JP2020501304A - Liイオン電池用のハイブリッドナノラミネート電極 - Google Patents
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Abstract
Description
それは、X1−R−X2と一般的に記載される化合物であり、分子骨格Rは、2つの反応性化学基X1及びX2を有する。
・ベンゼンジオール;X1=X2=−OH、R=ベンゼン
oまた、1個又は2個のヒドロキシル基がアミン、酸又はチオール基で置換された同じ分子
・フランジオール及びピリジンジオールのような複素環芳香族ジオール;
oまた、1個又は2個のヒドロキシル基がアミン、酸又はチオール基で置換された同じ分子
・線状共役分子のジオール;R=ジエン
oまた、1個又は2個のヒドロキシル基がアミン、酸又はチオール基で置換された同じ分子
・1つ又は複数の環状及び/又は線状分子骨格の組み合わせ。
・同じ有機分子をチタン前駆体と組み合わせて使用して、Ti−ヒドロキノンを製造した(参考文献3)。
・4−アミノフェノール(X1=NH2、X2=OH、R=ベンゼン)をジエチル亜鉛と組み合わせて、Zn−アミノフェノールフィルムを製造した(参考文献4)。
・同じ有機分子をチタン前駆体と組み合わせて使用して、Ti−アミノフェノールを製造した(参考文献5)。
さらなる例では、有機分子(4−アミノフェノール)と金属前駆体(TiCl4)との組み合わせを使用して、原子層堆積されたTiO2層間挿入層の間に分子層堆積プロセスによって分離層を製造した。この方法を用いて、5nmのTiO2及び1つの4−アミノフェノールの単層を有する総厚200nmのハイブリッド電極を調製し、充放電挙動を試験するためにコインセル構成で試験した。図2Aは、このスタックが充電及び放電されたサイクル図を示す。
11 第1の集電体層
12 第1の電極層
13 電解質層
14 第2の電極層
15 第2の集電体層
100 薄膜電池セル
111 5nmのTiO2ナノシート
112 4−アミノフェノールの単層
Claims (13)
- デカップリング層によって分離されている0.3〜300nmの範囲の層厚を有するTiO2、MnO2又はそれらの組み合わせの群の金属酸化物層で形成された多数のダイアドラミネートスタックを含む、リチウム電池用の電極。
- 前記デカップリング層は、0.1〜10nmの範囲の導電性ポリマー層である、請求項1に記載の電極。
- 前記デカップリング層は、単一の単層である、請求項1に記載の電極。
- 前記デカップリング層は、X1−R−X2によって特徴付けられる化合物によって形成され、導電性分子骨格Rは、同一であることができる2つの基X1及びX2を有する、請求項1に記載の電極。
- X1及びX2は、前記ラミネートスタックの表面に吸着されている金属前駆体に対して反応性である官能基である、請求項4に記載の電極。
- X1及びX2は、ヒドロキシル(−OH)、アミン(−NH2)、カルボン酸(−COOH)又はチオール(−SH)の群から選択される、請求項4に記載の電極。
- 導電性分子骨格Rは、ベンゼンジオール、複素環芳香族ジオール、線状共役分子を含むジオールの何れかによって形成される、請求項4又は6に記載の電極。
- 基板を提供するステップと、以下のステップ:
−第1の堆積段階で前記基板上に酸化チタンを堆積させて、3〜300nmの範囲の酸化チタンのシートを提供するステップ;及び
−第2の段階で導電性ポリマーを堆積させて導電性ポリマーの単層を提供するステップ
を繰り返して実施し、それによってTiO2ナノシートで形成された多数のダイアドナノラミネートスタックを提供するステップと、を含む、リチウム電池用の電極の製造方法。 - 前記第1の堆積段階は、チタン前駆体(例えば、塩化チタン、オルトチタン酸テトライソプロピル)及び酸素前駆体(例えば、水、オゾン、過酸化物、酸素ラジカル、酸素プラズマ)が使用されるALDプロセスである、請求項8に記載の方法。
- 前記第2の堆積段階は、場合によりチタン前駆体と組み合わされた有機前駆体(例えば、アルコール、酸、アミン)が使用されるMLDプロセスである、請求項8に記載の方法。
- 前記第1及び第2の堆積段階は、任意の組み合わせで、ALDプロセス、MLDプロセス、CVDプロセス又はスパッタリングプロセスによって実施される、請求項8に記載の方法。
- 前記第1及び第2の堆積段階は、堆積ツールの1回の実行で実施される、請求項8に記載の方法。
- 前記基板は、高アスペクト比のマイクロピラー、高アスペクト比のマイクロトレンチ、複数のナノワイヤ、メッシュ、(ナノ)多孔質構造、及び/又は三次元足場の何れかを有する3D構造である、請求項8に記載の方法。
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