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。いくつかの例において、マグネシウム含有材料は、少なくとも90原子%のマグネシウムであり得るか、または少なくとも90原子%のマグネシウムを含み得、イオン伝導性材料は、1つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得、イオン伝導性物質は、1つもしくは複数の水和物であり得るか、または1つもしくは複数の水和物を含み得る。1つまたは複数のカソード302は、対電極330の任意の部位に接続され得、かつ/または対電極330と電気連絡し得、1つまたは複数のアノード304は、電極310の任意の部位に接続され得、かつ/または電極310と電気連絡し得る。カソード302、およびアノード304は、それぞれ独立して、本明細書に説明および記載される、1つもしくは複数のワイヤ、1つもしくは複数のバス、1つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
固体電池セル300の厚さ(T3)は、約0.05mm、約0.5mmまたは約1mm〜約10mm、約50mmまたは約100mmであり得る。例えば、固体電池セル300の厚さ(T3)は、約0.05mm〜約100mm、約0.5mm〜約30mm、または約0.5mm〜約1mmであり得る。固体イオン伝導体320と対電極330を合わせた厚さ(T4)は、約1μm、約2μm、約5μm、約10μm、約20μmまたは約50μm〜約100μm、約250μm、約500μm、約750μm、約900μmまたは1mm未満であり得る。例えば、固体イオン伝導体320と対電極330を合わせた厚さ(T4)は、約1μm〜1mm未満、約2μm〜約500μm、または約2.5μm〜約250μmであり得る。
固体電池セル300の長さ(L3)は、約2mm、約5mm、約10mmまたは約50mm〜約10cm、約50cm、約100cmまたは約500cmであり得る。例えば、固体電池セル300の長さ(L3)は、約2mm〜約500cm、約2mm〜約10cm、または約2mm〜約10mmであり得る。固体電池セル300の幅(W1)は、約2mm、約10mmまたは約50mm〜約10cm、約100cmまたは約500cmであり得る。例えば、固体電池セル300の幅(W1)は、約2mm〜約500cm、約2mm〜約50cm、または約2mm〜約10cmであり得る。
固体電池セル300の長さ(L3)は、約2mm、約5mm、約10mmまたは約50mm〜約10cm、約50cm、約100cmまたは約500cmであり得る。例えば、固体電池セル300の長さ(L3)は、約2mm〜約500cm、約2mm〜約10cm、または約2mm〜約10mmであり得る。固体電池セル300の幅(W1)は、約2mm、約10mmまたは約50mm〜約10cm、約100cmまたは約500cmであり得る。例えば、固体電池セル300の幅(W1)は、約2mm〜約500cm、約2mm〜約50cm、または約2mm〜約10cmであり得る。
図10は、1つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体電池セル400の斜視図を示す。図11は、図10中の11−11線に沿った固体電池セル400の断面図を示し、図12は、図10中の12−12線に沿った固体電池セル400の断面図を示す。固体電池セル400は、1つまたは複数の電極410、1つまたは複数の固体イオン伝導体420、1つまたは複数の第二の固体伝導体422、および1つまたは複数の対電極430を含み得る。図10〜図12に示されるように、固体イオン伝導体420は、電極410と対電極430の間に、少なくとも部分的に配置され得、第二の固体伝導体422は、固体イオン伝導体420と対電極430の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
電極410は、1つもしくは複数のマグネシウム含有材料であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体420は、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、第二の固体伝導体422は、1つもしくは複数の導電性材料、および/または1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料、および/または1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極430は、1つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに1つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。いくつかの例において、電極410に含有されるマグネシウム含有材料は、少なくとも90原子%のマグネシウムであり得るか、または少なくとも90原子%のマグネシウムを含み得、固体イオン伝導体420に含有されるイオン伝導性材料は、1つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、第二の固体伝導体422に含有される導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得、第二の固体伝導体422に含有されるイオン伝導性物質は、1つもしくは複数の水和物、1つもしくは複数の塩、1つもしくは複数の金属酸化物、1つもしくは複数の金属水酸化物であり得るか、または1つもしくは複数の水和物、1つもしくは複数の塩、1つもしくは複数の金属酸化物、1つもしくは複数の金属水酸化物を含み得、対電極430に含有される導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得、対電極430に含有されるイオン伝導性物質は、1つもしくは複数の水和物であり得るか、または1つもしくは複数の水和物を含み得る。1つまたは複数のカソード402は、対電極430の任意の部位に接続され得、かつ/または対電極430と電気連絡し得、1つまたは複数のアノード404は、電極410の任意の部位に接続され得、かつ/または電極410と電気連絡し得る。カソード402およびアノード404は、それぞれ独立して、本明細書に説明および記載される、1つもしくは複数のワイヤ、1つもしくは複数のバス、1つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
いくつかの例において、固体イオン伝導体420中に配置する欠陥を、カバーするか、補償するか、または低減するため、第二の固体伝導体422は、固体イオン伝導体420上に形成、堆積または配置され得る。欠陥は、電極410および対電極430を電気的に短絡させ、かつ/もしくは固体イオン伝導体420と対電極430の間の電気接触抵抗を下げ得るピンホールであり得るか、または電極410および対電極430を電気的に短絡させ、かつ/もしくは固体イオン伝導体420と対電極430の間の電気接触抵抗を下げ得るピンホールを含み得る。第二の固体伝導体422は、追加の可動陰イオンまたは可動陽イオンも提供し得、固体イオン伝導体420および対電極430のイオン伝導度を向上させ、電極410および対電極430上で起こる酸化還元反応を増進させ、かつ/または対電極430と接触する、1つもしくは複数の気体および/もしくは1つもしくは複数の液体(例えば、空気または水)との、1つもしくは複数の反応を増進させる。
固体電池セル400の厚さ(T5)は、約0.05mm、約0.5mmまたは約1mm〜約10mm、約50mmまたは約100mmであり得る。例えば、固体電池セル400の厚さ(T5)は、約0.05mm〜約100mm、約0.5mm〜約30mm、または約0.5mm〜約1mmであり得る。固体イオン伝導体420、第二の固体伝導体422、および対電極430を合わせた厚さ(T6)は、約1μm、約2μm、約5μm、約10μm、約20μmまたは約50μm〜約100μm、約250μm、約500μm、約750μm、約900μmまたは1mm未満であり得る。例えば、固体イオン伝導体420、第二の固体伝導体422、および対電極430を合わせた厚さ(T6)は、約1μm〜1mm未満、約2μm〜約500μm、または約2.5μm〜約250μmであり得る。
固体電池セル400の長さ(L4)は、約2mm、約5mm、約10mmまたは約50mm〜約10cm、約50cm、約100cmまたは約500cmであり得る。例えば、固体電池セル400の長さ(L4)は、約2mm〜約500cm、約2mm〜約10cm、または約2mm〜約10mmであり得る。固体電池セル400の幅(W2)は、約2mm、約10mmまたは約50mm〜約10cm、約100cmまたは約500cmであり得る。例えば、固体電池セル400の幅(W2)は、約2mm〜約500cm、約2mm〜約50cm、または約2mm〜約10cmであり得る。
固体電池セル400の長さ(L4)は、約2mm、約5mm、約10mmまたは約50mm〜約10cm、約50cm、約100cmまたは約500cmであり得る。例えば、固体電池セル400の長さ(L4)は、約2mm〜約500cm、約2mm〜約10cm、または約2mm〜約10mmであり得る。固体電池セル400の幅(W2)は、約2mm、約10mmまたは約50mm〜約10cm、約100cmまたは約500cmであり得る。例えば、固体電池セル400の幅(W2)は、約2mm〜約500cm、約2mm〜約50cm、または約2mm〜約10cmであり得る。
電極
少なくとも一つの実施形態において、電極110、210、310および/または410、ならびに固体イオン伝導体120、220、320および/または420の少なくとも一部分は、同一のマグネシウム含有基材から製造され得るか、作製され得るか、または生じ得る。例えば、固体イオン伝導体120、220、320および/または420中のマグネシウム化合物は、マグネシウム含有基材の第一部分から製造され得るか、作製され得るか、または生じ得、電極110、210、310および/または410中のマグネシウムは、マグネシウム含有基材の第二部分から製造され得るか、作製され得るか、または生じ得る。いくつかの例において、マグネシウム含有基材の第一部分は、変換され、固体イオン伝導体120、220、320および/もしくは420、または固体イオン伝導体120、220、320および/もしくは420の少なくとも一部分を作製し得、マグネシウム含有基材の残余または第二部分は、電極110、210、310および/もしくは410となり得るか、または電極110、210、310および/もしくは410を含み得る。固体イオン伝導体120、220、320および/または420は、連続的にまたは非連続的に、電極110、210、310および/または410の一部分または複数部分上に配置され得る。
少なくとも一つの実施形態において、電極110、210、310および/または410、ならびに固体イオン伝導体120、220、320および/または420の少なくとも一部分は、同一のマグネシウム含有基材から製造され得るか、作製され得るか、または生じ得る。例えば、固体イオン伝導体120、220、320および/または420中のマグネシウム化合物は、マグネシウム含有基材の第一部分から製造され得るか、作製され得るか、または生じ得、電極110、210、310および/または410中のマグネシウムは、マグネシウム含有基材の第二部分から製造され得るか、作製され得るか、または生じ得る。いくつかの例において、マグネシウム含有基材の第一部分は、変換され、固体イオン伝導体120、220、320および/もしくは420、または固体イオン伝導体120、220、320および/もしくは420の少なくとも一部分を作製し得、マグネシウム含有基材の残余または第二部分は、電極110、210、310および/もしくは410となり得るか、または電極110、210、310および/もしくは410を含み得る。固体イオン伝導体120、220、320および/または420は、連続的にまたは非連続的に、電極110、210、310および/または410の一部分または複数部分上に配置され得る。
電極110、210、310および/または410は、1つもしくは複数のマグネシウム含有基材、および/またはマグネシウム含有基材の一部分もしくは複数部分であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム含有基材、および/またはマグネシウム含有基材の一部分もしくは複数部分を含み得る。マグネシウム含有基材は、1つもしくは複数の、ワイヤ、ロッド、ホイル、シート、プレート、フィルム、ディスク、ストリップ、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、プラグ、もしくはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または1つもしくは複数の、ワイヤ、ロッド、ホイル、シート、プレート、フィルム、ディスク、ストリップ、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、プラグ、またはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。いくつかの例において、それぞれ図1〜図3および図4〜図6に示される、電極110および/または210ならびに固体イオン伝導体120および/または220の作製に使用されるマグネシウム含有基材は、1つもしくは複数のワイヤ、または1つもしくは複数のロッドであり得る。他の例において、それぞれ図7〜図9および図10〜図12に示される、電極310および/または410ならびに固体イオン伝導体320および/または420の作製に使用されるマグネシウム含有基材は、1つもしくは複数のプレート、1つもしくは複数のフィルム、または1つもしくは複数のストリップであり得る。
電極110、210、310および/または410、ならびにマグネシウム含有基材は、少なくとも90原子%のマグネシウムであり得るか、または少なくとも90原子%のマグネシウムを含み得る。例えば、電極110、210、310および/または410、ならびにマグネシウム含有基材は、少なくとも91原子%、少なくとも92原子%、少なくとも93原子%、少なくとも94原子%、少なくとも95原子%、少なくとも96原子%、少なくとも97原子%、少なくとも98原子%、少なくとも99原子%、少なくとも99.5原子%、少なくとも99.8原子%、少なくとも99.9原子%、少なくとも99.95原子%、少なくとも99.99原子%、またはそれ以上のマグネシウムを含み得る。例えば、電極110、210、310および/または410、ならびにマグネシウム含有基材は、約90原子%〜約100原子%、約92原子%〜約99.99原子%、約95原子%〜約99.9原子%、または約95原子%〜約99原子%のマグネシウムを含み得る。
他の例において、電極110、210、310および/または410、ならびにマグネシウム含有基材は、マグネシウム以外に、1つもしくは複数の元素、または1つもしくは複数の金属を含み得る。マグネシウム以外の例示的な元素または金属は、アルミニウム、銀、亜鉛、ケイ素、マンガン、スカンジウム、イットリウム、ランタニド、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、それらの合金、またはそれらの任意の混合物であり得るか、またはアルミニウム、銀、亜鉛、ケイ素、マンガン、スカンジウム、イットリウム、ランタニド、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、それらの合金、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。電極110、210、310および/または410、ならびにマグネシウム含有基材は、マグネシウム以外に、1つもしくは複数の元素、または1つもしくは複数の金属を、約10原子%以下で含み得る。例えば、電極110、210、310および/または410、ならびにマグネシウム含有基材は、マグネシウム以外に、約0.01原子%、約0.1原子%、約0.5原子%、約1原子%、約2原子%、約3原子%または約4原子%〜約5原子%、約6原子%、約7原子%、約8原子%、約9原子%または約10原子%の、1つもしくは複数の元素、または1つもしくは複数の金属を含み得る。1つまたは複数の例において、電極110、210、310および/または410、ならびにマグネシウム含有基材は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含み得、かつ約1原子%〜約7原子%、約2原子%〜約5原子%、または約3原子%〜約4原子%のアルミニウムを含み得る。
固体イオン伝導体
固体イオン伝導体120、220、320および/または420は、1つまたは複数のイオン伝導性材料を含み得るが、これに限定されない。イオン伝導性材料は、1つもしくは複数のマグネシウム化合物、1つもしくは複数の水和物もしくは含水物、1つもしくは複数の塩もしくはイオン性化合物、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム化合物、1つもしくは複数の水和物もしくは含水物、1つもしくは複数の塩もしくはイオン性化合物、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。いくつかの例において、イオン伝導性材料は、1×10-8S/cmを超えるイオン伝導度を有し得、かつ1×10-8S/cm以下の電子伝導度を有し得る。
固体イオン伝導体120、220、320および/または420は、1つまたは複数のイオン伝導性材料を含み得るが、これに限定されない。イオン伝導性材料は、1つもしくは複数のマグネシウム化合物、1つもしくは複数の水和物もしくは含水物、1つもしくは複数の塩もしくはイオン性化合物、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム化合物、1つもしくは複数の水和物もしくは含水物、1つもしくは複数の塩もしくはイオン性化合物、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。いくつかの例において、イオン伝導性材料は、1×10-8S/cmを超えるイオン伝導度を有し得、かつ1×10-8S/cm以下の電子伝導度を有し得る。
固体イオン伝導体120、220、320および/または420に含有され得るイオン伝導性材料は、1つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得る。例示的なマグネシウム化合物は、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、過酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、亜塩素酸マグネシウム、次亜塩素酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、亜硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、シアン化マグネシウム、酢酸マグネシウム、ギ酸マグネシウム、炭酸水素マグネシウム、窒化マグネシウム、硝酸マグネシウム、ホウ酸マグネシウム、硫酸アルミニウムマグネシウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウム、酸化アルミニウムマグネシウム、もしくはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、過酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、亜塩素酸マグネシウム、次亜塩素酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、亜硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、シアン化マグネシウム、酢酸マグネシウム、ギ酸マグネシウム、炭酸水素マグネシウム、窒化マグネシウム、硝酸マグネシウム、ホウ酸マグネシウム、硫酸アルミニウムマグネシウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウム、酸化アルミニウムマグネシウム、もしくはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。
固体イオン伝導体120、220、320および/または420に含有され得るイオン伝導性材料は、1つもしくは複数の含水物であり得るか、または1つもしくは複数の含水物を含み得る。いくつかの例において、含水物は、1つもしくは複数の水和錯体であり得るか、または1つもしくは複数の水和錯体を含み得、水和錯体は、1つまたは複数の物質に、例えば、元素、化合物、材料またはそれらの任意の混合物のうちの1つまたは複数に化学的に結合する水分子を、1つまたは複数有し得る。水和錯体は、物質の表面に化学的に結合するかまたは物質の結晶構造中に包含される水分子を、1つまたは複数含み得る。
いくつかの例において、含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。例えば、含水物は、硫酸マグネシウム水和物、硫酸銅水和物、硫酸アルミニウムカリウム水和物、塩化コバルト水和物、酢酸マグネシウム水和物、酸化バナジウム水和物、酸化鉄水和物、水酸化ケイ酸マグネシウムアルミニウムカルシウムナトリウム水和物、ケイ酸マグネシウム水和物、ケイ酸アルミニウム水和物、シアン化鉄水和物、ホウ酸マグネシウム水和物、硝酸マグネシウム水和物、それらの水和物、それらの異性体、もしくはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または硫酸マグネシウム水和物、硫酸銅水和物、硫酸アルミニウムカリウム水和物、塩化コバルト水和物、酢酸マグネシウム水和物、酸化バナジウム水和物、酸化鉄水和物、水酸化ケイ酸マグネシウムアルミニウムカルシウムナトリウム水和物、ケイ酸マグネシウム水和物、ケイ酸アルミニウム水和物、シアン化鉄水和物、ホウ酸マグネシウム水和物、硝酸マグネシウム水和物、それらの水和物、それらの異性体、もしくはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。
特定のいくつかの例において、含水物は、硫酸マグネシウム水和物(例えば、MgSo4・7H2O)、硫酸銅水和物(例えば、CuSo4・5H2O)、硫酸アルミニウムカリウム水和物(例えば、KAl(SO4)2・12H2O)、塩化コバルト水和物(例えば、CoCl2・6H2O)、酢酸マグネシウム水和物(例えば、Mg(CH3COO)2・4H2O)、酸化バナジウム水和物(例えば、V2O5・3H2O)、酸化鉄水和物(例えば、Fe2O3・H2O)、水酸化ケイ酸マグネシウムアルミニウムカルシウムナトリウム水和物(例えば、(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2(Si4O10)(OH)2・nH2O、ここでnは、約1〜約10であり得る)、ケイ酸マグネシウム水和物(例えば、MgO・mSiO2・H2O、ここでmは、約1〜約3であり得る)、ケイ酸アルミニウム水和物(例えば、Al2O3・2SiO2・2H2O)、シアン化鉄水和物(例えば、Fe7(CN)18・pH2O、ここでpは、約14〜約16であり得る)、それらの水和物、それらの他の金属酸化状態、それらの異性体、もしくはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または硫酸マグネシウム水和物(例えば、MgSo4・7H2O)、硫酸銅水和物(例えば、CuSo4・5H2O)、硫酸アルミニウムカリウム水和物(例えば、KAl(SO4)2・12H2O)、塩化コバルト水和物(例えば、CoCl2・6H2O)、酢酸マグネシウム水和物(例えば、Mg(CH3COO)2・4H2O)、酸化バナジウム水和物(例えば、V2O5・3H2O)、酸化鉄水和物(例えば、Fe2O3・H2O)、水酸化ケイ酸マグネシウムアルミニウムカルシウムナトリウム水和物(例えば、(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2(Si4O10)(OH)2・nH2O、ここでnは、約1〜約10であり得る)、ケイ酸マグネシウム水和物(例えば、MgO・mSiO2・H2O、ここでmは、約1〜約3であり得る)、ケイ酸アルミニウム水和物(例えば、Al2O3・2SiO2・2H2O)、シアン化鉄水和物(例えば、Fe7(CN)18・pH2O、ここでpは、約14〜約16であり得る)、それらの水和物、それらの他の金属酸化状態、それらの異性体、もしくはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。
含水物は、1つまたは複数の可動イオンを含み得る。可動イオンは、固体電池セル100を流れる1つまたは複数の電流により、含水物中で形成または生成され得る。各可動イオンは、約0.05nm〜0.5nm未満、約0.1nm〜0.5nm未満、約0.1nm〜0.4nm未満、または約0.3nm〜0.5nm未満の水和半径を有し得る。
含水物は、1つもしくは複数の塩、および/または1つもしくは複数のイオン性化合物であり得るか、または1つもしくは複数の塩、および/または1つもしくは複数のイオン性化合物を含み得るが、これらに限定されない。塩またはイオン性化合物は、1つもしくは複数の陽イオン、1つもしくは複数の陰イオン、1つもしくは複数の水和物(水分子)、またはそれらの任意の混合物を含み得る。陽イオンは、銅、鉄、亜鉛、錫、アルミニウム、マンガン、チタン、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、ベリリウム、セリウムの陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または銅、鉄、亜鉛、錫、アルミニウム、マンガン、チタン、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、ベリリウム、セリウムの陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。例えば、陽イオンは、Cu+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Sn2+、Sn4+、Al3+、Mn2+、Mn4+、Ti3+、Ti4+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+、V2+、V4+、V5+、Be2+、Ce4+、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、またはCu+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Sn2+、Sn4+、Al3+、Mn2+、Mn4+、Ti3+、Ti4+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+、V2+、V4+、V5+、Be2+、Ce4+、もしくはそれらの任意の混合物を含み得る。陰イオンは、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
