JP5112605B2 - 高い安定性を有する高分子電解質、電気化学的システムにおけるその使用 - Google Patents

高い安定性を有する高分子電解質、電気化学的システムにおけるその使用 Download PDF

Info

Publication number
JP5112605B2
JP5112605B2 JP2003563038A JP2003563038A JP5112605B2 JP 5112605 B2 JP5112605 B2 JP 5112605B2 JP 2003563038 A JP2003563038 A JP 2003563038A JP 2003563038 A JP2003563038 A JP 2003563038A JP 5112605 B2 JP5112605 B2 JP 5112605B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer
electrolyte
carbon
electroactive
anode
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2003563038A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006501600A5 (ja
JP2006501600A (ja
Inventor
ザギブ,カリム
ペリエ,ミッシェル
ゲルフィ,アブデルバースト
デュピュイ,エリザベス
シャレスト,パトリック
アレル,フランソワ
アルマン,ミッシェル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydro Quebec
Original Assignee
Hydro Quebec
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydro Quebec filed Critical Hydro Quebec
Publication of JP2006501600A publication Critical patent/JP2006501600A/ja
Publication of JP2006501600A5 publication Critical patent/JP2006501600A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5112605B2 publication Critical patent/JP5112605B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F283/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F290/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups
    • C08F290/02Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups on to polymers modified by introduction of unsaturated end groups
    • C08F290/06Polymers provided for in subclass C08G
    • C08F290/062Polyethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/26Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds
    • C08G65/2603Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing oxygen
    • C08G65/2606Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing oxygen containing hydroxyl groups
    • C08G65/2609Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing oxygen containing hydroxyl groups containing aliphatic hydroxyl groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/32Polymers modified by chemical after-treatment
    • C08G65/329Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds
    • C08G65/333Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing nitrogen
    • C08G65/33348Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing nitrogen containing isocyanate group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • C08L33/10Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
    • C08L33/12Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L71/00Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L71/02Polyalkylene oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/10Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
    • C09D133/12Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22Electrodes
    • H01G11/30Electrodes characterised by their material
    • H01G11/48Conductive polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22Electrodes
    • H01G11/30Electrodes characterised by their material
    • H01G11/50Electrodes characterised by their material specially adapted for lithium-ion capacitors, e.g. for lithium-doping or for intercalation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54Electrolytes
    • H01G11/56Solid electrolytes, e.g. gels; Additives therein
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0088Composites
    • H01M2300/0091Composites in the form of mixtures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