含水物は、1つもしくは複数の塩、および/または1つもしくは複数のイオン性化合物であり得るか、または1つもしくは複数の塩、および/または1つもしくは複数のイオン性化合物を含み得るが、これらに限定されない。塩またはイオン性化合物は、1つもしくは複数の陽イオン、1つもしくは複数の陰イオン、1つもしくは複数の水和物(水分子)、またはそれらの任意の混合物を含み得る。陽イオンは、銅、鉄、亜鉛、錫、アルミニウム、マンガン、チタン、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、ベリリウム、セリウムの陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または銅、鉄、亜鉛、錫、アルミニウム、マンガン、チタン、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、ベリリウム、セリウムの陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。例えば、陽イオンは、Cu+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Sn2+、Sn4+、Al3+、Mn2+、Mn4+、Ti3+、Ti4+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+、V2+、V4+、V5+、Be2+、Ce4+、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、またはCu+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Sn2+、Sn4+、Al3+、Mn2+、Mn4+、Ti3+、Ti4+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+、V2+、V4+、V5+、Be2+、Ce4+、もしくはそれらの任意の混合物を含み得る。陰イオンは、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
1つまたは複数の実施形態において、固体イオン伝導体120、220、320および/または420は、第一のイオン伝導体および第二のイオン伝導体といった、2つ以上のイオン伝導体を含み得る。第一のイオン伝導体は、電極110、210、310および/または410上に配置され得、かつイオン伝導性材料を含み得、第二のイオン伝導体は、第一のイオン伝導体上に配置され得る。第一のイオン伝導体および第二のイオン伝導体は、それぞれ独立して、1つまたは複数の含水物を含み得る。固体イオン伝導体の水和または水分濃度は、水分約1ppb(10億分の1、すなわち0.0000001質量%)、約1ppm(100万分の1、すなわち0.0001質量%)、または約10ppm(0.001質量%)〜水分約1質量%、約10質量%または約75質量%であり得る。
対電極
対電極130、230、330および/または430、ならびに第二の固体伝導体232および/または432は、独立して、1つもしくは複数の導電性材料、1つもしくは複数のイオン伝導性物質、または1つもしくは複数の導電性材料と1つもしくは複数のイオン伝導性物質の組み合わせもしくは混合物を含み得る。イオン伝導性物質は、本明細書に説明および記載されるイオン伝導性材料のいずれか1つであり得るか、または本明細書に説明および記載されるイオン伝導性材料のいずれか1つを含み得る。
対電極130、230、330および/または430、ならびに第二の固体伝導体232および/または432は、独立して、1つもしくは複数の導電性材料、1つもしくは複数のイオン伝導性物質、または1つもしくは複数の導電性材料と1つもしくは複数のイオン伝導性物質の組み合わせもしくは混合物を含み得る。イオン伝導性物質は、本明細書に説明および記載されるイオン伝導性材料のいずれか1つであり得るか、または本明細書に説明および記載されるイオン伝導性材料のいずれか1つを含み得る。
対電極130、230、330および/または430中の導電性材料は、1つもしくは複数の金属、1つもしくは複数の導電性ポリマー、グラファイト、1つもしくは複数のグラファイト材料、1つもしくは複数のグラファイト化合物、またはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または1つもしくは複数の金属、1つもしくは複数の導電性ポリマー、グラファイト、1つもしくは複数のグラファイト材料、1つもしくは複数のグラファイト化合物、またはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。例示的な金属は、銀、ニッケル、金、銅、アルミニウム、それらの合金、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または銀、ニッケル、金、銅、アルミニウム、それらの合金、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。金属は、粒子、1枚もしくは複数枚のフィルム、1枚もしくは複数枚のプレート、1本もしくは複数本のワイヤ、またはそれらを任意に混合した形態であり得る。他の例において、導電性材料は、1つもしくは複数の導電性ポリマー、または導電性ポリマー材料であり得るか、または1つもしくは複数の導電性ポリマー、または導電性ポリマー材料を含み得る。例示的な導電性ポリマーおよび導電性ポリマー材料は、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ン酸(PEDOT:PSS)、ポリアニリン(PANI)、ポリチオフェン(PT)、ポリピロール(PPy)、それらの共重合体、それらの誘導体、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、またはポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)ポリスチレンスルホン酸(PEDOT:PSS)、ポリアニリン(PANI)、ポリチオフェン(PT)、ポリピロール(PPy)、それらの共重合体、それらの誘導体、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
いくつかの例において、対電極130、230、330および/または430は、グラファイト、1つもしくは複数のグラファイト化合物、1つもしくは複数のグラファイト材料、またはそれらの任意の混合物を含み得る。他の例において、対電極130、230、330および/または430は、1つまたは複数のイオン伝導性物質を含み得、かつグラファイト、1つもしくは複数のグラファイト化合物、1つもしくは複数のグラファイト材料、またはそれらの任意の混合物も含み得る。グラファイト、グラファイト化合物、およびグラファイト材料は、フレーク、パウダー、ファイバー、フォーム、または層状フィルムもしくは層状材料の形態であり得るが、これらに限定されない。グラファイト、グラファイト化合物、またはグラファイト材料は、1つもしくは複数のグラフェン化合物、グラフェン層の間に包含される1つもしくは複数の元素、グラフェン層の間に包含される1つもしくは複数の化合物、またはそれらの任意の混合物を含む、複数の単分子層、例えばグラフェンまたはドープグラフェンであり得るか、または1つもしくは複数のグラフェン化合物、グラフェン層の間に包含される1つもしくは複数の元素、グラフェン層の間に包含される1つもしくは複数の化合物、またはそれらの任意の混合物を含む、複数の単分子層、例えばグラフェンまたはドープグラフェンを含み得るが、これらに限定されない。例示的なグラフェン化合物は、酸化グラフェン、過塩素酸グラフェン、重硫酸グラフェン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または酸化グラフェン、過塩素酸グラフェン、重硫酸グラフェン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。1つまたは複数の金属をグラファイトにドープすることができ、1つまたは複数の金属は、銅、銀、アルミニウム、それらの合金、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または銅、銀、アルミニウム、それらの合金、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。グラフェン層の間に包含される元素が1つまたは複数インターカレートしたグラファイトは、ナトリウム、カリウム、リチウム、ルビジウム、マグネシウム、カルシウム、ベリリウム、エルビウム、イッテルビウム、それらのイオン、それらの合金、もしくはそれらの任意の混合物がインターカレートしたグラファイトであり得るか、またはナトリウム、カリウム、リチウム、ルビジウム、マグネシウム、カルシウム、ベリリウム、エルビウム、イッテルビウム、それらのイオン、それらの合金、もしくはそれらの任意の混合物がインターカレートしたグラファイトを含み得るが、これらに限定されない。
グラフェン層の間に包含される化合物が1つまたは複数インターカレートしたグラファイトは、1つもしくは複数のイオン性化合物、および/または1つもしくは複数の塩がインターカレートしたグラファイトであり得るか、または1つもしくは複数のイオン性化合物、および/または1つもしくは複数の塩がインターカレートしたグラファイトを含み得るが、これらに限定されない。イオン性化合物または塩は、1つもしくは複数の陽イオン、1つもしくは複数の陰イオン、1つもしくは複数の水和物(水分子)、またはそれらの任意の混合物を含み得る。陽イオンは、銅、鉄、亜鉛、錫、アルミニウム、マンガン、チタン、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、ベリリウム、セリウムの陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または銅、鉄、亜鉛、錫、アルミニウム、マンガン、チタン、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、ベリリウム、セリウムの陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。例えば、陽イオンは、Cu+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Sn2+、Sn4+、Al3+、Mn2+、Mn4+、Ti3+、Ti4+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+、V2+、V4+、V5+、Be2+、Ce4+、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、またはCu+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Sn2+、Sn4+、Al3+、Mn2+、Mn4+、Ti3+、Ti4+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+、V2+、V4+、V5+、Be2+、Ce4+、もしくはそれらの任意の混合物を含み得る。陰イオンは、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。いくつかの例において、グラファイトは、1つまたは複数のハロゲン化金属にインターカレートされ得る。ハロゲン化金属は、塩化亜鉛、塩化銅、塩化ニッケル、塩化マンガン、塩化アルミニウム、塩化鉄、塩化ガリウム、塩化ジルコニウム、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または塩化亜鉛、塩化銅、塩化ニッケル、塩化マンガン、塩化アルミニウム、塩化鉄、塩化ガリウム、塩化ジルコニウム、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
他の実施形態において、対電極130、230、330および/または430に含有されるイオン伝導性物質は、1つもしくは複数の塩であり得るか、または1つもしくは複数の塩を含み得る。塩は、1つもしくは複数の陽イオン、1つもしくは複数の陰イオン、1つもしくは複数の水和物(水分子)、またはそれらの任意の混合物を含み得る。陽イオンは、アルミニウム、アンモニウム、カルシウム、セシウム、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、カリウム、ナトリウム、錫、亜鉛の陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、またはアルミニウム、アンモニウム、カルシウム、セシウム、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、カリウム、ナトリウム、錫、亜鉛の陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。陰イオンは、塩化物イオン、過塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、次亜塩素酸イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、シアン化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、アクリル酸イオン、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または塩化物イオン、過塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、次亜塩素酸イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、シアン化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、アクリル酸イオン、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
いくつかの例において、イオン伝導性物質は、1つもしくは複数の金属酸化物、および1つもしくは複数の塩であり得るか、または1つもしくは複数の金属酸化物、および1つもしくは複数の塩を含み得るが、これらに限定されない。金属酸化物は、酸化マグネシウム、酸化錫、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化バナジウム、酸化セリウム、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または酸化マグネシウム、酸化錫、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化バナジウム、酸化セリウム、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。他の例において、イオン伝導性物質は、1つもしくは複数の金属水酸化物、および1つもしくは複数の塩であり得るか、または1つもしくは複数の金属水酸化物、および1つもしくは複数の塩を含み得るが、これらに限定されない。金属水酸化物は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。他の例において、イオン伝導性物質は、1つもしくは複数の金属過酸化物、および1つもしくは複数の塩であり得るか、または1つもしくは複数の金属過酸化物、および1つもしくは複数の塩を含み得るが、これらに限定されない。金属過酸化物は、過酸化カリウム、過酸化ナトリウム、過酸化リチウム、過酸化セシウム、過酸化マグネシウム、過酸化カルシウム、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または過酸化カリウム、過酸化ナトリウム、過酸化リチウム、過酸化セシウム、過酸化マグネシウム、過酸化カルシウム、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。1つまたは複数の例において、イオン伝導性物質は、酸化マグネシウム、過酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または酸化マグネシウム、過酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
イオン伝導性物質は、含水物でもあり得るか、または含水物も含み得るが、これに限定されない。含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。イオン伝導性物質は、互いに積み重なって配置される複数の単分子層を含有する結晶性層状材料であり得るか、または互いに積み重なって配置される複数の単分子層を含有する結晶性層状材料を含み得るが、これに限定されない。例えば、結晶性層状材料は、酸化バナジウム、酸化グラフェン、硫化モリブデン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または酸化バナジウム、酸化グラフェン、硫化モリブデン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得る。いくつかの例において、イオン伝導性物質は、2つ以上の物質を含有し当該2つ以上の物質間の接触面に沿ってイオン伝導路を提供し得る混合物であり得るか、または2つ以上の物質を含有し当該2つ以上の物質間の接触面に沿ってイオン伝導路を提供し得る混合物を含み得るが、これに限定されない。例えば、混合物は、第一の物質(例えば、酸化マグネシウム)、および第二の物質(例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、またはケイ酸アルミニウム)を含み得、イオン伝導路は、第一の物質と第二の物質の接触面に沿って流れ得るか、延び得るか、または存在し得る。
1つまたは複数の実施形態において、対電極130、230、330および/または430は、1つまたは複数の複合材料を含み得る。例示的な複合材料は、1つもしくは複数の導電性材料、1つもしくは複数のイオン伝導性物質、または1つもしくは複数の導電性材料と1つもしくは複数のイオン伝導性物質の組み合わせ、もしくは混合物であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料、1つもしくは複数のイオン伝導性物質、または1つもしくは複数の導電性材料と1つもしくは複数のイオン伝導性物質の組み合わせ、もしくは混合物を含み得るが、これらに限定されない。いくつかの例において、複合材料は、導電性材料とイオン伝導性材料の比が異なる層、組成が異なる層、さまざまな含水物濃度の層、および/もしくは水和状態が異なる層の、複数の層であり得るか、または導電性材料とイオン伝導性材料の比が異なる層、組成が異なる層、さまざまな含水物濃度の層、および/もしくは水和状態が異なる層の、複数の層を含み得るが、これらに限定されない。いくつかの例において、複合材料は、対電極と触れた空気と反応するか、もしくは対電極と触れた空気との反応を促進させる、1つもしくは複数の化合物であり得るか、または対電極と触れた空気と反応するか、もしくは対電極と触れた空気との反応を促進させる、1つもしくは複数の化合物を含み得るが、これに限定されず、対電極は、反応メディエータ、または集電体(例えば、金属空気電池セル)であり得る。イオン伝導性材料に対する導電性材料の比は、約1%、約5%または約10%〜50%、約80%または約99%であり得る。対電極の水和または水分濃度は、水分約1ppb、約1ppmまたは約10ppm〜水分約1質量%、約10質量%または約75質量%であり得る。
他の実施形態において、固体イオン伝導体120、220、320および/または420の1つまたは複数の表面、ならびに対電極130、230、330および/または430の1つまたは複数の表面は、互いに接触し、それらの間に配置される1つまたは複数の接触面を生じ得る。ASTM D7127−2013に従って測定した際、対電極130の表面は、接触面において、約0.005μm〜約1,000μm、または約0.005μm〜約500μmの粗さを有し得る。ASTM D7127−2013に従って測定した際、固体イオン伝導体120、220、320および/または420の表面は、接触面において、約0.01μm〜約100μmの粗さを有し得る。
他の実施形態において、固体イオン伝導体120、220、320および/または420の1つまたは複数の表面、ならびに対電極130、230、330および/または430の1つまたは複数の表面は、互いに接触し、それらの間に配置される1つまたは複数の接触面を生じ得る。ASTM D7127−2013に従って測定した際、対電極130の表面は、接触面において、約0.005μm〜約1,000μm、または約0.005μm〜約500μmの粗さを有し得る。ASTM D7127−2013に従って測定した際、固体イオン伝導体120、220、320および/または420の表面は、接触面において、約0.01μm〜約100μmの粗さを有し得る。
1つまたは複数の実施形態において、固体イオン伝導体120、220、320および/または420は、比較的高いイオン伝導度および比較的低い電子伝導度を有し、固体電解質として働き得る。固体イオン伝導体120、220、320および/または420のイオン伝導特性により、電極110、210、310および/または410と対電極130、230、330および/または430の間の標準電極電位差、ならびに対応する酸化還元反応に関連して、電極間に電位が生じる。固体電池セル100、200、300および/または400において、電極110、210、310および/もしくは410、ならびに/またはアノード104、204、304および/もしくは404は、負の電池端子となり得、対電極130、230、330および/もしくは430、ならびに/またはカソード102、202、302および/もしくは402は、正の電池端子となり得る。1つまたは複数の外部負荷が、電極110、210、310および/もしくは410(ならびに/またはアノード104、204、304および/もしくは404)、ならびに対電極130、230、330および/もしくは430(ならびに/またはカソード102、202、302および/もしくは402)に接続されると、電流は、外部負荷を流れ得る。
図13は、1つまたは複数の実施形態に係る、固体電池セル500を3個含む例示的な固体電池550の概略図を示す。図13中、固体電池550は、3個の固体電池セル500と共に示されるが、固体電池550は、任意の数の固体電池セル500を含み得る。例えば、固体電池550は、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12個〜約15、約18、約20、約24、約30、約40、約50個またはそれ以上の固体電池セル500を含み得る。いくつかの例において、固体電池550は、2〜約50個、2〜約30個、3〜約18個、または3〜12個の固体電池セル500を含み得る。
各固体電池セル500は、1つまたは複数の電極510、1つまたは複数の固体イオン伝導体520、1つまたは複数の第二の固体伝導体(図示せず)、および1つまたは複数の対電極530を含み得る。固体イオン伝導体520は、電極510と対電極530の間に、少なくとも部分的に配置され得る。固体電池550が第二の固体伝導体を含む場合、第二の固体伝導体は、固体イオン伝導体520と対電極530の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
1つまたは複数の実施形態において、図1〜図12に示されかつ本明細書に説明および記載される固体電池セル100、200、300および/または400のいずれかが、固体電池550に含有される固体電池セル500のいずれか1つ、または複数の固体電池セル500となり得る。固体電池セル100、200、300および/または400は、任意の数で、かつ任意の組み合わせまたは混合で存在し、固体電池550中に作製し得る。
各固体電池セル500は、1つまたは複数の電極510、1つまたは複数の固体イオン伝導体520、1つまたは複数の第二の固体伝導体(図示せず)、および1つまたは複数の対電極530を含み得る。固体イオン伝導体520は、電極510と対電極530の間に、少なくとも部分的に配置され得る。固体電池550が第二の固体伝導体を含む場合、第二の固体伝導体は、固体イオン伝導体520と対電極530の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
1つまたは複数の実施形態において、図1〜図12に示されかつ本明細書に説明および記載される固体電池セル100、200、300および/または400のいずれかが、固体電池550に含有される固体電池セル500のいずれか1つ、または複数の固体電池セル500となり得る。固体電池セル100、200、300および/または400は、任意の数で、かつ任意の組み合わせまたは混合で存在し、固体電池550中に作製し得る。
さらに図13に示されるように、固体電池550は、1つまたは複数のカソード552、および1つまたは複数のアノード554を含み得る。カソード552は、各対電極530の任意の部位に接続され得、かつ/または各対電極530と電気連絡し得、アノード554は、各電極510の任意の部位に接続され得、かつ/または各電極510と電気連絡し得る。固体電池セル100、200、300および/または400のいずれか1つまたは複数が固体電池550に含まれる場合、固体電池セル100、200、300および/または400の、1つまたは複数のカソード102、202、302および/または402、ならびに1つまたは複数のアノード104、204、304および/または404は、それぞれカソード552およびアノード554の任意の部位に接続され得、かつ/またはカソード552およびアノード554と電気連絡し得る。カソード552およびアノード554は、それぞれ独立して、本明細書に説明および記載される、1つもしくは複数のワイヤ、1つもしくは複数のバス、1つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
図14は、1つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体コイル型電池650の斜視図を示す。固体コイル型電池650は、部分的にまたは完全に、1つまたは複数のコア640を覆うか、または1つまたは複数のコア640に巻き付く、1つまたは複数の固体電池セル600を含み得る。図14に示されるように、固体電池セル600は、コア640に巻き付けられ、1つまたは複数のコイル605を形成または作製し得る。コア640は、導電性を有し得、かつ1つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料を含み得る。例示的な導電性材料は、銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金、鋼、鉄、それらの合金、もしくはそれらの任意の混合物を含む、1つもしくは複数の金属、グラファイト、1つもしくは複数の導電性ポリマー材料、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金、鋼、鉄、それらの合金、もしくはそれらの任意の混合物を含む、1つもしくは複数の金属、グラファイト、1つもしくは複数の導電性ポリマー材料、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
各固体電池セル600は、1つまたは複数の電極610、1つまたは複数の固体イオン伝導体620、1つまたは複数の第二の固体伝導体(図示せず)、および1つまたは複数の対電極630を含み得る。固体イオン伝導体620は、電極610と対電極630の間に、少なくとも部分的に配置され得る。固体電池650が第二の固体伝導体を含む場合、第二の固体伝導体は、固体イオン伝導体620と対電極630の間に、少なくとも部分的に配置され得る。1つまたは複数の実施形態において、図1〜図12に示されかつ本明細書に説明および記載される固体電池セル100、200、300および/または400のいずれかが、固体コイル型電池650に含有される固体電池セル600のいずれかとなり得る。固体コイル型電池650は、1つまたは複数のカソード602、および1つまたは複数のアノード604を含み得る。カソード602は、コア640および/もしくは対電極630の任意の部位に接続され得、かつ/またはコア640および/もしくは対電極630と電気連絡し得、アノード604は、各電極610の任意の部位に接続され得、かつ/または各電極610と電気連絡し得る。カソード602およびアノード602は、それぞれ独立して、本明細書に説明および記載される、1つもしくは複数のワイヤ、1つもしくは複数のバス、1つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
1つまたは複数の実施形態において、固体コイル型電池650は、コア640を覆うか、またはコア640に巻き付く固体電池セル600の、2つ以上のコイル605、例えば複数のコイル605を含み得る。固体コイル型電池650は、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12個〜約15、約18、約20、約24、約30、約40、約50、約75、約90、約100個またはそれ以上の、コア640に巻き付く固体電池セル600のコイル605を含み得る。例えば、固体コイル型電池650は、3個〜約100個のコイルを含み得る。
1つまたは複数の実施形態において、固体コイル型電池650は、コア640を覆うか、またはコア640に巻き付く固体電池セル600の、2つ以上のコイル605、例えば複数のコイル605を含み得る。固体コイル型電池650は、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12個〜約15、約18、約20、約24、約30、約40、約50、約75、約90、約100個またはそれ以上の、コア640に巻き付く固体電池セル600のコイル605を含み得る。例えば、固体コイル型電池650は、3個〜約100個のコイルを含み得る。
図15は、1つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体ディスク型電池セル700の平面図を示す。図16は、図15中の16−16線に沿った固体ディスク型電池セル700の断面図を示す。固体ディスク型電池セル700は、1つまたは複数の電極710、1つまたは複数の固体イオン伝導体720、1つまたは複数の第二の固体伝導体(図示せず)、および1つまたは複数の対電極730を含み得る。固体イオン伝導体720は、電極710と対電極730の間に、少なくとも部分的に配置され得る。固体イオン伝導体720は、連続的にまたは非連続的に、電極710の一部分または複数部分上に配置され得る。固体電池750が第二の固体伝導体を含む場合、第二の固体伝導体は、固体イオン伝導体720と対電極730の間に、少なくとも部分的に配置され得る。1つまたは複数のカソード702は、対電極730の任意の部位に接続され得、かつ/または対電極730と電気連絡し得、1つまたは複数のアノード704は、電極710の任意の部位に接続され得、かつ/または電極710と電気連絡し得る。カソード702およびアノード704は、それぞれ独立して、本明細書に説明および記載される、1つもしくは複数のワイヤ、1つもしくは複数のバス、1つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
いくつかの実施形態において、固体イオン伝導体720は、電極710の1つまたは複数の第一部分上に配置または形成され得るが、電極710の1つまたは複数の第二部分は、固体イオン伝導体720を伴わなくてもよい。例えば、図15および図16に示されるように、固体イオン伝導体720は、電極710の下面、側面または端面、および上面の一部分上に配置され得、電極710の上面の残余部分は、固体イオン伝導体720を伴わなくてもよい。対電極730も、固体イオン伝導体720の1つまたは複数の第一部分上に配置または形成され得るが、固体イオン伝導体720の1つまたは複数の第二部分は、対電極730を伴わなくてもよい。例えば、対電極730は、固体イオン伝導体720の、下面、側面または端面、および上面の一部分上に配置され得、固体イオン伝導体720の上面の残余部分は、対電極730を伴わなくてもよい。
電極710は、1つもしくは複数のマグネシウム含有材料であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体720は、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極730は、1つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに1つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。1つまたは複数の実施形態において、電極710は、電極110、210、310、および/または410に関して先に説明および記載されたマグネシウム含有材料と同一のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体720は、固体イオン伝導体120、220、320および/または420に関して先に説明および記載された、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または固体イオン伝導体120、220、320および/または420に関して先に説明および記載された、1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極730は、1つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに対電極130、230、330および/または430に関して先に説明および記載された、1つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または対電極130、230、330および/または430に関して先に説明および記載された、1つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。いくつかの例において、電極710に含有されるマグネシウム含有材料は、少なくとも90原子%のマグネシウムであり得るか、または少なくとも90原子%のマグネシウムを含み得、固体イオン伝導体720に含有されるイオン伝導性材料は、1つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、対電極730に含有される導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得、対電極730に含有されるイオン伝導性物質は、1つもしくは複数の水和物であり得るか、または1つもしくは複数の水和物を含み得る。1つまたは複数の例において、電極710および固体イオン伝導体720を作製するために使用されるマグネシウム含有基材は、1つもしくは複数のマグネシウム含有ディスク、または1つもしくは複数のマグネシウム含有フィルムであり得る。
固体ディスク型電池セル700の直径(D3)は、約2mm、約5mmまたは約10mm〜約5cm、約50cmまたは約100cmであり得る。例えば、固体ディスク型電池セル700の直径(D3)は、約2mm〜約100cm、約2mm〜約40cm、または約5mm〜約10cmであり得る。固体ディスク型電池セル700の幅(W3)は、約0.1mm、約1mmまたは約5mm〜約1cm、約5cm、約10cmまたは約50cmであり得る。例えば、固体ディスク型電池セル700の幅(W3)は、約0.1mm〜約50cm、約0.1mm〜約5cm、または約0.5mm〜約1cmであり得る。
図17は、1つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体コンテナ型電池セル800の断面図を示す。図18は、図17中の18−18線に沿った固体コンテナ型電池セル800の断面図を示し、図19は、図17中の19−19線に沿った固体コンテナ型電池セル800の断面図を示す。固体コンテナ型電池セル800は、1つまたは複数の電極810、1つまたは複数の固体イオン伝導体820、1つまたは複数の第二の固体伝導体(図示せず)、および1つまたは複数の対電極830を含み得る。固体イオン伝導体820は、電極810と対電極830の間に、少なくとも部分的に配置され得る。固体イオン伝導体820は、連続的にまたは非連続的に、電極810の一部分または複数部分上に配置され得る。固体電池850が第二の固体伝導体を含む場合、第二の固体伝導体は、固体イオン伝導体820と対電極830の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
コンテナ型電池800は、電極810によって少なくとも部分的に画成されるか、電極810内に少なくとも部分的に含有されるか、または電極810によって少なくとも部分的に画成される、1つまたは複数のキャビティ840を含み得る。1例において、電極810は、円筒形状を有し得、キャビティ840は、電極810内に形成される、より小さな円筒形状を有し得る。コンテナ型電池800は、1つまたは複数のカソード802、および1つまたは複数のアノード804も含み得る。カソード802は、対電極830の任意の部位に接続され得、かつ/または対電極830と電気連絡し得、アノード804は、電極810の任意の部位に接続され得、かつ/または電極810と電気連絡し得る。カソード802およびアノード804は、それぞれ独立して、本明細書に説明および記載される、1つもしくは複数のワイヤ、1つもしくは複数のバス、1つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
いくつかの実施形態において、固体イオン伝導体820は、電極810の1つまたは複数の第一部分上に配置または形成され得るが、電極810の、1つまたは複数の第二部分は、固体イオン伝導体820を伴わなくてもよい。例えば、図17〜図19に示されるように、固体イオン伝導体820は、電極810の外面の一部分上に配置され得、電極810の外面の残余部分および内面は、固体イオン伝導体820を伴わなくてもよい。対電極830も、固体イオン伝導体820の1つまたは複数の第一部分上に配置または形成され得るが、固体イオン伝導体820の、1つまたは複数の第二部分は、対電極830を伴わなくてもよい。例えば、対電極830は、固体イオン伝導体820の外面の一部分上に配置され得、固体イオン伝導体820の外面の残余部分は、対電極830を伴わなくてもよい。
いくつかの実施形態において、固体イオン伝導体820は、電極810の1つまたは複数の第一部分上に配置または形成され得るが、電極810の、1つまたは複数の第二部分は、固体イオン伝導体820を伴わなくてもよい。例えば、図17〜図19に示されるように、固体イオン伝導体820は、電極810の外面の一部分上に配置され得、電極810の外面の残余部分および内面は、固体イオン伝導体820を伴わなくてもよい。対電極830も、固体イオン伝導体820の1つまたは複数の第一部分上に配置または形成され得るが、固体イオン伝導体820の、1つまたは複数の第二部分は、対電極830を伴わなくてもよい。例えば、対電極830は、固体イオン伝導体820の外面の一部分上に配置され得、固体イオン伝導体820の外面の残余部分は、対電極830を伴わなくてもよい。
コンテナ型電池800の長さ(L5)は、約3mm、約10mmまたは約20mm〜約3cm、約10cmまたは約200cmであり得る。例えば、コンテナ型電池800の長さ(L5)は、約3mm〜約200cm、約3mm〜約10cm、または約3mm〜約3cmであり得る。キャビティ840の長さ(L6)は、約3mm、約8mmまたは約18mm〜約3cm、約10cmまたは約200cmであり得る。例えば、キャビティ840の長さ(L6)は、約3mm〜約200cm、約3mm〜約10cm、または約3mm〜約3cmであり得る。
コンテナ型電池800の直径(D4)は、約1mm、約2mm、約4mmまたは約8mm〜約2cm、約4cmまたは約100cmであり得る。例えば、コンテナ型電池800の直径(D4)は、約1mm〜約100cm、約1mm〜約10cm、または約1mm〜約2cmであり得る。キャビティ840の直径(D5)は、約1mm、約4mmまたは約8mm〜約2cm、約4cmまたは約100cmであり得る。例えば、キャビティ840の直径(D5)は、約1mm〜約100cm、約1mm〜約10cm、または約1mm〜約2cmであり得る。
コンテナ型電池800の直径(D4)は、約1mm、約2mm、約4mmまたは約8mm〜約2cm、約4cmまたは約100cmであり得る。例えば、コンテナ型電池800の直径(D4)は、約1mm〜約100cm、約1mm〜約10cm、または約1mm〜約2cmであり得る。キャビティ840の直径(D5)は、約1mm、約4mmまたは約8mm〜約2cm、約4cmまたは約100cmであり得る。例えば、キャビティ840の直径(D5)は、約1mm〜約100cm、約1mm〜約10cm、または約1mm〜約2cmであり得る。
図20は、1つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体コンテナ型電池セル900の断面図を示す。図21は、図20中の21−21線に沿った固体コンテナ型電池セル900の断面図を示し、図22は、図20中の22−22線に沿った固体コンテナ型電池セル900の断面図を示す。固体コンテナ型電池セル900は、1つまたは複数の電極910、1つまたは複数の固体イオン伝導体920、1つまたは複数の第二の固体伝導体(図示せず)、および1つまたは複数の対電極930を含み得る。固体イオン伝導体920は、電極910と対電極930の間に、少なくとも部分的に配置され得る。固体イオン伝導体920は、連続的にまたは非連続的に、電極910の一部分もしくは複数部分上に配置され得る。固体電池950が第二の固体伝導体を含む場合、第二の固体伝導体は、固体イオン伝導体920と対電極930の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
コンテナ型電池900は、対電極930によって少なくとも部分的に画成されるか、対電極930内に少なくとも部分的に含有されるか、または対電極930によって少なくとも部分的に画成される、1つまたは複数のキャビティ940を含み得る。1例において、対電極930は、円筒形状を有し得、キャビティ940は、対電極930内に形成される、より小さな円筒形状を有し得る。コンテナ型電池900は、1つまたは複数のカソード902、および1つまたは複数のアノード904も含み得る。カソード902は、対電極930の任意の部位に接続され得、かつ/または対電極930と電気連絡し得、アノード904は、電極910の任意の部位に接続され得、かつ/または電極910と電気連絡し得る。カソード902およびアノード904は、それぞれ独立して、本明細書に説明および記載される、1つもしくは複数のワイヤ、1つもしくは複数のバス、1つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
いくつかの実施形態において、固体イオン伝導体920は、電極910の1つまたは複数の第一部分上に配置または形成され得るが、電極910の1つまたは複数の第二部分は、固体イオン伝導体920を伴わなくてもよい。例えば、図20〜図22に示されるように、固体イオン伝導体920は、電極910の内面の第一部分上に配置され得、電極910の内面の残余部分または第二部分、および外面は、固体イオン伝導体920を伴わなくてもよい。対電極930も、固体イオン伝導体920の1つまたは複数の第一部分上に配置または形成され得るが、固体イオン伝導体920の1つまたは複数の第二部分は、対電極930を伴わなくてもよい。例えば、対電極930は、固体イオン伝導体920の内面の一部分上に配置され得、固体イオン伝導体920の内面の残余部分は、対電極930を伴わなくてもよい。
コンテナ型電池900の長さ(L7)は、約3mm、約10mmまたは約20mm〜約3cm、約10cmまたは約200cmであり得る。例えば、コンテナ型電池900の長さ(L7)は、約3mm〜約200cm、約3mm〜約10cm、または約3mm〜約3cmであり得る。キャビティ940の長さ(L8)は、約3mm、約8mmまたは約18mm〜約3cm、約10cmまたは約200cmであり得る。例えば、キャビティ940の長さ(L8)は、約3mm〜約200cm、約3mm〜約10cm、または約3mm〜約3cmであり得る。
コンテナ型電池900の直径(D6)は、約1mm、約2mm、約4mmまたは約8mm〜約2cm、約4cmまたは約100cmであり得る。例えば、コンテナ型電池900の直径(D6)は、約1mm〜約100cm、約1mm〜約10cm、または約1mm〜約2cmであり得る。キャビティ940の直径(D7)は、約1mm、約4mmまたは約8mm〜約2cm、約4cmまたは約100cmであり得る。例えば、キャビティ940の直径(D7)は、約1mm〜約100cm、約1mm〜約10cm、または約1mm〜約2cmであり得る。
コンテナ型電池900の直径(D6)は、約1mm、約2mm、約4mmまたは約8mm〜約2cm、約4cmまたは約100cmであり得る。例えば、コンテナ型電池900の直径(D6)は、約1mm〜約100cm、約1mm〜約10cm、または約1mm〜約2cmであり得る。キャビティ940の直径(D7)は、約1mm、約4mmまたは約8mm〜約2cm、約4cmまたは約100cmであり得る。例えば、キャビティ940の直径(D7)は、約1mm〜約100cm、約1mm〜約10cm、または約1mm〜約2cmであり得る。
電極810、および/または910は、1つもしくは複数のマグネシウム含有材料であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体820および/または920は、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極830および/または930は、1つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに1つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。1つまたは複数の実施形態において、電極810および/または910は、電極110、210、310および/または410に関して先に説明および記載されたマグネシウム含有材料と同一のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体820および/または920は、固体イオン伝導体120、220、320および/もしくは420に関して先に説明および記載された、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または固体イオン伝導体120、220、320および/もしくは420に関して先に説明および記載された、1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極830および/または930は、1つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに対電極130、230、330および/もしくは430に関して先に説明および記載された、1つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または対電極130、230、330および/もしくは430に関して先に説明および記載された、1つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。いくつかの例において、電極810および/または910に含有されるマグネシウム含有材料は、少なくとも90原子%のマグネシウムであり得るか、または少なくとも90原子%のマグネシウムを含み得、固体イオン伝導体820および/または920に含有されるイオン伝導性材料は、1つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、対電極830および/または930に含有される導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得、対電極830および/または930に含有されるイオン伝導性物質は、1つもしくは複数の水和物であり得るか、または1つもしくは複数の水和物を含み得る。
電極810および/または910、ならびに固体イオン伝導体820および/または920を作製するために使用されるマグネシウム含有基材は、1つもしくは複数の、マグネシウム含有コンテナまたはマグネシウム含有ベッセルであり得る。他の例において、電極810および/または910、ならびに固体イオン伝導体820および/または920を作製するために使用されるマグネシウム含有基材は、1つもしくは複数のパイプ、または1つもしくは複数のコンジットであり得、1つもしくは複数のパイプ、または1つもしくは複数のコンジットは、1つもしくは複数のエンドキャップ、または1つもしくは複数のプラグによって、一端が覆われ得るか、または閉鎖され得る。
いくつかの実施形態において、コンテナ型電池800は、電極810によって少なくとも部分的に画成される、1つまたは複数のキャビティ840を含み得、コンテナ型電池900は、対電極930によって少なくとも部分的に画成される、1つまたは複数のキャビティ940を含み得る。コンテナ型電池800および/または900は、1つまたは複数の物質を、キャビティ840および/または940内に格納または含有することができ、かつ所定の時間に、キャビティ840および/または940から当該物質を放出または排出することができる。キャビティ840および/または940内に含有され得る例示的な物質は、1つもしくは複数の、薬学的活性物質、医薬組成物、栄養補助組成物、食品、染料、香料、化粧品組成物、洗浄剤、除草剤、殺虫剤、推進薬、爆薬、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または1つもしくは複数の、薬学的活性物質、医薬組成物、栄養補助組成物、食品、染料、香料、化粧品組成物、洗浄剤、除草剤、殺虫剤、推進薬、爆薬、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、コンテナ型電池800は、電極810によって少なくとも部分的に画成される、1つまたは複数のキャビティ840を含み得、コンテナ型電池900は、対電極930によって少なくとも部分的に画成される、1つまたは複数のキャビティ940を含み得る。コンテナ型電池800および/または900は、1つまたは複数の物質を、キャビティ840および/または940内に格納または含有することができ、かつ所定の時間に、キャビティ840および/または940から当該物質を放出または排出することができる。キャビティ840および/または940内に含有され得る例示的な物質は、1つもしくは複数の、薬学的活性物質、医薬組成物、栄養補助組成物、食品、染料、香料、化粧品組成物、洗浄剤、除草剤、殺虫剤、推進薬、爆薬、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または1つもしくは複数の、薬学的活性物質、医薬組成物、栄養補助組成物、食品、染料、香料、化粧品組成物、洗浄剤、除草剤、殺虫剤、推進薬、爆薬、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
他の実施形態において、コンテナ型電池800および/または900は、1つまたは複数の検出器、1つまたは複数のセンサ、1つまたは複数の回路基板、1つまたは複数のプロセッサ、1つまたは複数の信号受信機および/もしくは送信機または通信受信機および/もしくは送信機、またはそれらの任意の組み合わせを、キャビティ840および/または940内に格納または含有することができる。コンテナ型電池800および/または900は、キャビティ840および/または940を所定の時間に開放および暴露させるよう構成され得、かつキャビティ840および/または940内に1つまたは複数の物質を受け入れるよう構成され得る。そこに含有される検出器またはセンサは、1つまたは複数の物質に暴露され得、コンテナ型電池800および/または900から信号を発することができる。
図23は、1つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体電池1000の斜視図を示す。図24は、図23中の24−24線に沿った固体電池1000の断面図を示し、図25は、図23中の25−25線に沿った固体電池1000の断面図を示す。固体電池1000は、1つまたは複数の電極1010、1つまたは複数の固体イオン伝導体1020、1つまたは複数の対電極1030、1つまたは複数の集電体1040、1つまたは複数の液体保持ライナ1050、および1つまたは複数の筐体1060を含み得る。固体イオン伝導体1020は、電極1010と対電極1030の間に、少なくとも部分的に配置され得る。例えば、固体イオン伝導体1020は、電極1010上に、少なくとも部分的に電極1010を覆うよう配置され得、対電極1030は、固体イオン伝導体1020上に配置され得る。集電体1040は、対電極1030上に、少なくとも部分的に対電極1030を覆い、かつ対電極1030と電気連絡するよう配置され得る。液体保持ライナ1050は、集電体1040上に、少なくとも部分的に集電体1040を覆うよう配置され得、筐体1060は、液体保持ライナ1050上に、少なくとも部分的に液体保持ライナ1050を覆うよう配置され得る。
図24に示されるように、固体電池1000は、1つまたは複数のカソード1002、および1つまたは複数のアノード1004も含み得る。カソード1002は、集電体1040および/もしくは対電極1030の任意の部位に接続され得、かつ/または集電体1040および/もしくは対電極1030と電気連絡し得、アノード1004は、電極1010の任意の部位に接続され得、かつ/または電極1010と電気連絡し得る。カソード1002およびアノード1004は、それぞれ独立して、本明細書に説明および記載される、1つもしくは複数のワイヤ、1つもしくは複数のバス、1つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
固体電池1000は、1つまたは複数の電気絶縁体1055も含み得る。電気絶縁体1055は、間に少なくとも部分的に配置され得、かつ電極1010および/または固体イオン伝導体1020を、集電体1040から電気的に隔離する。電気絶縁体1055は、1つまたは複数の電気絶縁材料を含み得、電気絶縁材料は、例えば、1つもしくは複数の、熱収縮材料、防液材料を含有する包装繊維、防液材料を含有する包装紙、またはそれらの任意の組み合わせなどであるが、これらに限定されない。
固体電池1000は、1つまたは複数の電気絶縁体1055も含み得る。電気絶縁体1055は、間に少なくとも部分的に配置され得、かつ電極1010および/または固体イオン伝導体1020を、集電体1040から電気的に隔離する。電気絶縁体1055は、1つまたは複数の電気絶縁材料を含み得、電気絶縁材料は、例えば、1つもしくは複数の、熱収縮材料、防液材料を含有する包装繊維、防液材料を含有する包装紙、またはそれらの任意の組み合わせなどであるが、これらに限定されない。
電極1010は、1つもしくは複数のマグネシウム含有材料であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体1020は、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極1030は、1つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに1つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または1つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。1つまたは複数の実施形態において、電極1010は、電極110、210、310および/または410に関して先に説明および記載されたマグネシウム含有材料と同一のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体1020は、固体イオン伝導体120、220、320および/もしくは420に関して先に説明および記載された、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または固体イオン伝導体120、220、320および/もしくは420に関して先に説明および記載された、1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極1030は、1つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または1つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに対電極130、230、330および/もしくは430に関して先に説明および記載された、1つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または対電極130、230、330および/もしくは430に関して先に説明および記載された、1つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。いくつかの例において、電極1010に含有されるマグネシウム含有材料は、少なくとも90原子%のマグネシウムであり得るか、または少なくとも90原子%のマグネシウムを含み得、固体イオン伝導体1020に含有されるイオン伝導性材料は、1つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または1つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、対電極1030に含有される導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得、対電極1030に含有されるイオン伝導性物質は、1つもしくは複数の水和物であり得るか、または1つもしくは複数の水和物を含み得る。
集電体1040は、対電極1030に接続され得、かつ対電極1030と電気連絡し得る。集電体1040は、1つまたは複数の金属を含み得る。集電体1040に含有される例示的な金属は、銅、銀、金、ニッケル、アルミニウム、鉄、クロム、鋼、ステンレス鋼、黄銅、青銅、それらの合金、もしくはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または銅、銀、金、ニッケル、アルミニウム、鉄、クロム、鋼、ステンレス鋼、黄銅、青銅、それらの合金、もしくはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。集電体1040は、1つもしくは複数の、導電性メッシュ、導電性テープ、導電性繊維、導電紙、またはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。例えば、集電体1040は、銅含有メッシュ、黄銅含有メッシュ、鋼含有メッシュ、アルミニウム含有メッシュ、他の金属を含有するメッシュ、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。他の例において、集電体1040は、銅含有テープ、アルミニウム含有テープ、銅もしくはニッケルを含む金属被覆ポリエステル導電性繊維、導電性カーボン紙、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態において、集電体1040と対電極1030の間に少なくとも部分的に配置される、1つまたは複数の導電性接着剤によって、集電体1040は、対電極1030に接着され得る。他の実施形態において、集電体1040および対電極1030を、共に圧縮または圧迫することによって生じる接着力によって、集電体1040は、対電極1030に接着され得る。
図24、および図25に示されるように、筐体1060は、電極1010、固体イオン伝導体1020、対電極1030、集電体1040および液体保持ライナ1050を、少なくとも部分的に、包囲するか、覆うか、または包含し得る。筐体1060は、1つまたは複数の電気絶縁材料を含み得る。筐体1060に含有される例示的な電気絶縁材料は、1つもしくは複数の、熱収縮チュービング、熱収縮ラップ、サーマルラミネートホイル、プレッシャーラミネートホイル、防液材料を含有する包装繊維、防液材料を含有する包装紙、またはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または1つもしくは複数の、熱収縮チュービング、熱収縮ラップ、サーマルラミネートホイル、プレッシャーラミネートホイル、防液材料を含有する包装繊維、防液材料を含有する包装紙、またはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。
いくつかの例において、固体電池セル100、200、300、400および/または700、ならびに固体電池1000は、約0.01mm〜1mm未満の厚さを有し得、かつ約0.1cm2〜5cm2未満の、長さ掛ける幅の表面積を有し得る。いくつかの例において、固体電池セル100、200、300、400および/または700ならびに固体電池1000は、約0.01mm〜0.5mm未満の厚さを有し得、かつ約0.1cm2〜1cm2未満の、長さ掛ける幅の表面積を有し得る。
いくつかの例において、固体電池セル100、200、300、400および/または700、ならびに固体電池1000は、約0.01mm〜1mm未満の厚さを有し得、かつ約0.1cm2〜5cm2未満の、長さ掛ける幅の表面積を有し得る。いくつかの例において、固体電池セル100、200、300、400および/または700ならびに固体電池1000は、約0.01mm〜0.5mm未満の厚さを有し得、かつ約0.1cm2〜1cm2未満の、長さ掛ける幅の表面積を有し得る。
固体電池セル100、200、300、400および/または700、ならびに固体電池550、650、800、900および/または1000は、約0.5V、約0.8V、約1V、約1.2Vまたは約1.4V〜約1.5V、約1.8V、約2V、約2.2V、約2.5V、約2.8V、約3V、約3.2Vまたはそれ以上の電圧を生じさせるか、または生成することができる。例えば、固体電池セル100、200、300、400および/または700、ならびに固体電池550、650、800、900および/または1000は、約0.5V〜約3.2V、約0.8V〜約2.7V、約1V〜約2.2V、1Vより大きく2.2V未満、約1.2V〜約2.2V、または約1.4V〜約1.9Vの電圧を生じさせるか、または生成することができる。1つまたは複数の実施形態において、印刷回路基板(PCB:printed circuit board)は、本明細書に説明および記載される、固体電池セル100、200、300、400および/または700、ならびに固体電池550、650、800、900および/または1000を、1つまたは複数含み得る。
1つまたは複数の実施形態において、固体電池セルの製造方法は、マグネシウム含有基材、試薬溶液およびグラファイトを混合し、混合物を作製する工程を含み得、ここでマグネシウム含有基材は、少なくとも90原子%のマグネシウムであり得るか、または少なくとも90原子%のマグネシウムを含み得る。方法は、混合物中のマグネシウム含有基材の一部分と試薬溶液を反応させ、電極上に配置される固体イオン伝導体を作製し、かつ固体イオン伝導体上に配置される対電極を作製する工程を含み得る。固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材の反応部から生じる、1つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、またはマグネシウム含有基材の反応部から生じる、1つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得る。電極は、マグネシウム含有基材の未反応部を含み得、対電極は、混合物から生じるグラファイトの少なくとも一部分を含み得る。固体イオン伝導体は、電極と対電極の間に、少なくとも部分的に配置され得る。対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約1μm〜1mm未満の厚さを有し得る。
他の実施形態において、固体電池セルの製造方法は、マグネシウム含有基材および試薬溶液を混合し、混合物を作製する工程を含み得、ここでマグネシウム含有基材は、少なくとも90原子%のマグネシウムであり得るか、または少なくとも90原子%のマグネシウムを含み得る。方法は、混合物中のマグネシウム含有基材の一部分と試薬溶液を反応させ、電極上に配置される固体イオン伝導体を作製する工程を含み得、ここで固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材の反応部から生じるイオン伝導性材料を含み、電極は、マグネシウム含有基材の未反応部を含む。方法は、導電性材料を含み得る対電極を形成する工程を含み得、ここで固体イオン伝導体は、電極と対電極の間に、少なくとも部分的に配置され得、対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約1μm〜1mm未満の厚さを有し得る。電極は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含み得、イオン伝導性材料は、マグネシウム化合物であり得るか、またはマグネシウム化合物を含み得る。マグネシウム含有基材は、ワイヤ、ロッド、ホイル、シート、プレート、フィルム、ディスク、ストリップ、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、プラグ、もしくはそれらの任意の組み合わせであり得るか、またはワイヤ、ロッド、ホイル、シート、プレート、フィルム、ディスク、ストリップ、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、プラグ、もしくはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
方法は、マグネシウム含有基材の一部分と試薬溶液を反応させてイオン伝導性材料を作製する際、試薬溶液を通してマグネシウム含有基材に電流を流す工程も含み得る。試薬溶液は、1つまたは複数の電解質を含み得る。マグネシウム含有基材は、試薬溶液と接触する電源の他の端子を基準とする電源の電気端子、つまり直流(DC)または交流(AC)の負電流または正電流のいずれかに接続され得る。電流は、端子間ならびに試薬溶液およびマグネシウム含有基材中を通過し得るかまたは流れ得る。例えば、電流は、DCであり得、所望の電圧で、所望の期間、試薬溶液およびマグネシウム含有基材を流れ得るまたは通過し得る。例えば、電流は、約5秒、約10秒または約15秒〜約1分、約2分または約5分間、約1V、約1.5V、約2V、約3V、約4Vまたは約5V〜約6V、約7V、約8V、約9V、約10V、約12Vまたは約15Vの電圧を有し得る。
方法は、グラファイト、および1つまたは複数の物質を混合し、グラファイトおよび物質を含有する混合物を作製する工程も含み得る。いくつかの例において、混合物は、グラファイト、および1つまたは複数の接着剤を含み得る。他の例において、混合物は、グラファイト、ならびに1つまたは複数のイオン性化合物、および/または1つまたは複数の塩を含み得る。イオン性化合物、または塩は、1つもしくは複数の陽イオン、1つもしくは複数の陰イオン、1つもしくは複数の水和物、またはそれらの任意の混合物を含み得る。陽イオンは、銅、鉄、亜鉛、錫、アルミニウム、マンガン、チタン、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、ベリリウム、セリウムの陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または銅、鉄、亜鉛、錫、アルミニウム、マンガン、チタン、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、ベリリウム、セリウムの陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。例えば、陽イオンは、Cu+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Sn2+、Sn4+、Al3+、Mn2+、Mn4+、Ti3+、Ti4+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+、V2+、V4+、V5+、Be2+、Ce4+、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、またはCu+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Sn2+、Sn4+、Al3+、Mn2+、Mn4+、Ti3+、Ti4+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+、V2+、V4+、V5+、Be2+、Ce4+、もしくはそれらの任意の混合物を含み得る。陰イオンは、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
方法は、グラファイトおよび物質を含有する混合物を、固体イオン伝導体の少なくとも一部分に塗布し、対電極を形成する工程を含み得る。方法は、グラファイトおよび物質を含有する混合物を、60℃を超える温度、約100℃、約150℃または約200℃〜約250℃、約300℃、約350℃、約375℃または400℃未満の温度まで加熱し、対電極を形成する工程も含み得る。物質は、1つもしくは複数の接着剤であり得るか、または1つもしくは複数の接着剤を含み得るが、これに限定されない。例示的な接着剤は、1つもしくは複数のポリマー材料であり得るか、または1つもしくは複数のポリマー材料を含み得るが、これに限定されず、ここでポリマー材料は、ポリ(アクリル酸)、ポリアクリラート、ポリ(メチルアクリラート)、ポリ(ビニルアセタート)、それらのアルキル誘導体、それらの共重合体、それらの塩、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、またはポリ(アクリル酸)、ポリアクリラート、ポリ(メチルアクリラート)、ポリ(ビニルアセタート)、それらのアルキル誘導体、それらの共重合体、それらの塩、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。接着剤は、複数の粒子、および1種または複数種の溶媒を含み得る。いくつかの例において、複数の粒子は、ポリマー材料であり得るか、またはポリマー材料を含み得、かつ複数の粒子は、1μm未満の平均粒径を有し得る。
方法は、マグネシウム含有基材と試薬溶液を混合する前に、マグネシウム含有基材の未反応部の少なくとも一部分上に、マスクを形成する工程も含み得る。試薬溶液は、酸化銅、酸化鉄、酸化マンガン、酸化錫、酸化バナジウム、酸化セリウム、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム、塩化アンモニウム、塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化セシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸銅、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸アルミニウムカリウム、塩化コバルト、酢酸マグネシウム、シアン化鉄、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウム、水酸化アルミニウム、水酸化アンモニウム、水酸化ケイ酸マグネシウムアルミニウムカルシウムナトリウム、塩化水素、硫酸水素、リン酸水素、それらの水和物、それらの異性体、またはそれらの任意の組み合わせ、もしくは混合物を含み得るが、これらに限定されない。
方法は、対電極を形成する前に、1つまたは複数の含水物を含有する、1つまたは複数の層を固体イオン伝導体上に形成する工程も含み得る。含水物を含有する層は、固体イオン伝導体と対電極の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
方法は、対電極を形成する前に、1つまたは複数の含水物を含有する、1つまたは複数の層を固体イオン伝導体上に形成する工程も含み得る。含水物を含有する層は、固体イオン伝導体と対電極の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
マグネシウム含有基材は、1つまたは複数のコンテナ内で、試薬溶液に浸されるか、試薬溶液に暴露されるか、または試薬溶液と混合される。マグネシウム含有基材は、ワイヤ、ロッド、シート、ストリップ、フィルム、ディスク、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、もしくはプラグであり得るか、またはワイヤ、ロッド、シート、ストリップ、フィルム、ディスク、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、もしくはプラグを含み得るが、これらに限定されず、かつ1つまたは複数のマスクを含み得るか、またはマスクを伴わなくてもよい。溶液は、水を含み得、かつ1つまたは複数の他の溶媒を含み得る。例示的な溶媒は、水、1つもしくは複数のアルコール、1つもしくは複数のエーテル、1つもしくは複数の他の種の有機溶媒、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または水、1つもしくは複数のアルコール、1つもしくは複数のエーテル、1つもしくは複数の他の種の有機溶媒、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。試薬溶液は、マグネシウムと反応する、1つまたは複数の前駆体を含み得る。例えば、多様な金属陽イオンを有する、1つまたは複数の固体イオン伝導体層を作製するために、試薬溶液は、異なる金属陽イオンを含む化合物の混合物を含み得る。
試薬溶液は、1つもしくは複数の酸、1つもしくは複数過酸化物、またはそれらの混合物を含み得る。例示的な酸および過酸化物は、酢酸、アクリル酸、塩酸、過酸化水素、リン酸、硫酸、それらの塩、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または酢酸、アクリル酸、塩酸、過酸化水素、リン酸、硫酸、それらの塩、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。試薬溶液は、水100g当たり約0.01g、約0.1gまたは約1g〜約10g、約100gまたは約1,000gの量で酸を含み得、水100g当たり約0.1g、約1gまたは約5g〜約10g、約20gまたは約50gの量で過酸化物を含み得る。
試薬溶液は、1つまたは複数の塩基を含み得るが、これに限定されない。例示的な塩基は、水酸化アンモニウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または水酸化アンモニウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。試薬溶液は、水100g当たり約0.01g、約0.1gまたは約1g〜約10g、約50gまたは約100gの量で塩基を含み得る。
試薬溶液は、1つまたは複数の塩基を含み得るが、これに限定されない。例示的な塩基は、水酸化アンモニウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または水酸化アンモニウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。試薬溶液は、水100g当たり約0.01g、約0.1gまたは約1g〜約10g、約50gまたは約100gの量で塩基を含み得る。
試薬溶液は、1つもしくは複数のイオン性化合物、および/または1つもしくは複数の塩を含み得るが、これらに限定されない。例示的なイオン性化合物および塩は、1つもしくは複数の過塩素酸塩、1つもしくは複数の硫酸塩、1つもしくは複数の塩化物、過マンガン酸カリウム(KMnO4)、クエン酸マグネシウム(C6H6MgO7)、ステアリン酸マグネシウム(Mg(C18H35O2)2)、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。例示的な過塩素酸塩は、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または過塩素酸アンモニウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。例示的な硫酸塩は、硫酸アンモニウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸銅、硫酸アルミニウムカリウム(KAl(SO4)2)もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または硫酸アンモニウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸銅、硫酸アルミニウムカリウム(KAl(SO4)2)、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。例示的な塩化物は、塩化アルミニウム、塩化セシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または塩化アルミニウム、塩化セシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。試薬溶液は、各イオン性化合物または塩を、独立して、水100g当たり約0.01g、約0.1gまたは約1g〜約10g、約50g、約100gまたは約500gの量で含み得る。
試薬溶液は、1つもしくは複数の金属酸化物、1つもしくは複数の金属シアン化物、またはそれらの混合物も含み得るが、これらに限定されない。例示的な金属酸化物および金属シアン化物は、ケイ酸アルミニウム(Al2SiO5)、酸化セリウム、酸化銅、酸化鉄、酸化マンガン、酸化錫、シアン化鉄(例えば、Fe7(CN)18)、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、またはケイ酸アルミニウム(Al2SiO5)、酸化セリウム、酸化銅、酸化鉄、酸化マンガン、酸化錫、シアン化鉄(例えば、Fe7(CN)18)、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。試薬溶液は、水100g当たり約0.01g、約0.1gまたは約1g〜約10g、約50g、約100gまたは約500gの量で金属酸化物を含み得、水100g当たり約0.01g、約0.1gまたは約1g〜約10g、約50g、約100gまたは約500gの量で金属シアン化物を含み得る。
1つまたは複数の試薬、およびマグネシウム含有基材は、互いに反応し、固体イオン伝導体および電極を作製し得る。固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材の少なくとも一部分を変換し、残存するマグネシウム含有基材上に配置される、1つまたは複数のマグネシウム化合物を含有するイオン伝導性材料を作製することによって、電極上に直接形成され得る。固体イオン伝導体の少なくとも一部分として形成されたイオン伝導性材料の色は、少なくともある程度、化学組成、厚さ、および/またはフィルムの性質と関連し得、反応の終点として利用され得る。
イオン伝導性材料がその上に配置される、残存するマグネシウム含有基材は、マグネシウム含有基材中のマグネシウムの一部分をイオン伝導性材料へ変換した後、コンテナから移動され得る。あらゆる望ましくない残渣の少なくとも一部を除去し、かつ所望の安定性、および所望の化合物または結晶構造を有するフィルムを製造するため、洗浄およびアニーリング工程が利用され得、1つまたは複数の固体イオン伝導体となり得る。アニーリングは、空気中、真空中、または大気圧よりも大きな圧力下の比較的不活性な気体(例えば、アルゴン、または窒素)中で、水蒸気といった他の添加ガスを用いるか、または用いないで実施され得る。追加のフィルムは、同一であるか、または異なる電力設定、ならびに洗浄およびアニーリング工程で、1つまたは複数の組成物で被覆され得る。固体イオン伝導体形成後、導電性材料を備えるフィルムは、固体イオン伝導体の上部に対電極として被覆され得る。被覆工程は、液体またはペーストを使用する工程であり得、液体またはペーストは、導電性材料としてグラファイトを有するか、または含む。液体またはペーストは、水性であり得る。液体またはペーストは、1つまたは複数の液体中に溶解または混合された、1つもしくは複数の不揮発性物質または1つもしくは複数の物質を含み得る。例えば、不揮発性添加物は、PEDOT:SSTといった導電性ポリマーであり得る。不揮発性添加物は、1つもしくは複数の金属酸化物、1つもしくは複数の水酸化物、1つもしくは複数の塩、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または1つもしくは複数の金属酸化物、1つもしくは複数の水酸化物、1つもしくは複数の塩、またはそれらの任意の混合物を含み得る。したがって、形成された対電極は、少なくとも1つの伝導性材料、およびイオン伝導体を含む複合電極であり得ることが多い。被覆工程は、2回以上繰り返され得、各被覆工程における導電性材料と不揮発性添加物の比は、互いに同一であっても、異なっていてもよい。例えば、各被覆工程における導電性材料と不揮発性添加物の比は、互いに約10%〜約95%であり得る。いくつかの例において、最上層における比は、最下層における比より大きくてもよい。各被覆工程における添加物の化学組成も、互いに同一であっても、異なっていてもよい。層構造を備える対電極を形成するため、異なる比、および異なる化学組成の塗膜が使用され得る。対電極は、2層以上の異なる層で数回繰り返し被覆されて繰り返し層構造を形成してもよく、または異なる比もしくは組成または異なる比と異なる組成の両方で全ての層が被覆されて、グレーディング組成構造といった非繰り返し層構造を形成してもよい。粒子形態の、水性接着剤のアクリラート共重合体または脂肪族ゴム状合成ポリマーといった接着物質は、塗料またはペースト中に添加され、塗膜の強度および接着性を促進し得る。
イオン伝導性材料がその上に配置される、残存するマグネシウム含有基材は、マグネシウム含有基材中のマグネシウムの一部分をイオン伝導性材料へ変換した後、コンテナから移動され得る。あらゆる望ましくない残渣の少なくとも一部を除去し、かつ所望の安定性、および所望の化合物または結晶構造を有するフィルムを製造するため、洗浄およびアニーリング工程が利用され得、1つまたは複数の固体イオン伝導体となり得る。アニーリングは、空気中、真空中、または大気圧よりも大きな圧力下の比較的不活性な気体(例えば、アルゴン、または窒素)中で、水蒸気といった他の添加ガスを用いるか、または用いないで実施され得る。追加のフィルムは、同一であるか、または異なる電力設定、ならびに洗浄およびアニーリング工程で、1つまたは複数の組成物で被覆され得る。固体イオン伝導体形成後、導電性材料を備えるフィルムは、固体イオン伝導体の上部に対電極として被覆され得る。被覆工程は、液体またはペーストを使用する工程であり得、液体またはペーストは、導電性材料としてグラファイトを有するか、または含む。液体またはペーストは、水性であり得る。液体またはペーストは、1つまたは複数の液体中に溶解または混合された、1つもしくは複数の不揮発性物質または1つもしくは複数の物質を含み得る。例えば、不揮発性添加物は、PEDOT:SSTといった導電性ポリマーであり得る。不揮発性添加物は、1つもしくは複数の金属酸化物、1つもしくは複数の水酸化物、1つもしくは複数の塩、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または1つもしくは複数の金属酸化物、1つもしくは複数の水酸化物、1つもしくは複数の塩、またはそれらの任意の混合物を含み得る。したがって、形成された対電極は、少なくとも1つの伝導性材料、およびイオン伝導体を含む複合電極であり得ることが多い。被覆工程は、2回以上繰り返され得、各被覆工程における導電性材料と不揮発性添加物の比は、互いに同一であっても、異なっていてもよい。例えば、各被覆工程における導電性材料と不揮発性添加物の比は、互いに約10%〜約95%であり得る。いくつかの例において、最上層における比は、最下層における比より大きくてもよい。各被覆工程における添加物の化学組成も、互いに同一であっても、異なっていてもよい。層構造を備える対電極を形成するため、異なる比、および異なる化学組成の塗膜が使用され得る。対電極は、2層以上の異なる層で数回繰り返し被覆されて繰り返し層構造を形成してもよく、または異なる比もしくは組成または異なる比と異なる組成の両方で全ての層が被覆されて、グレーディング組成構造といった非繰り返し層構造を形成してもよい。粒子形態の、水性接着剤のアクリラート共重合体または脂肪族ゴム状合成ポリマーといった接着物質は、塗料またはペースト中に添加され、塗膜の強度および接着性を促進し得る。
対電極が形成された後、電池セルは、保護層なしに室内空気中で機能セルとなり得る。例えば、より良好な、耐久性、性能安定性、接続自由度、または他の目的のために、1層または複数の保護層が、電流集電体を備えるかまたは電流集電体を備えずに、付加され得る。いくつかの例において、保護層は、気密性および/または水密性であり得る。他の例において、保護層は、空気および/または水に対し透過性を有し得る。電池セルまたは2つ以上の電池セルは、部分的にまたは完全に、保護層で巻かれるかまたは囲まれ得る。保護層は、1つもしくは複数のプラスチック材料、1つもしくは複数の布材、1つもしくは複数の紙材、またはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または1つもしくは複数のプラスチック材料、1つもしくは複数の布材、1つもしくは複数の紙材、またはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。集電体は、接着剤または保護層からの圧縮力によって対電極に付着した、金属のテープ、メッシュ、ワイヤ、もしくはそれらの組み合わせであり得るか、または接着剤または保護層からの圧縮力によって対電極に付着した、金属のテープ、メッシュ、ワイヤ、もしくはそれらの組み合わせを含み得る。電池セル上に保護層を設置する前に、1つまたは複数のライナを使用してもよい。ライナは、1つもしくは複数の布材、1つもしくは複数の紙材、1つもしくは複数の水分保持物質、またはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または1つもしくは複数の布材、1つもしくは複数の紙材、1つもしくは複数の水分保持物質、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。例えば、ライナは、1つまたは複数の水分保持物質がその中に(例えば、浸漬などによって)取り込まれるかまたはその上に被覆された、布または紙を含み得る。ライナは、防湿層であり得、電池セルに侵入または存在する水分量を除去または大幅に低減する。
1つまたは複数の実施形態において、例えば固体電池セル200および400(それぞれ、図4〜図6、および図10〜図12)などであるがこれらに限定されない固体電池セルは、1つまたは複数の変換工程、およびその後の1つまたは複数の被覆工程を含み得る方法を用いても製造され得る。変換工程において、試薬溶液は、マグネシウム含有基材と反応し得る、1つまたは複数の反応種を有し得る。1つまたは複数の他の不揮発性材料を、試薬溶液中に混合、懸濁、定着または溶解させてもよい。不揮発性材料は、1つもしくは複数の非導電材料、1つもしくは複数の導電材料、またはそれらの混合物であり得るか、または1つもしくは複数の非導電材料、1つもしくは複数の導電材料、またはそれらの混合物を含み得る。試薬溶液は、1つもしくは複数の液体であり得るか、または1つもしくは複数の液体を含み得、さらに当該1つまたは複数の液体と混合される、1つもしくは複数の固体、および/または1つもしくは複数の気体も含み得る。他の実施形態において、試薬溶液は、1つもしくは複数のペースト、1つもしくは複数の塗料、1つもしくは複数のインク(例えば、印刷化合物)、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または1つもしくは複数のペースト、1つもしくは複数の塗料、1つもしくは複数のインク(例えば、印刷化合物)、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。例えば、試薬溶液は、十分な粘着性を有し得、そうでなければマグネシウム含有基材の1つまたは複数の表面上に試薬溶液を保持するために使用され得るコンテナを使用することなく、マグネシウム含有基材上に残留する。
固体イオン伝導体および電極は、マグネシウム含有基材と試薬溶液を、それらを流れる電流を伴うかまたは伴わずに反応させることによって、作製され得る。反応は、化学的酸化還元反応、電気的酸化還元反応、および/もしくは電気化学的酸化還元反応であり得るか、または化学的酸化還元反応、電気的酸化還元反応、および/もしくは電気化学的酸化還元反応を含み得る。また、工程を繰り返し、さまざまな組成の層構造、または同一組成のより厚い構造を製造してもよい。いくつかの例において、マグネシウム含有基材は、試薬溶液と接触する他の電気端子を基準とする、DCまたはAC電圧の電源からの電気端子に接続され得る。工程の間、試薬溶液中の反応種は、マグネシウムと反応して表面のマグネシウムの一部分を固体イオン伝導体へ変換し、同時に、マグネシウム含有基材表面上に留まる不揮発性材料は、1つまたは複数の追加の層を形成し得、かつ溶媒は、気化し得る。いくつかの例において、不揮発性材料に導電性がない場合か、または追加の導電性材料によって不揮発性材料がさらに向上され得る場合、1つまたは複数の追加の層、フィルムまたは材料が、固体イオン伝導体上に配置または形成され得、それぞれ図4〜図6および図10〜図12に示されるように、1つまたは複数の、第二の固体伝導体222および422を作製する。他の例において、不揮発性材料が導電性材料であるかまたは導電性材料を含む場合、形成された追加のフィルムは、それぞれ図1〜図3および図4〜図6に示される対電極130および330として機能する。
1つまたは複数の例において、固体電池セルの電極および固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材から作製され得る。1つまたは複数の試薬とマグネシウム含有基材は、互いに反応し得、固体イオン伝導体および電極を作製する。固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材の少なくとも一部分を変換し、1つまたは複数のマグネシウム化合物を含み得るイオン伝導性材料を作製することによって、電極上に直接形成され得る。変換工程の間、マグネシウム含有基材の一部分または複数部分を金属として維持するために、1つまたは複数のマスクが使用され得る。マグネシウム含有基材上の1つまたは複数の表面は、試薬に暴露される際、マスク、または1つもしくは複数のマスキング材料で、マスクされるか、遮蔽されるか、または覆われ得る。
いくつかの例において、マグネシウム含有基材は、マグネシウム含有ワイヤ、またはマグネシウム含有ロッドであり得、図1〜図6に示されるように、固体電池セル100および200用の、電極110および210、ならびに固体イオン伝導体120、220の少なくとも一部分を作製する。他の例において、マグネシウム含有基材は、マグネシウム含有プレート、マグネシウム含有ストリップ、またはマグネシウム含有フィルムであり得、図7〜図12に示されるように、固体電池セル300および400の、電極310および410、ならびに固体イオン伝導体320および420の少なくとも一部分を作製する。他の例において、マグネシウム含有基材は、マグネシウム含有ディスク、マグネシウム含有円形プレート、またはマグネシウム含有円形フィルムであり得、図15および図16に示されるように、固体ディスク型電池セル700の、電極710、および固体イオン伝導体720の少なくとも一部分を作製する。他の例において、マグネシウム含有基材は、マグネシウム含有ベッセル、マグネシウム含有コンテナ、またはマグネシウムを含有する、端が覆われたコンジットもしくはパイプであり得、図17〜図22に示されるように、固体コンテナ型電池セル800および900の、電極810および910、ならびに固体イオン伝導体820および920の少なくとも一部分を作製する。
いくつかの例において、マグネシウム含有基材は、マグネシウム含有ワイヤ、またはマグネシウム含有ロッドであり得、図1〜図6に示されるように、固体電池セル100および200用の、電極110および210、ならびに固体イオン伝導体120、220の少なくとも一部分を作製する。他の例において、マグネシウム含有基材は、マグネシウム含有プレート、マグネシウム含有ストリップ、またはマグネシウム含有フィルムであり得、図7〜図12に示されるように、固体電池セル300および400の、電極310および410、ならびに固体イオン伝導体320および420の少なくとも一部分を作製する。他の例において、マグネシウム含有基材は、マグネシウム含有ディスク、マグネシウム含有円形プレート、またはマグネシウム含有円形フィルムであり得、図15および図16に示されるように、固体ディスク型電池セル700の、電極710、および固体イオン伝導体720の少なくとも一部分を作製する。他の例において、マグネシウム含有基材は、マグネシウム含有ベッセル、マグネシウム含有コンテナ、またはマグネシウムを含有する、端が覆われたコンジットもしくはパイプであり得、図17〜図22に示されるように、固体コンテナ型電池セル800および900の、電極810および910、ならびに固体イオン伝導体820および920の少なくとも一部分を作製する。
いくつかの例において、図1〜図6に示される固体電池セル100および200用の固体イオン伝導体120および220、図7〜図12に示される固体電池セル300および400の固体イオン伝導体320および420、図15および図16に示される固体ディスク型電池セル700の固体イオン伝導体720、ならびに図17〜図22に示される固体コンテナ型電池セル800および900の固体イオン伝導体820および920に含有されるイオン伝導性材料は、1つまたは複数の試薬を用いてマグネシウム含有基材の暴露表面で起こる反応を通して、形成され得る。1つまたは複数の試薬は、マグネシウム含有基材と混合されるか、またはマグネシウム含有基材に暴露させられ得る、1つまたは複数の試薬溶液中に含有され得る。1つまたは複数の例において、試薬溶液は、1つまたは複数の塩化物含有試薬溶液であり得るか、または1つまたは複数の塩化物含有試薬溶液を含み得、1つまたは複数の塩化物含有試薬溶液は、約0.01g〜約10gの塩化マグネシウム、約0.01g〜約10gの塩化カルシウム、約0.01g〜約10gの塩化カリウム、約0.01g〜約10gの塩化アルミニウム、約0.01g〜約10gの塩化ナトリウム、約0.01g〜約10gの過塩素酸アンモニウム、約0.001g〜約10gの塩化セシウム、任意選択的に約1g〜約100gのグラファイトパウダー、任意選択的に約0.1g〜約100gのポリ(メチルアクリラート)、任意選択的に約1g〜約100gの過酸化水素溶液(約3体積パーセント(体積%)のH2O2、および約97体積%の水)、および約1〜約100gの水を含み得る。
いくつかの例において、イオン伝導性材料、および/または固体イオン伝導体は、タンクまたはベッセル中に含有される1つまたは複数の試薬溶液にマグネシウム含有基材を浸すか、または暴露させることによって形成され得る。選択肢として、電源は、2つの端子を通してマグネシウム含有基材および試薬溶液に電気的に接続され得、約1V〜約5Vの直流電流が、電源から試薬溶液およびマグネシウム含有基材へ、約5秒間〜約5分間流され得る。マグネシウム含有基材は、「ディッピング時間」とも称される、約10秒間〜約10分間、試薬溶液へ暴露され、固体イオン伝導体を形成し得る。他の例において、イオン伝導性材料は、ブラシまたはスプレーコーティングを用い、マグネシウム含有基材を1つまたは複数の試薬溶液で塗布または被覆することによって形成され得る。イオン伝導性材料は、揮発性溶媒、または他の化合物が試薬溶液から蒸発した後に、堆積または形成され得る。
1つまたは複数の例において、イオン伝導性材料および/または固体イオン伝導体層は、1つまたは複数のアニーリング工程へ暴露され得る。例えば、イオン伝導性材料および/または固体イオン伝導体層は、空気中、または他の気体環境(例えば、アルゴンまたは窒素)下で、約80℃〜約400℃の温度で、約5分間〜約4時間加熱され得る。イオン伝導性材料および/または固体イオン伝導体層は、1つもしくは複数の形成工程、ならびに/または1つもしくは複数のアニーリング工程から形成され得る。例えば、2層以上のイオン伝導性材料層は、順に形成または堆積され得る。いくつかの例において、同一の試薬溶液を、同一かもしくは異なる工程条件下で繰り返し使用してもよく、または他の例において、同一の試薬を含むが試薬濃度の異なる試薬溶液を、各工程で使用してもよい。
1つまたは複数の例において、イオン伝導性材料および/または固体イオン伝導体層は、1つまたは複数のアニーリング工程へ暴露され得る。例えば、イオン伝導性材料および/または固体イオン伝導体層は、空気中、または他の気体環境(例えば、アルゴンまたは窒素)下で、約80℃〜約400℃の温度で、約5分間〜約4時間加熱され得る。イオン伝導性材料および/または固体イオン伝導体層は、1つもしくは複数の形成工程、ならびに/または1つもしくは複数のアニーリング工程から形成され得る。例えば、2層以上のイオン伝導性材料層は、順に形成または堆積され得る。いくつかの例において、同一の試薬溶液を、同一かもしくは異なる工程条件下で繰り返し使用してもよく、または他の例において、同一の試薬を含むが試薬濃度の異なる試薬溶液を、各工程で使用してもよい。
他の例において、2層以上のイオン伝導性材料層を形成するために、各工程で2つ以上の異なる試薬溶液を使用し得る。例えば、1つまたは複数のイオン伝導性材料の、第二、第三またはさらなる塗膜または層を形成するために使用され得る試薬溶液は、先に説明および記載された塩化物含有試薬溶液と組み合わせて、1つまたは複数の酸化物含有化合物を含み得る。例示的な酸化物含有化合物は、1つもしくは複数の金属酸化物、1つもしくは複数の金属水酸化物、1つもしくは複数の金属ケイ酸塩、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または1つもしくは複数の金属酸化物、1つもしくは複数の金属水酸化物、1つもしくは複数の金属ケイ酸塩、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。いくつかの例において、試薬溶液は、塩化物含有試薬溶液を含み得、さらに約0.01g〜約10gの酸化マグネシウム、約0.01g〜約10gの酸化アルミニウム、約0.01g〜約10gのケイ酸アルミニウム、約0.01g〜約10gの水酸化カルシウム、約0.01g〜約10gのケイ酸カルシウム、約0.01g〜約10gの酸化銅、約0.01g〜約10gの酸化鉄、および約0.01g〜約10gの酸化セリウムも含み得る。
いくつかの例において、1つまたは複数のイオン伝導性材料の、第二、第三およびさらなる塗膜または層のための試薬溶液は、第一の形成工程で使用される塩化物含有試薬溶液の代わりに、硫酸塩含有試薬溶液であり得るか、または硫酸塩含有試薬溶液を含み得る。例えば、硫酸塩含有試薬溶液は、約0.01g〜約10gの硫酸マグネシウム、約0.01g〜約10gの硫酸アルミニウム、約0.01g〜約10gの硫酸カリウム、約0.01g〜約1gの硫酸銅、約0.01g〜約1gの硫酸鉄、任意選択的に約1g〜約100gのグラファイト粉末、任意選択的に約0.1g〜約100gのポリ(メチルアクリラート)、任意選択的に約1g〜約100gの過酸化水素溶液(約3体積%のH2O2、および約97体積%の水)、および約1〜約100gの水を含み得る。
いくつかの例において、それぞれ図4〜図6および図10〜図12に示されるように、固体電池セル200および/または400を製造するための固体イオン伝導体220および/または420の上または上方に、第二の固体伝導体222および/または422を形成するために、異なる試薬溶液を用いる多層形成工程が使用され得る。例えば、固体イオン伝導体220および/または420は、塩化物含有試薬溶液を用いて形成され得、第二の固定伝導体222および/または422は、硫酸塩含有試薬溶液を用いて形成され得る。または、他の例において、固体イオン伝導体220および/または420は、硫酸塩含有試薬溶液を用いて形成され得、第二の固定伝導体222および/または422は、塩化物含有試薬溶液を用いて形成され得る。1つまたは複数の例において、多層形成工程は、2つの異なる試薬溶液を交互に3回以上使用し、多層形成工程を用いて形成された固体イオン伝導体120、220、320、420、720、820および/または920は、異なる組成の層を複数有する。
いくつかの例において、それぞれ図4〜図6および図10〜図12に示されるように、固体電池セル200および/または400を製造するための固体イオン伝導体220および/または420の上または上方に、第二の固体伝導体222および/または422を形成するために、異なる試薬溶液を用いる多層形成工程が使用され得る。例えば、固体イオン伝導体220および/または420は、塩化物含有試薬溶液を用いて形成され得、第二の固定伝導体222および/または422は、硫酸塩含有試薬溶液を用いて形成され得る。または、他の例において、固体イオン伝導体220および/または420は、硫酸塩含有試薬溶液を用いて形成され得、第二の固定伝導体222および/または422は、塩化物含有試薬溶液を用いて形成され得る。1つまたは複数の例において、多層形成工程は、2つの異なる試薬溶液を交互に3回以上使用し、多層形成工程を用いて形成された固体イオン伝導体120、220、320、420、720、820および/または920は、異なる組成の層を複数有する。
1つまたは複数の導電性材料、および任意選択的に1つまたは複数のイオン伝導性材料またはイオン伝導性物質は、固体イオン伝導体120、220、320、420、720、820および/もしくは920、ならびに/または第二の固体伝導体232および/または432の少なくとも一部分上に被覆または配置され得、対電極130、230、330、430、730、830および/または930を作製する。
対電極130、230、330、430、730、830および/または930は、少なくとも部分的に、1つもしくは複数の塗料、および/または1つもしくは複数のペーストを、塗布するか、被覆するか、または分散させることにより形成され得、1つもしくは複数の塗料、および/または1つもしくは複数のペーストは、1つまたは複数の導電性材料を含み得る。塗料またはペーストは、ブラシ、スプレーコーティング、ディッピング、印刷、またはそれらの任意の組み合わせによって、塗布または被覆され得る。いくつかの例において、塗料またはペーストは、約1g〜約100gのグラファイト、約0.01g〜約100gのポリ(メチルアクリラート)、および約1〜約100gの水を含み得る。いくつかの例において、イオン伝導性材料またはイオン伝導性物質と混合される導電性材料は、塗料またはペーストの形態で被覆され得る。塗料またはペーストは、約1g〜約100gのグラファイト粉末、約0.01g〜約10gの酸化マグネシウム、約0.01g〜約10gの塩化マグネシウム、約0.01g〜約10gの硫酸マグネシウム、約0.01g〜約10gの塩化アルミニウム、約0.01g〜約10gの硫酸アルミニウム、約0.01g〜約10gのケイ酸アルミニウム、約0.01g〜約10gの水酸化カルシウム、約0.01g〜約10gの塩化カルシウム、約0.01g〜約10gのケイ酸カルシウム、約0.01g〜約10gの酸化銅、約0.01g〜約10gの酸化鉄、約0.01g〜約10gの酸化セリウム、任意選択的に約0.1g〜約100gのポリ(メチルアクリラート)、および約1g〜約100gの水を含み得る。各塗膜の厚さは、約0.2μm〜約100μmであり得る。対電極層は、同一組成または異なる組成の、塗料またはペーストを用いる多層被覆工程を通して形成され得る。1つまたは複数の例において、対電極層は、1つまたは複数のアニーリング工程に暴露され得る。例えば、対電極層は、空気中、または他の気体環境(例えば、アルゴンまたは窒素)下で、約80℃〜約400℃の温度で、約5分間〜約4時間加熱され得る。
対電極130、230、330、430、730、830および/または930は、少なくとも部分的に、1つもしくは複数の塗料、および/または1つもしくは複数のペーストを、塗布するか、被覆するか、または分散させることにより形成され得、1つもしくは複数の塗料、および/または1つもしくは複数のペーストは、1つまたは複数の導電性材料を含み得る。塗料またはペーストは、ブラシ、スプレーコーティング、ディッピング、印刷、またはそれらの任意の組み合わせによって、塗布または被覆され得る。いくつかの例において、塗料またはペーストは、約1g〜約100gのグラファイト、約0.01g〜約100gのポリ(メチルアクリラート)、および約1〜約100gの水を含み得る。いくつかの例において、イオン伝導性材料またはイオン伝導性物質と混合される導電性材料は、塗料またはペーストの形態で被覆され得る。塗料またはペーストは、約1g〜約100gのグラファイト粉末、約0.01g〜約10gの酸化マグネシウム、約0.01g〜約10gの塩化マグネシウム、約0.01g〜約10gの硫酸マグネシウム、約0.01g〜約10gの塩化アルミニウム、約0.01g〜約10gの硫酸アルミニウム、約0.01g〜約10gのケイ酸アルミニウム、約0.01g〜約10gの水酸化カルシウム、約0.01g〜約10gの塩化カルシウム、約0.01g〜約10gのケイ酸カルシウム、約0.01g〜約10gの酸化銅、約0.01g〜約10gの酸化鉄、約0.01g〜約10gの酸化セリウム、任意選択的に約0.1g〜約100gのポリ(メチルアクリラート)、および約1g〜約100gの水を含み得る。各塗膜の厚さは、約0.2μm〜約100μmであり得る。対電極層は、同一組成または異なる組成の、塗料またはペーストを用いる多層被覆工程を通して形成され得る。1つまたは複数の例において、対電極層は、1つまたは複数のアニーリング工程に暴露され得る。例えば、対電極層は、空気中、または他の気体環境(例えば、アルゴンまたは窒素)下で、約80℃〜約400℃の温度で、約5分間〜約4時間加熱され得る。
前述の説明についてより良い理解を提供するために、下記の非限定的な例が示される。下記の例は、特定の実施形態を対象とし得るが、本発明を特定の事項に限定すると考えるべきではない。
マグネシウムを含有する電極の供給源として、マグネシウム含有シート、マグネシウム含有ストリップ、およびマグネシウム含有ワイヤを用いて、複数の固体電池セルを製造した。固体電池セルは、約20mm×約4mm×約0.3mmの寸法を有するマグネシウム含有ストリップから製造された。マグネシウム含有ストリップに含有されるマグネシウムは、99.98原子%であった。その機能を示すために評価された固体電池セルの構造は、図4〜図6に示される固体電池セル200と類似の構造であった。図26〜図29は、試験サイクルにおいて電池を流れる異なる電流に対する、固体電池の電圧レスポンスのグラフを示す。電池の開回路電圧は、約1.5Vであり得る。
マグネシウムを含有する電極の供給源として、マグネシウム含有シート、マグネシウム含有ストリップ、およびマグネシウム含有ワイヤを用いて、複数の固体電池セルを製造した。固体電池セルは、約20mm×約4mm×約0.3mmの寸法を有するマグネシウム含有ストリップから製造された。マグネシウム含有ストリップに含有されるマグネシウムは、99.98原子%であった。その機能を示すために評価された固体電池セルの構造は、図4〜図6に示される固体電池セル200と類似の構造であった。図26〜図29は、試験サイクルにおいて電池を流れる異なる電流に対する、固体電池の電圧レスポンスのグラフを示す。電池の開回路電圧は、約1.5Vであり得る。
図26は、例示的な固体電池に関して、再充電モードで継時的に測定された電圧のグラフを示す。サイクルの第一ステップとして、一定の充電電流(正電流)を電池へ流し、継時的な電池の電圧変化を明らかにした。このステップにおける電池は、再充電モードであった。ステップを始める前に、約0.1Vといった0に近い電圧まで電池をほぼ消耗させた。本ステップにおける充電の間、電圧は速やかに上昇し、約2.5Vに達した。
図27は、例示的な固体電池に関して、放電モードで継時的に測定された電圧のグラフを示す。サイクルの第二ステップとして、一定の放電電流(負電流)を電池へ流し、継時的な電池の電圧変化を明らかにした。このステップにおける電池は、弱放電モードであった。放電電流は、第一ステップにおける電流よりも約2桁小さかった。このステップにおいて、電流は、試験サイクル開始時におけるその開回路電圧である約1.5Vよりも高い、約1.8Vの電圧に達するまで降下した。
図28は、例示的な固体電池に関して、他の放電モードで継時的に測定された電圧のグラフを示す。サイクルの第三ステップとして、より高い放電電流(負電流)を電池へ流し、継時的な電圧変化を明らかにした。このステップにおける電池は、強制放電モードであった。本ステップにおける放電電流は、第一ステップにおける電流と同じ大きさで、逆向きであった。このステップにおいて、電池の電圧は、前ステップの約1.8Vから約0.8Vまでさらに降下した。
図29は、例示的な固体電池に関して、自己回復モードで継時的に測定された電圧のグラフを示す。サイクルの最終ステップとして、一定の低い放電電流(負電流)を電池へ流し、継時的な電圧変化を明らかにした。このステップにおける電池は、自己回復モードであった。電流は、第二ステップと同様であった。このステップにおいて、電池の電圧は、放電電流(負電流)と共に回復し、試験サイクル開始時におけるその開回路電圧である約1.5Vよりもやや小さい1.4Vに達した。
図27は、例示的な固体電池に関して、放電モードで継時的に測定された電圧のグラフを示す。サイクルの第二ステップとして、一定の放電電流(負電流)を電池へ流し、継時的な電池の電圧変化を明らかにした。このステップにおける電池は、弱放電モードであった。放電電流は、第一ステップにおける電流よりも約2桁小さかった。このステップにおいて、電流は、試験サイクル開始時におけるその開回路電圧である約1.5Vよりも高い、約1.8Vの電圧に達するまで降下した。
図28は、例示的な固体電池に関して、他の放電モードで継時的に測定された電圧のグラフを示す。サイクルの第三ステップとして、より高い放電電流(負電流)を電池へ流し、継時的な電圧変化を明らかにした。このステップにおける電池は、強制放電モードであった。本ステップにおける放電電流は、第一ステップにおける電流と同じ大きさで、逆向きであった。このステップにおいて、電池の電圧は、前ステップの約1.8Vから約0.8Vまでさらに降下した。
図29は、例示的な固体電池に関して、自己回復モードで継時的に測定された電圧のグラフを示す。サイクルの最終ステップとして、一定の低い放電電流(負電流)を電池へ流し、継時的な電圧変化を明らかにした。このステップにおける電池は、自己回復モードであった。電流は、第二ステップと同様であった。このステップにおいて、電池の電圧は、放電電流(負電流)と共に回復し、試験サイクル開始時におけるその開回路電圧である約1.5Vよりもやや小さい1.4Vに達した。
試験は、概して、電池に使用された固体イオン伝導体は、フィルムが伝導体または抵抗であった場合、ゼロ電位と比較し、電極と対電極の間の電位を生成するか、または維持することを示唆した。さらに、固体イオン伝導体を用いて形成された電池は、再充電機能、および自己回復機能を有した。いくつかの実験において、電池セルに暴露される空気が限られていたため、一部の電池セルは電流の減少を示した。これらの結果は、電池セルが金属空気電池と同様に機能したことを示唆する。
さらに、本開示の実施形態は、下記の段落のいずれか1つまたは複数に関する。
さらに、本開示の実施形態は、下記の段落のいずれか1つまたは複数に関する。
1.電極と対電極の間に配置される固体イオン伝導体を含む固体電池セルであって、電極は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含み、対電極は、導電性材料を含み、固体イオン伝導体は、イオン伝導性材料を含み、イオン伝導性材料は、マグネシウム化合物を含み、対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約1μm〜1mm未満の厚さを有する、固体電池セル。
2.電極と対電極の間に配置される固体イオン伝導体を含む固体電池セルであって、電極は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含み、対電極は、導電性材料およびイオン伝導性物質を含み、固体イオン伝導体は、イオン伝導性材料を含み、イオン伝導性材料は、含水物を含み、対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約1μm〜1mm未満の厚さを有する、固体電池セル。
3.イオン伝導性物質およびイオン伝導性材料は、それぞれ独立して、含水物を含み、ここで含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、またはそれらの任意の混合物を含む、段落2に記載の固体電池セル。
4.マグネシウム含有基材、試薬溶液、およびグラファイトを混合し、混合物を作製する工程であり、ここでマグネシウム含有基材は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含む、工程、および混合物中のマグネシウム含有基材の一部分と試薬溶液を反応させ、電極上に配置される固体イオン伝導体を作製し、かつ固体イオン伝導体上に配置される対電極を作製する工程を含む、固体電池セルの製造方法であって、ここで固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材と試薬溶液の反応部から生じるイオン伝導性材料を含み、電極は、マグネシウム含有基材の未反応部を含み、対電極は、混合物から生じるグラファイトの少なくとも一部分を含み、ここで固体イオン伝導体は、電極と対電極の間に少なくとも部分的に配置され、対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約1μm〜1mm未満の厚さを有する、固体電池セルの製造方法。
2.電極と対電極の間に配置される固体イオン伝導体を含む固体電池セルであって、電極は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含み、対電極は、導電性材料およびイオン伝導性物質を含み、固体イオン伝導体は、イオン伝導性材料を含み、イオン伝導性材料は、含水物を含み、対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約1μm〜1mm未満の厚さを有する、固体電池セル。
3.イオン伝導性物質およびイオン伝導性材料は、それぞれ独立して、含水物を含み、ここで含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、またはそれらの任意の混合物を含む、段落2に記載の固体電池セル。
4.マグネシウム含有基材、試薬溶液、およびグラファイトを混合し、混合物を作製する工程であり、ここでマグネシウム含有基材は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含む、工程、および混合物中のマグネシウム含有基材の一部分と試薬溶液を反応させ、電極上に配置される固体イオン伝導体を作製し、かつ固体イオン伝導体上に配置される対電極を作製する工程を含む、固体電池セルの製造方法であって、ここで固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材と試薬溶液の反応部から生じるイオン伝導性材料を含み、電極は、マグネシウム含有基材の未反応部を含み、対電極は、混合物から生じるグラファイトの少なくとも一部分を含み、ここで固体イオン伝導体は、電極と対電極の間に少なくとも部分的に配置され、対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約1μm〜1mm未満の厚さを有する、固体電池セルの製造方法。
5.少なくとも90原子%のマグネシウムを含むマグネシウム含有基材、および試薬溶液を混合し、混合物を作製する工程、混合物中のマグネシウム含有基材の一部分と試薬溶液を反応させ、電極上に配置される固体イオン伝導体を作製する工程であり、ここで固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材と試薬溶液の反応部から生じるイオン伝導性材料を含み、電極は、マグネシウム含有基材の未反応部を含む、工程、および固体イオン伝導体上方に、導電性材料を含む対電極を形成する工程を含む、固体電池セルの製造方法であって、ここで固体イオン伝導体は、電極と対電極の間に、少なくとも部分的に配置され、対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約1μm〜1mm未満の厚さを有する、固体電池セルの製造方法。
6.電極、および固体イオン伝導体の少なくとも一部分は、同じマグネシウム含有基材から生じる、段落1から5までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
7.固体イオン伝導体中のマグネシウム化合物は、マグネシウム含有基材の第一部分から作製され、電極中のマグネシウムは、マグネシウム含有基材の第二部分由来である、段落6に記載の固体電池セルまたは方法。
8.マグネシウム含有基材は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含み、マグネシウム含有基材は、ワイヤ、ロッド、ホイル、シート、プレート、フィルム、ディスク、ストリップ、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、プラグ、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落6に記載の固体電池セルまたは方法。
9.マグネシウム化合物は、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、亜塩素酸マグネシウム、次亜塩素酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、亜硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、シアン化マグネシウム、酢酸マグネシウム、ギ酸マグネシウム、炭酸水素マグネシウム、窒化マグネシウム、硝酸マグネシウム、ホウ酸マグネシウム、硫酸アルミニウムマグネシウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウム、酸化アルミニウムマグネシウム、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落1から8までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
6.電極、および固体イオン伝導体の少なくとも一部分は、同じマグネシウム含有基材から生じる、段落1から5までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
7.固体イオン伝導体中のマグネシウム化合物は、マグネシウム含有基材の第一部分から作製され、電極中のマグネシウムは、マグネシウム含有基材の第二部分由来である、段落6に記載の固体電池セルまたは方法。
8.マグネシウム含有基材は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含み、マグネシウム含有基材は、ワイヤ、ロッド、ホイル、シート、プレート、フィルム、ディスク、ストリップ、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、プラグ、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落6に記載の固体電池セルまたは方法。
9.マグネシウム化合物は、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、亜塩素酸マグネシウム、次亜塩素酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、亜硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、シアン化マグネシウム、酢酸マグネシウム、ギ酸マグネシウム、炭酸水素マグネシウム、窒化マグネシウム、硝酸マグネシウム、ホウ酸マグネシウム、硫酸アルミニウムマグネシウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウム、酸化アルミニウムマグネシウム、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落1から8までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
10.対電極中の導電性材料は、グラファイト、グラファイト化合物、グラファイト材料、またはそれらの任意の混合物を含むか、もしくは対電極中の導電性材料は、塩化亜鉛、塩化銅、塩化ニッケル、塩化マンガン、塩化アルミニウム、塩化鉄、塩化ガリウム、塩化ジルコニウム、またはそれらの任意の混合物がインターカレートしたグラファイトを含むか、または対電極は、グラファイト、グラファイト化合物、グラファイト材料、またはそれらの任意の混合物を含むか、対電極は、ナトリウム、カリウム、リチウム、ルビジウム、マグネシウム、カルシウム、ベリリウム、エルビウム、イッテルビウム、それらのイオン、それらの合金、またはそれらの任意の混合物がインターカレートしたグラファイトを含むか、もしくは対電極は、イオン性化合物がインターカレートしたグラファイトを含み、ここでイオン性化合物は、陽イオン、または陰イオンを含み、陽イオンは、Cu+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Sn2+、Sn4+、Al3+、Mn2+、Mn4+、Ti3+、Ti4+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+、V2+、V4+、V5+、Be2+、Ce4+、またはそれらの任意の混合物を含み、陰イオンは、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、またはそれらの任意の混合物を含む、段落1から9までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
11.対電極は、複合材料を含み、ここで複合材料は、導電性材料およびイオン伝導性物質を含む、段落1から10までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
12.イオン伝導性物質は、含水物を含む、段落11に記載の固体電池セルまたは方法。
13.含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、またはそれらの任意の混合物を含む、段落12に記載の固体電池セルまたは方法。
14.導電性材料は、グラファイトを含み、イオン伝導性物質は、酸化マグネシウム、過酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、またはそれらの任意の混合物を含む、段落11に記載の固体電池セルまたは方法。
15.グラファイトは、フレーク、パウダー、ファイバー、フォーム、または層状フィルムの形態である、段落14に記載の固体電池セルまたは方法。
16.グラファイトは、グラフェン化合物、グラフェン層の間に包含される元素、グラフェン層の間に包含される化合物、もしくはそれらの任意の混合物を含むか、またはグラファイトは、酸化グラフェン、銅がドープされたグラファイト、銀がドープされたグラファイト、塩がドープされたグラファイト、もしくはそれらの任意の混合物を含む、段落14に記載の固体電池セルまたは方法。
17.複合材料は、導電性材料とイオン伝導性材料との比が異なる、複数の層を含む、段落14に記載の固体電池セルまたは方法。
18.イオン伝導性物質は塩を含み、ここで塩は、陽イオンまたは陰イオンを含み、陽イオンは、アルミニウム、アンモニウム、カルシウム、セシウム、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、カリウム、ナトリウム、錫、亜鉛、またはそれらの任意の混合物を含み、陰イオンは、塩化物イオン、過塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、次亜塩素酸イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、シアン化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、アクリル酸イオン、またはそれらの任意の混合物を含む、段落11に記載の固体電池セルまたは方法。
19.イオン伝導性物質は、金属酸化物および塩を含み、ここで金属酸化物は、酸化マグネシウム、酸化錫、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化バナジウム、酸化セリウム、またはそれらの任意の混合物を含み、塩は、陽イオン、または陰イオンを含み、ここで陽イオンは、アルミニウム、アンモニウム、カルシウム、セシウム、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、カリウム、ナトリウム、錫、亜鉛、またはそれらの任意の混合物を含み、陰イオンは、塩化物イオン、過塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、次亜塩素酸イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、シアン化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、アクリル酸イオン、またはそれらの任意の混合物を含む、段落11に記載の固体電池セルまたは方法。
12.イオン伝導性物質は、含水物を含む、段落11に記載の固体電池セルまたは方法。
13.含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、またはそれらの任意の混合物を含む、段落12に記載の固体電池セルまたは方法。
14.導電性材料は、グラファイトを含み、イオン伝導性物質は、酸化マグネシウム、過酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、またはそれらの任意の混合物を含む、段落11に記載の固体電池セルまたは方法。
15.グラファイトは、フレーク、パウダー、ファイバー、フォーム、または層状フィルムの形態である、段落14に記載の固体電池セルまたは方法。
16.グラファイトは、グラフェン化合物、グラフェン層の間に包含される元素、グラフェン層の間に包含される化合物、もしくはそれらの任意の混合物を含むか、またはグラファイトは、酸化グラフェン、銅がドープされたグラファイト、銀がドープされたグラファイト、塩がドープされたグラファイト、もしくはそれらの任意の混合物を含む、段落14に記載の固体電池セルまたは方法。
17.複合材料は、導電性材料とイオン伝導性材料との比が異なる、複数の層を含む、段落14に記載の固体電池セルまたは方法。
18.イオン伝導性物質は塩を含み、ここで塩は、陽イオンまたは陰イオンを含み、陽イオンは、アルミニウム、アンモニウム、カルシウム、セシウム、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、カリウム、ナトリウム、錫、亜鉛、またはそれらの任意の混合物を含み、陰イオンは、塩化物イオン、過塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、次亜塩素酸イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、シアン化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、アクリル酸イオン、またはそれらの任意の混合物を含む、段落11に記載の固体電池セルまたは方法。
19.イオン伝導性物質は、金属酸化物および塩を含み、ここで金属酸化物は、酸化マグネシウム、酸化錫、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化バナジウム、酸化セリウム、またはそれらの任意の混合物を含み、塩は、陽イオン、または陰イオンを含み、ここで陽イオンは、アルミニウム、アンモニウム、カルシウム、セシウム、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、カリウム、ナトリウム、錫、亜鉛、またはそれらの任意の混合物を含み、陰イオンは、塩化物イオン、過塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、次亜塩素酸イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、シアン化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、アクリル酸イオン、またはそれらの任意の混合物を含む、段落11に記載の固体電池セルまたは方法。
20.イオン伝導性物質は、金属水酸化物および塩を含み、ここで金属水酸化物は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、またはそれらの任意の混合物を含み、塩は、陽イオン、または陰イオンを含み、ここで陽イオンは、アルミニウム、アンモニウム、カルシウム、セシウム、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、カリウム、ナトリウム、錫、亜鉛、またはそれらの任意の混合物を含み、陰イオンは、塩化物イオン、過塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、次亜塩素酸イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、シアン化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、またはそれらの任意の混合物を含む、段落11に記載の固体電池セルまたは方法。
21.イオン伝導性物質は、互いに積み重なって配置される複数の単分子層を含む結晶性層状材料を含む、段落11に記載の固体電池セルまたは方法。
22.イオン伝導性物質は、第一の物質および第二の物質を含む混合物を含み、第一の物質と第二の物質の接触面に沿ってイオン伝導路が存在する、段落11に記載の固体電池セルまたは方法。
23.固体イオン伝導体は、第一のイオン伝導体および第二のイオン伝導体を含み、ここで第一のイオン伝導体は、電極上に配置され、かつイオン伝導性材料を含み、第二のイオン伝導体は、第一のイオン伝導体上に配置される、段落1から22までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
24.第一のイオン伝導体または第二のイオン伝導体は、含水物を含む、段落23に記載の固体電池セルまたは方法。
21.イオン伝導性物質は、互いに積み重なって配置される複数の単分子層を含む結晶性層状材料を含む、段落11に記載の固体電池セルまたは方法。
22.イオン伝導性物質は、第一の物質および第二の物質を含む混合物を含み、第一の物質と第二の物質の接触面に沿ってイオン伝導路が存在する、段落11に記載の固体電池セルまたは方法。
23.固体イオン伝導体は、第一のイオン伝導体および第二のイオン伝導体を含み、ここで第一のイオン伝導体は、電極上に配置され、かつイオン伝導性材料を含み、第二のイオン伝導体は、第一のイオン伝導体上に配置される、段落1から22までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
24.第一のイオン伝導体または第二のイオン伝導体は、含水物を含む、段落23に記載の固体電池セルまたは方法。
25.イオン伝導性材料は、含水物を含む、段落1から24までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
26.含水物は、水和錯体を含み、ここで水和錯体は、物質に化学的に結合する1つまたは複数の水分子を含む、段落25に記載の固体電池セルまたは方法。
27.水和錯体は、物質の表面に化学的に結合するかまたは物質の結晶構造中に包含される、1つまたは複数の水分子を含む、段落26に記載の固体電池セルまたは方法。
28.物質は、元素または化合物である、段落26に記載の固体電池セルまたは方法。
29.含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、またはそれらの任意の混合物を含む、段落25に記載の固体電池セルまたは方法。
26.含水物は、水和錯体を含み、ここで水和錯体は、物質に化学的に結合する1つまたは複数の水分子を含む、段落25に記載の固体電池セルまたは方法。
27.水和錯体は、物質の表面に化学的に結合するかまたは物質の結晶構造中に包含される、1つまたは複数の水分子を含む、段落26に記載の固体電池セルまたは方法。
28.物質は、元素または化合物である、段落26に記載の固体電池セルまたは方法。
29.含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、またはそれらの任意の混合物を含む、段落25に記載の固体電池セルまたは方法。
30.含水物は、硫酸マグネシウム水和物、硫酸銅水和物、硫酸アルミニウムカリウム水和物、塩化コバルト水和物、酢酸マグネシウム水和物、酸化バナジウム水和物、酸化鉄水和物、水酸化ケイ酸マグネシウムアルミニウムカルシウムナトリウム水和物、ケイ酸マグネシウム水和物、水和ケイ酸アルミニウム、シアン化鉄水和物、ホウ酸マグネシウム水和物、硝酸マグネシウム水和物、それらの水和物、それらの異性体、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落25に記載の固体電池セルまたは方法。
31.含水物は、可動イオンを含み、ここで可動イオンは、約0.05nm〜0.5nm未満の水和半径を有する、段落25に記載の固体電池セルまたは方法。
32.含水物は、固体電池セルを流れる電流として可動イオンを提供する、段落1から31までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
33.可動イオンは、約0.1nm〜0.5nm未満の水和半径を有する、段落1から32までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
34.可動イオンは、約0.1nm〜0.4nm未満の水和半径を有する、段落1から33までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
31.含水物は、可動イオンを含み、ここで可動イオンは、約0.05nm〜0.5nm未満の水和半径を有する、段落25に記載の固体電池セルまたは方法。
32.含水物は、固体電池セルを流れる電流として可動イオンを提供する、段落1から31までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
33.可動イオンは、約0.1nm〜0.5nm未満の水和半径を有する、段落1から32までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
34.可動イオンは、約0.1nm〜0.4nm未満の水和半径を有する、段落1から33までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
35.可動イオンは、約0.3nm〜0.5nm未満の水和半径を有する、段落1から34までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
36.含水物は、イオン性化合物を含み、ここでイオン性化合物は、陽イオン、または陰イオンを含み、ここで陽イオンは、Cu+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Sn2+、Sn4+、Al3+、Mn2+、Mn4+、Ti3+、Ti4+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+、V2+、V4+、V5+、Be2+、Ce4+、またはそれらの任意の混合物を含み、陰イオンは、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含む、段落25に記載の固体電池セルまたは方法。
37.対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約2.5μm〜約250μmの厚さを有する、段落1から36までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
38.対電極の表面および固体イオン伝導体の表面は、接触面で互いに接触し、ASTM D7127−2013に従って測定した際、対電極の表面は、約0.005μm〜約500μmの粗さを有し、固体イオン伝導体の表面は、約0.01μm〜約100μmの粗さを有する、段落1から37までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
39.イオン伝導性材料は、1×10-8S/cmを超えるイオン伝導度を有し、かつイオン伝導性材料は、1×10-8S/cm以下の電子伝導度を有する、段落1から38までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
36.含水物は、イオン性化合物を含み、ここでイオン性化合物は、陽イオン、または陰イオンを含み、ここで陽イオンは、Cu+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Sn2+、Sn4+、Al3+、Mn2+、Mn4+、Ti3+、Ti4+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+、V2+、V4+、V5+、Be2+、Ce4+、またはそれらの任意の混合物を含み、陰イオンは、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含む、段落25に記載の固体電池セルまたは方法。
37.対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約2.5μm〜約250μmの厚さを有する、段落1から36までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
38.対電極の表面および固体イオン伝導体の表面は、接触面で互いに接触し、ASTM D7127−2013に従って測定した際、対電極の表面は、約0.005μm〜約500μmの粗さを有し、固体イオン伝導体の表面は、約0.01μm〜約100μmの粗さを有する、段落1から37までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
39.イオン伝導性材料は、1×10-8S/cmを超えるイオン伝導度を有し、かつイオン伝導性材料は、1×10-8S/cm以下の電子伝導度を有する、段落1から38までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
40.電極は、少なくとも95原子%のマグネシウムを含む、段落1から39までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
41.電極は、少なくとも99原子%のマグネシウムを含む、段落1から40までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
42.電極は、少なくとも99.9原子%のマグネシウムを含む、段落1から41までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
43.電極は、少なくとも99.95原子%のマグネシウムを含む、段落1から42までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
44.電極は、約1原子%〜約7原子%のアルミニウムを含む、段落1から43までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
41.電極は、少なくとも99原子%のマグネシウムを含む、段落1から40までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
42.電極は、少なくとも99.9原子%のマグネシウムを含む、段落1から41までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
43.電極は、少なくとも99.95原子%のマグネシウムを含む、段落1から42までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
44.電極は、約1原子%〜約7原子%のアルミニウムを含む、段落1から43までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
45.電極は、約2原子%〜約5原子%のアルミニウムを含む、段落1から44までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
46.電極は、約3原子%〜約4原子%のアルミニウムを含む、段落1から45までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
47.対電極中の導電性材料は、グラファイト、銀、ニッケル、金、銅、導電性ポリマー、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落1から46までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
48.対電極中の導電性材料は、グラファイトを含み、ここでグラファイトは、フレーク、パウダー、ファイバー、フォーム、または層状フィルムの形態である、段落1から47までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
49.対電極中の導電性材料は、グラファイトを含み、ここでグラファイトは、グラフェン化合物、グラフェン層の間に包含される元素、グラフェン層の間に包含される化合物、またはそれらの任意の混合物を含む、段落1から48までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
50.対電極中の導電性材料は、酸化グラフェン、銅がドープされたグラファイト、銀がドープされたグラファイト、塩がドープされたグラファイト、またはそれらの任意の混合物を含む、段落1から49までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
51.対電極中の導電性材料は、金属を含み、ここで金属は、銀、ニッケル、金、銅、それらの合金、またはそれらの任意の混合物を含み、かつ金属は、粒子またはフィルムの形態である、段落1から50までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
52.対電極中の導電性材料は、導電性ポリマーを含み、ここで導電性ポリマーは、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ン酸(PEDOT:PSS)、ポリアニリン(PANI)、ポリチオフェン(PT)、ポリピロール(PPy)、それらの共重合体、またはそれらの任意の混合物を含む、段落1から51までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
53.対電極に電気的に接続される集電体をさらに含む、段落1から52までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
54.集電体は、アルミニウム、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、鉄、クロム、鋼、ステンレス鋼、黄銅、青銅、それらの合金、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落1から53までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
46.電極は、約3原子%〜約4原子%のアルミニウムを含む、段落1から45までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
47.対電極中の導電性材料は、グラファイト、銀、ニッケル、金、銅、導電性ポリマー、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落1から46までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
48.対電極中の導電性材料は、グラファイトを含み、ここでグラファイトは、フレーク、パウダー、ファイバー、フォーム、または層状フィルムの形態である、段落1から47までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
49.対電極中の導電性材料は、グラファイトを含み、ここでグラファイトは、グラフェン化合物、グラフェン層の間に包含される元素、グラフェン層の間に包含される化合物、またはそれらの任意の混合物を含む、段落1から48までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
50.対電極中の導電性材料は、酸化グラフェン、銅がドープされたグラファイト、銀がドープされたグラファイト、塩がドープされたグラファイト、またはそれらの任意の混合物を含む、段落1から49までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
51.対電極中の導電性材料は、金属を含み、ここで金属は、銀、ニッケル、金、銅、それらの合金、またはそれらの任意の混合物を含み、かつ金属は、粒子またはフィルムの形態である、段落1から50までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
52.対電極中の導電性材料は、導電性ポリマーを含み、ここで導電性ポリマーは、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ン酸(PEDOT:PSS)、ポリアニリン(PANI)、ポリチオフェン(PT)、ポリピロール(PPy)、それらの共重合体、またはそれらの任意の混合物を含む、段落1から51までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
53.対電極に電気的に接続される集電体をさらに含む、段落1から52までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
54.集電体は、アルミニウム、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、鉄、クロム、鋼、ステンレス鋼、黄銅、青銅、それらの合金、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落1から53までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
55.集電体は、導電性メッシュ、導電性テープ、導電性繊維、導電紙、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落1から54までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
56.集電体は、銅含有メッシュ、黄銅含有メッシュ、鋼含有メッシュ、銅含有テープ、アルミニウム含有テープ、銅もしくはニッケルを含む金属被覆ポリエステル導電性繊維、導電性カーボン紙、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落1から55までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
57.集電体は、集電体と対電極の間に少なくとも部分的に配置される導電性接着剤を介して対電極に接着される、段落1から56までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
58.集電体は、集電体と対電極を共に圧縮または圧迫することによって生じる接着力によって対電極に接着される、段落1から57までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
59.電極、対電極、および固体イオン伝導体を少なくとも部分的に包囲する筐体をさらに含む、段落1から58までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
56.集電体は、銅含有メッシュ、黄銅含有メッシュ、鋼含有メッシュ、銅含有テープ、アルミニウム含有テープ、銅もしくはニッケルを含む金属被覆ポリエステル導電性繊維、導電性カーボン紙、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落1から55までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
57.集電体は、集電体と対電極の間に少なくとも部分的に配置される導電性接着剤を介して対電極に接着される、段落1から56までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
58.集電体は、集電体と対電極を共に圧縮または圧迫することによって生じる接着力によって対電極に接着される、段落1から57までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
59.電極、対電極、および固体イオン伝導体を少なくとも部分的に包囲する筐体をさらに含む、段落1から58までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
60.筐体は、熱収縮チュービング、熱収縮ラップ、サーマルラミネートホイル、プレッシャーラミネートホイル、防液材料を含む包装繊維、防液材料を含む包装紙、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落59に記載の固体電池セルまたは方法。
61.固体電池セルは、約0.01mm〜1mm未満の厚さ、および約0.1cm2〜5cm2未満の長さ掛ける幅の表面積を有する、段落1から60までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
62.固体電池セルは、約0.01mm〜0.5mm未満の厚さ、および約0.1cm2〜1cm2未満の長さ掛ける幅の表面積を有する、段落1から61までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
63.固体電池セルは、約0.5V〜約3.2Vの電圧を生成する、段落1から62までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
64.固体電池セルは、約0.8V〜約2.7Vの電圧を生成する、段落1から63までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
61.固体電池セルは、約0.01mm〜1mm未満の厚さ、および約0.1cm2〜5cm2未満の長さ掛ける幅の表面積を有する、段落1から60までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
62.固体電池セルは、約0.01mm〜0.5mm未満の厚さ、および約0.1cm2〜1cm2未満の長さ掛ける幅の表面積を有する、段落1から61までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
63.固体電池セルは、約0.5V〜約3.2Vの電圧を生成する、段落1から62までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
64.固体電池セルは、約0.8V〜約2.7Vの電圧を生成する、段落1から63までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
65.固体電池セルは、約1V〜約2.2Vの電圧を生成する、段落1から64までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
66.固体電池セルは、1Vより大きく2.2V未満の電圧を生成する、段落1から65までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
67.固体電池セルは、約1.2V〜約2.2Vの電圧を生成する、段落1から66までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
68.固体電池セルは、約1.4V〜約1.9Vの電圧を生成する、段落1から67までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
69.マグネシウム含有基材の一部分と試薬溶液を反応させてイオン伝導性材料を作製する際、試薬溶液およびマグネシウム含有基材に電流を流す工程をさらに含み、ここで試薬溶液は、電解質を含む、段落4または5に記載の方法。
66.固体電池セルは、1Vより大きく2.2V未満の電圧を生成する、段落1から65までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
67.固体電池セルは、約1.2V〜約2.2Vの電圧を生成する、段落1から66までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
68.固体電池セルは、約1.4V〜約1.9Vの電圧を生成する、段落1から67までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法。
69.マグネシウム含有基材の一部分と試薬溶液を反応させてイオン伝導性材料を作製する際、試薬溶液およびマグネシウム含有基材に電流を流す工程をさらに含み、ここで試薬溶液は、電解質を含む、段落4または5に記載の方法。
70.電流は、直流電流であり、かつ約1V〜約5Vの電圧を有し、ここで電流は、試薬溶液およびマグネシウム含有基材を、約5秒間〜約5分間流れる、段落69に記載の方法。
71.電流は、試薬溶液およびマグネシウム含有基材を、約10秒間〜約2分間流れる、段落70に記載の方法。
72.グラファイトおよび物質を混合し、グラファイトおよび物質を含む混合物を作製する工程、ならびにグラファイトおよび物質を含む混合物を、固体イオン伝導体の少なくとも一部分に塗布し、対電極を形成する工程をさらに含む、段落4または5に記載の方法。
73.グラファイトおよび物質を含む混合物を、60℃を超える温度〜400℃未満の温度まで加熱し、対電極を形成する工程をさらに含む、段落72に記載の方法。
74.物質は、接着剤を含む、段落72に記載の方法。
71.電流は、試薬溶液およびマグネシウム含有基材を、約10秒間〜約2分間流れる、段落70に記載の方法。
72.グラファイトおよび物質を混合し、グラファイトおよび物質を含む混合物を作製する工程、ならびにグラファイトおよび物質を含む混合物を、固体イオン伝導体の少なくとも一部分に塗布し、対電極を形成する工程をさらに含む、段落4または5に記載の方法。
73.グラファイトおよび物質を含む混合物を、60℃を超える温度〜400℃未満の温度まで加熱し、対電極を形成する工程をさらに含む、段落72に記載の方法。
74.物質は、接着剤を含む、段落72に記載の方法。
75.接着剤は、ポリマー材料を含み、ここでポリマー材料は、ポリ(アクリル酸)、ポリアクリラート、ポリ(メチルアクリラート)、ポリ(ビニルアセタート)、それらのアルキル誘導体、それらの共重合体、それらの塩、またはそれらの任意の混合物を含む、段落74に記載の方法。
76.接着剤は、複数の粒子、および溶媒を含み、ここで複数の粒子は、ポリマー材料を含み、かつ1μm未満の平均粒径を有する、段落74に記載の方法。
77.グラファイト、および接着剤を混合し、グラファイトおよび接着剤を含む混合物を作製する工程、ならびにグラファイトおよび接着剤を含む混合物を、固体イオン伝導体の少なくとも一部分に塗布し、対電極を形成する工程をさらに含む、段落4または5に記載の方法。
78.マグネシウム含有基材と試薬溶液を混合する前に、マグネシウム含有基材の未反応部の少なくとも一部分上に、マスクを形成する工程をさらに含む、段落4または5に記載の方法。
79.試薬溶液は、酸化銅、酸化鉄、酸化マンガン、酸化錫、酸化バナジウム、酸化セリウム、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム、塩化アンモニウム、塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化セシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸銅、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸アルミニウムカリウム、塩化コバルト、酢酸マグネシウム、シアン化鉄、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウム、水酸化アルミニウム、水酸化アンモニウム、水酸化ケイ酸マグネシウムアルミニウムカルシウムナトリウム、塩化水素、硫酸水素、リン酸水素、それらの水和物、それらの異性体、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落4または5に記載の方法。
76.接着剤は、複数の粒子、および溶媒を含み、ここで複数の粒子は、ポリマー材料を含み、かつ1μm未満の平均粒径を有する、段落74に記載の方法。
77.グラファイト、および接着剤を混合し、グラファイトおよび接着剤を含む混合物を作製する工程、ならびにグラファイトおよび接着剤を含む混合物を、固体イオン伝導体の少なくとも一部分に塗布し、対電極を形成する工程をさらに含む、段落4または5に記載の方法。
78.マグネシウム含有基材と試薬溶液を混合する前に、マグネシウム含有基材の未反応部の少なくとも一部分上に、マスクを形成する工程をさらに含む、段落4または5に記載の方法。
79.試薬溶液は、酸化銅、酸化鉄、酸化マンガン、酸化錫、酸化バナジウム、酸化セリウム、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム、塩化アンモニウム、塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化セシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸銅、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸アルミニウムカリウム、塩化コバルト、酢酸マグネシウム、シアン化鉄、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウム、水酸化アルミニウム、水酸化アンモニウム、水酸化ケイ酸マグネシウムアルミニウムカルシウムナトリウム、塩化水素、硫酸水素、リン酸水素、それらの水和物、それらの異性体、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落4または5に記載の方法。
80.対電極を形成する前に、固体イオン伝導体上に含水物を含む層を形成する工程をさらに含み、ここで含水物を含む層は、固体イオン伝導体と対電極の間に、少なくとも部分的に配置される、段落4または5に記載の方法。
81.含水物は、水和錯体を含み、ここで水和錯体は、物質に化学的に結合する水分子を1つまたは複数含む、段落80に記載の方法。
82.電極は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含み、イオン伝導性材料は、マグネシウム化合物を含む、段落4または5に記載の方法。
83.マグネシウム含有基材は、ワイヤ、ロッド、ホイル、シート、プレート、フィルム、ディスク、ストリップ、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、プラグ、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落4または5に記載の方法。
84.段落1から83までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法を含む、印刷回路基材(PCB)。
81.含水物は、水和錯体を含み、ここで水和錯体は、物質に化学的に結合する水分子を1つまたは複数含む、段落80に記載の方法。
82.電極は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含み、イオン伝導性材料は、マグネシウム化合物を含む、段落4または5に記載の方法。
83.マグネシウム含有基材は、ワイヤ、ロッド、ホイル、シート、プレート、フィルム、ディスク、ストリップ、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、プラグ、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落4または5に記載の方法。
84.段落1から83までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法を含む、印刷回路基材(PCB)。
85.コア、および段落1から84までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法を含むコイル型電池であって、コアは、導電性を有し、固体電池セルは、10を超えるアスペクト比を有し、固体電池セルは、複数のコイルを形成するコアに巻き付けられ、複数のコイルは、少なくとも3個〜約100個のコイルを有する、コイル型電池。
86.段落1から85までのいずれか1つに記載の固体電池セルまたは方法を含むコンテナ型電池であって、電極または対電極によって少なくとも部分的に画成されるキャビティを含む、コンテナ型電池。
87.キャビティ内に配置される物質をさらに含み、ここで物質は、薬学的活性物質、医薬組成物、栄養補助組成物、食品、染料、香料、化粧品組成物、洗浄剤、除草剤、殺虫剤、推進薬、爆薬、またはそれらの任意の混合物を含む、段落86に記載のコンテナ型電池。
一連の上限数値、および一連の下限数値を用いて、特定の実施形態および特徴について記載した。別段の指示がない限り、任意の2つの数値の組み合わせ(例えば、任意の低値と任意の高値の組み合わせ、任意の2つの低値の組み合わせ、および/または任意の2つの高値の組み合わせ)を含む範囲が想定されるべきである。いくつかの下限、上限および範囲は、下記の1つまたは複数の特許請求の範囲に記載される。全ての数値は、示された値の「約」または「おおよそ」の値であり、本分野の当業者によって予期される実験誤差および変動を考慮する。
先にさまざまな用語を定義した。特許請求の範囲で使用される用語が、先の記載に定義されていない場合、印刷刊行物または交付特許の少なくとも1つに示される通りに、関連する分野の者がその単語に与えている最も広い定義が、当該用語に与えられるべきである。また、該当する場合、本出願中で引用される、全ての特許、試験手順および他の文書は、そのような開示が本出願と矛盾しない限り、そのような組み込みが許可される全ての権限に対し、その全てが参照により組み込まれる。
先の記載は、特定の例示的な実施形態に関するが、本発明の他の実施形態、およびさらなる実施形態は、その基本的範囲から逸脱することなく考案され、その範囲は、続く特許請求の範囲によって決定される。
87.キャビティ内に配置される物質をさらに含み、ここで物質は、薬学的活性物質、医薬組成物、栄養補助組成物、食品、染料、香料、化粧品組成物、洗浄剤、除草剤、殺虫剤、推進薬、爆薬、またはそれらの任意の混合物を含む、段落86に記載のコンテナ型電池。
一連の上限数値、および一連の下限数値を用いて、特定の実施形態および特徴について記載した。別段の指示がない限り、任意の2つの数値の組み合わせ(例えば、任意の低値と任意の高値の組み合わせ、任意の2つの低値の組み合わせ、および/または任意の2つの高値の組み合わせ)を含む範囲が想定されるべきである。いくつかの下限、上限および範囲は、下記の1つまたは複数の特許請求の範囲に記載される。全ての数値は、示された値の「約」または「おおよそ」の値であり、本分野の当業者によって予期される実験誤差および変動を考慮する。
先にさまざまな用語を定義した。特許請求の範囲で使用される用語が、先の記載に定義されていない場合、印刷刊行物または交付特許の少なくとも1つに示される通りに、関連する分野の者がその単語に与えている最も広い定義が、当該用語に与えられるべきである。また、該当する場合、本出願中で引用される、全ての特許、試験手順および他の文書は、そのような開示が本出願と矛盾しない限り、そのような組み込みが許可される全ての権限に対し、その全てが参照により組み込まれる。
先の記載は、特定の例示的な実施形態に関するが、本発明の他の実施形態、およびさらなる実施形態は、その基本的範囲から逸脱することなく考案され、その範囲は、続く特許請求の範囲によって決定される。
Claims (20)
- 電極と対電極の間に少なくとも部分的に配置される固体イオン伝導体を含む固体電池セルであって、
前記電極は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含み、
前記対電極は、導電性材料を含み、
前記固体イオン伝導体は、イオン伝導性材料を含み、
前記イオン伝導性材料は、マグネシウム化合物を含み、
前記対電極および前記固体イオン伝導体は、合わせて約1μm〜1mm未満の厚さを有する、固体電池セル。 - 前記電極、および前記固体イオン伝導体の少なくとも一部分は、同一のマグネシウム含有基材からから生じる、請求項1に記載の固体電池セル。
- 前記固体イオン伝導体中の前記マグネシウム化合物は、前記マグネシウム含有基材の第一部分から作製され、前記電極中の前記マグネシウムは、前記マグネシウム含有基材の第二部分由来である、請求項2に記載の固体電池セル。
- 前記対電極は、複合材料を含み、前記複合材料は、導電性材料およびイオン伝導性物質を含む、請求項1に記載の固体電池セル。
- 前記導電性材料は、グラファイトを含み、前記イオン伝導性物質は、酸化マグネシウム、過酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、またはそれらの任意の混合物を含む、請求項4に記載の固体電池セル。
- 前記イオン伝導性物質は、含水物を含む、請求項4に記載の固体電池セル。
- 前記含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、またはそれらの任意の混合物を含む、請求項6に記載の固体電池セル。
- 前記対電極は、グラファイト、グラファイト化合物、グラファイト材料、またはそれらの任意の混合物を含む、請求項1に記載の固体電池セル。
- 前記対電極は、ナトリウム、カリウム、リチウム、ルビジウム、マグネシウム、カルシウム、ベリリウム、エルビウム、イッテルビウム、それらのイオン、それらの合金、またはそれらの任意の混合物がインターカレートしたグラファイトを含む、請求項1に記載の固体電池セル。
- 前記対電極は、イオン性化合物がインターカレートしたグラファイトを含み、前記イオン性化合物は、陽イオンまたは陰イオンを含み、前記陽イオンは、Cu+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Sn2+、Sn4+、Al3+、Mn2+、Mn4+、Ti3+、Ti4+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+、V2+、V4+、V5+、Be2+、Ce4+、またはそれらの任意の混合物を含み、前記陰イオンは、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、またはそれらの任意の混合物を含む、請求項1に記載の固体電池セル。
- 前記イオン伝導性材料は、含水物を含む、請求項1に記載の固体電池セル。
- 前記含水物は、水和錯体を含み、前記水和錯体は、物質に化学的に結合する水分子を1つまたは複数含む、請求項11に記載の固体電池セル。
- 前記含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、またはそれらの任意の混合物を含む、請求項11に記載の固体電池セル。
- 前記含水物は、可動イオンを含み、前記可動イオンは、約0.05nm〜0.5nm未満の水和半径を有する、請求項11に記載の固体電池セル。
- 前記含水物は、イオン性化合物を含み、前記イオン性化合物は、陽イオンおよび陰イオンを含み、前記陽イオンは、Cu+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Sn2+、Sn4+、Al3+、Mn2+、Mn4+、Ti3+、Ti4+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+、V2+、V4+、V5+、Be2+、Ce4+、またはそれらの任意の混合物を含み、前記陰イオンは、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、またはそれらの任意の混合物を含む、請求項11に記載の固体電池セル。
- 前記電極は、約1原子%〜約7原子%のアルミニウムを含む、請求項1に記載の固体電池セル。
- 前記対電極中の前記導電性材料は、グラファイト、銀、ニッケル、金、銅、伝導性ポリマー、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項1に記載の固体電池セル。
- 電極と対電極の間に配置される固体イオン伝導体を含む固体電池セルであって、
前記電極は、少なくとも90原子%のマグネシウムを含み、
前記対電極は、導電性材料およびイオン伝導性物質を含み、
前記固体イオン伝導体は、イオン伝導性材料を含み、
前記イオン伝導性材料は、含水物を含み、
前記対電極および前記固体イオン伝導体は、合わせて約1μm〜1mm未満の厚さを有する、固体電池セル。 - 前記イオン伝導性物質および前記イオン伝導性材料は、独立して含水物を含み、前記含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、またはそれらの任意の混合物を含む、請求項18に記載の固体電池セル。
- 少なくとも90原子%のマグネシウムを含むマグネシウム含有基材、および試薬溶液を混合して、混合物を作製する工程、
前記混合物中の前記マグネシウム含有基材の一部分と前記試薬溶液を反応させ、電極上に配置される固体イオン伝導体を作製する工程であり、前記固体イオン伝導体は、前記マグネシウム含有基材と前記試薬溶液の反応部から生じるイオン伝導性材料を含み、前記電極は、前記マグネシウム含有基材の未反応部を含む、工程、および
前記固体イオン伝導体の上方に導電性材料を含む対電極を形成する工程であり、前記固体イオン伝導体は、少なくとも部分的に、前記電極と前記対電極の間に、少なくとも部分的に配置され、前記対電極および前記固体イオン伝導体は、合わせて約1μm〜1mm未満の厚さを有する、固体電池セルの製造方法。
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201562142696P | 2015-04-03 | 2015-04-03 | |
US62/142,696 | 2015-04-03 | ||
US201562219854P | 2015-09-17 | 2015-09-17 | |
US62/219,854 | 2015-09-17 | ||
US201662287571P | 2016-01-27 | 2016-01-27 | |
US62/287,571 | 2016-01-27 | ||
PCT/US2016/023909 WO2016160481A1 (en) | 2015-04-03 | 2016-03-24 | Solid state battery cells and methods for making and using same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018515900A true JP2018515900A (ja) | 2018-06-14 |
Family
ID=57004569
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018503461A Pending JP2018515900A (ja) | 2015-04-03 | 2016-03-24 | 固体電池セルならびにその製造方法および使用 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20160294028A1 (ja) |
EP (1) | EP3278388A4 (ja) |
JP (1) | JP2018515900A (ja) |
KR (1) | KR20170132882A (ja) |
CN (1) | CN107534159A (ja) |
TW (1) | TW201707270A (ja) |
WO (1) | WO2016160481A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020075512A1 (ja) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | 株式会社村田製作所 | 糸電池 |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108390086B (zh) * | 2017-01-03 | 2020-03-20 | 清华大学 | 含氢过渡金属氧化物及其制备方法、固态燃料电池 |
JP7018571B2 (ja) | 2017-03-13 | 2022-02-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 固体電解質及びそれを用いた二次電池 |
TWI617067B (zh) * | 2017-04-27 | 2018-03-01 | 康那香企業股份有限公司 | 固態富鎂型鹽質導電離子材料與製造方法 |
JP7200143B2 (ja) | 2017-06-20 | 2023-01-06 | コアシェル テクノロジーズ インコーポレイテッド | バッテリー電極の表面上に薄膜の液相堆積を行うための方法、システム、及び組成物 |
US11961991B2 (en) * | 2017-06-20 | 2024-04-16 | Coreshell Technologies, Incorporated | Solution-phase deposition of thin films on solid-state electrolytes |
WO2019152415A2 (en) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | The Regents Of The University Of California | Magnesium based bioresorbable electrodes for recording, stimulation and drug delivery |
CN108942970B (zh) * | 2018-09-12 | 2021-07-06 | 常州大学 | 一种可用于软体机器人的可拉伸电极 |
CN113683100B (zh) * | 2021-08-24 | 2023-04-25 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种水系锌离子电池正极材料、其制备方法及应用 |
CN114628782B (zh) * | 2022-03-25 | 2024-04-16 | 宜兴市昱元能源装备技术开发有限公司 | 一种固态储能电池 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2481204A (en) * | 1947-07-02 | 1949-09-06 | Dow Chemical Co | Magnesium primary cell |
US3110632A (en) * | 1961-08-14 | 1963-11-12 | Nat Union Electric Corp | Thermal cell |
US3660164A (en) * | 1969-07-02 | 1972-05-02 | California Inst Res Found | Primary cell utilizing halogen-organic charge tranfer complex |
US4522901A (en) * | 1983-03-16 | 1985-06-11 | Allied Corporation | Secondary battery containing organoborate electrolyte |
IT1307220B1 (it) * | 1999-07-29 | 2001-10-29 | Univ Padova | Batterie primarie (non ricaricabili) e secondarie (ricaricabili) abase di elettroliti polimerici basati su ioni magnesio |
US8319760B2 (en) * | 2007-06-29 | 2012-11-27 | Sony Corporation | Display device, driving method of the same and electronic equipment incorporating the same |
JP5172231B2 (ja) * | 2007-07-20 | 2013-03-27 | 日本化学工業株式会社 | リチウム二次電池用正極活物質、その製造方法及びリチウム二次電池 |
US8211578B2 (en) * | 2009-06-09 | 2012-07-03 | The Gillette Company | Magnesium cell with improved electrolyte |
US9184465B2 (en) * | 2010-05-10 | 2015-11-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Ion conductor and solid state battery |
US9152287B2 (en) * | 2010-08-05 | 2015-10-06 | Analog Devices, Inc. | System and method for dual-touch gesture classification in resistive touch screens |
EP2605325B1 (en) * | 2010-08-09 | 2015-11-18 | LG Chem, Ltd. | Cathode current collector coated with a primer and magnesium secondary battery including same |
US8951673B2 (en) * | 2011-06-22 | 2015-02-10 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | High rate, long cycle life battery electrode materials with an open framework structure |
US9516930B2 (en) * | 2011-07-12 | 2016-12-13 | Gdalyahu Izkovitz | Freshening rings |
US9455469B2 (en) * | 2012-05-14 | 2016-09-27 | Nanotek Instruments, Inc. | Rechargeable magnesium-ion cell having a high-capacity cathode |
JP5900144B2 (ja) * | 2012-05-15 | 2016-04-06 | 株式会社豊田中央研究所 | 無機マグネシウム固体電解質、マグネシウム電池及び無機マグネシウム固体電解質の製造方法 |
JP5854009B2 (ja) * | 2012-12-26 | 2016-02-09 | 株式会社デンソー | マグネシウム二次電池用負極の表面処理方法 |
EP2976798B1 (en) * | 2013-03-21 | 2018-11-07 | University of Maryland, College Park | Ion-conducting batteries with solid state electrolyte materials |
-
2016
- 2016-03-24 CN CN201680026622.9A patent/CN107534159A/zh active Pending
- 2016-03-24 JP JP2018503461A patent/JP2018515900A/ja active Pending
- 2016-03-24 WO PCT/US2016/023909 patent/WO2016160481A1/en active Application Filing
- 2016-03-24 EP EP16773781.6A patent/EP3278388A4/en not_active Withdrawn
- 2016-03-24 US US15/079,539 patent/US20160294028A1/en not_active Abandoned
- 2016-03-24 KR KR1020177031922A patent/KR20170132882A/ko unknown
- 2016-03-30 TW TW105110150A patent/TW201707270A/zh unknown
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020075512A1 (ja) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | 株式会社村田製作所 | 糸電池 |
JPWO2020075512A1 (ja) * | 2018-10-12 | 2021-09-02 | 株式会社村田製作所 | 糸電池 |
JP7088299B2 (ja) | 2018-10-12 | 2022-06-21 | 株式会社村田製作所 | 糸電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201707270A (zh) | 2017-02-16 |
EP3278388A1 (en) | 2018-02-07 |
CN107534159A (zh) | 2018-01-02 |
WO2016160481A1 (en) | 2016-10-06 |
EP3278388A4 (en) | 2018-11-14 |
KR20170132882A (ko) | 2017-12-04 |
US20160294028A1 (en) | 2016-10-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2018515900A (ja) | 固体電池セルならびにその製造方法および使用 | |
US9023531B2 (en) | Coated positive electrode active material, positive electrode for nonaqueous secondary battery, nonaqueous secondary battery, and their production methods | |
Etman et al. | Molybdenum oxide nanosheets with tunable plasmonic resonance: aqueous exfoliation synthesis and charge storage applications | |
JP5192613B2 (ja) | マグネシウム金属空気電池 | |
Dubal et al. | A successive ionic layer adsorption and reaction (SILAR) method to induce Mn 3 O 4 nanospots on CNTs for supercapacitors | |
US9595706B2 (en) | Protected transition metal hexacyanoferrate battery electrode synthesis method | |
CN102640242B (zh) | 电化学电容器以及其中使用的电极 | |
Perret et al. | Electro-deposition and dissolution of MnO2 on a graphene composite electrode for its utilization in an aqueous based hybrid supercapacitor | |
Kimura et al. | Improvement of the cyclability and coulombic efficiency of Li-ion batteries using Li [Ni0. 8Co0. 15Al0. 05] O2 cathode containing an aqueous binder with pressurized CO2 gas treatment | |
Zhang et al. | Microwave‐assisted synthesis of CuO/MnO2 nanocomposites for supercapacitor application | |
JP5204333B2 (ja) | 金属酸素電池 | |
Jia et al. | Ion Pre‐Embedding Engineering of δ‐MnO2 for Chemically Self‐Charging Aqueous Zinc Ions Batteries | |
Gao et al. | Polyvinyl pyrrolidone as electrolyte additive for aqueous zinc batteries with MnO2 cathode | |
WO2014178170A1 (en) | Protected transition metal hexacyanoferrate battery electrode | |
Zhang et al. | Ti3C2/CNTs Macroporous conductive network boosts Li4Ti5O12-TiO2 anode performance for practical Li ion and Mg ion batteries | |
Staišiūnas et al. | Engineering of conformal electrode coatings by atomic layer deposition for aqueous Na-Ion battery electrodes | |
Murata et al. | Electrolyte Dependency on Ca2+ Insertion and Extraction Properties of V2O5 | |
EP2744035B1 (en) | Metal-oxygen battery and method for producing oxygen storage material used therein | |
Sisbandini et al. | The mechanism of capacity enhancement in LiFePO4 cathodes through polyetheramine coating | |
JP2011249238A5 (ja) | ||
Xiong et al. | Open-framework structure based cathode materials coupled with metallic anodes for rechargeable multivalent ion batteries | |
JP2002270244A (ja) | 電池ならびに負極および正極の製造方法 | |
EP3218953B1 (en) | Secondary battery with non-aqueous electrolyte | |
JP2008258205A (ja) | 電気二重層キャパシタ用電極の製造方法 | |
Zhang et al. | Challenges and Strategies of Aluminum Anodes for High‐Performance Aluminum–Air Batteries |