発明の分野
本発明は、高性能、特に高安定性を有する電解質および電解質組成物に、およびこれらの電解質および/またはこれらの電気化学的組成物を使用する電気化学的システムに関する。
技術状態
3rd Rechargeable Battery Seminar, Beerfield Beach, F1(1990)においてT. Naguraによって説明されたソニー社製リチウムイオン電池のマーケティングは、電話およびコンピュータのような携帯電子装置の分野においてそれら電池の拡大と重要な前進を可能にした。Liイオン電池の技術はリチウムのインターカレーションがある電極に基づく;アノードはグラファイトより成り、そしてカソードは金属酸化物(LiCoO、LiMnO、LiNiO)より成る。第一充電中に炭素表面において不動態皮膜が形成される。この不動態皮膜の化学および組成は複雑である。この皮膜の電気化学的プロトコルは工業秘密である。1990年から1999年まで、Liイオン電池の化学は液体電解質の使用に本質的に基づいていた。同じ化学を電気自動車の分野における応用のための大きな容積に対して外挿することは、この電池の安全確保を大きな規模で必要とする液体電解質の反応性の故に疑問なままである。
1999年の初めに、所謂《Liイオン重合体》技術が、特に日本の企業によって市場に出された。この技術はゲル化重合体(《ゲル》)を電解質として用いるもので、電解質中の重合体の割合は5重量%から10重量%まで変わる。アノードはグラファイトタイプのものであり、カソードはLiCoO2タイプのものである。この技術の平均電圧は3.6ボルトである。この技術の利点の1つは、特にプリズム形状の発電装置(generators)の、要求がますます多くなっている単純化にある。遊離液体がないことは、可撓性かつ不浸透性である、質量および容積の比エネルギーの増加を伴うタイプ《金属プラスチックラミネート》の包装材料の使用を可能にする。この技術を利用することによって得られる電気化学的な動力は、しかし、放電速度<2C(30分での充電−放電)に制限される。
発電装置におけるポリエーテルの電解質としての使用は、米国特許−A−第5,356,553号明細書においてDKS社によって、米国特許−A−第5,436,090号明細書においてYuasa Inc.によって、および米国特許−A−第6,280,882号明細書においてHydro-Quebec社によって説明された。これらの特許明細書に挙げられているポリエーテルは電圧<3.9ボルトにおいて安定であって、バナジウム酸化物タイプのカソードを2.2〜3.4ボルトの間で使用するか、または、最近では、3.5ボルトの一定電圧で動作するLiFePOタイプのカソードを使用する、Hydro-Quebec社によって開発されたもののような高分子電解質技術に適合性である。代わって、このタイプのポリエーテルは、LiMnまたはLiCoPO系カソードを用いる4または5ボルトタイプのカソードでは不安定であるように思われた。
これらの技術は、12Cの収率(yield)(5分での充電−放電)まで達するエネルギーおよび電力を有することを可能にする。この技術は、Li/Liに対しては4ボルトより高い電圧において機能する。この技術を使用する発電装置の安全確保を高め、そして有効エネルギー密度をさらに増大させるために、安定な高分子ゲル電解質は>4ボルトの電圧で使用されなければならない。
他方、星型の重合体は、ポリエーテルの場合を含めて、不安定性を示す結晶化する傾向を減少させるのを可能にすることが知られている。グリセロールまたはトリメチロールプロパンから誘導される、3つの分枝鎖を持つ星型の重合体が、アクリレートまたはメタクリレート末端基を介して架橋できる高分子電解質を構成するために使用されてきた。
従って、従来技術の電解質の欠点の一部を取り除いている、良好なサイクリング中安定性を有する電解質および電解質組成物の必要があった。
発明の要旨
本発明は、実質的な電気化学的安定性を有する少なくとも1種の4分枝重合体に基づく高分子電解質に関する。HVSP(High Voltage Stable Polymer:高電圧安定性重合体)とも称されるこの高分子電解質は、電気化学的システムで有利に使用することができる。
本発明は、また、本発明の高分子電解質を架橋させることによって得られる電解質組成物に関する。
本発明のもう1つの目的は、乾燥または可塑性重合体の製造を可能にする方法、および、特にハイブリッドスーパーコンデンサーおよび電気化学的発電装置の分野におけるその使用に関する。
最後に、本発明は、本発明による少なくとも1種の電解質および/または少なくとも1つの電解質組成物を含む電気化学的装置、特にスーパーコンデンサーに関する。
本発明は、また、乾燥または可塑性重合体の製造を可能にする方法、並びに、特にハイブリッドスーパーコンデンサーおよび電気化学的発電装置の分野におけるその使用に関する。
発明の一般的説明
本発明の範囲内で、電気化学的装置という表現は、特に電池、スーパーコンデンサーおよびハイブリッドスーパーコンデンサーをカバーする。
電池は、挿入物質または導電性重合体を用いて製造された少なくとも1つのアノードおよび1つのカソードを含む電気化学的装置である。
スーパーコンデンサーは、挿入なしの少なくとも2つの二重層電極を含み、そしてそれは挿入反応には頼らない。
ハイブリッドスーパーコンデンサーは、少なくとも1つの挿入電極および少なくとも1つの二重層電極を含む。
電池またはスーパーコンデンサーは、一般に、次のとおり表される:
Figure 0005112605
本発明の第一の目的は電気化学的発電装置用の高分子電解質であり、その高分子電解質は:
−好ましくはハイブリッド末端基、なおもさらに好ましくはハイブリッドアクリレート(好ましくはメタクリレート)およびアルコキシ(好ましくは1〜8個の炭素原子を有するアルコキシ、なおもさらに好ましくはメトキシまたはエトキシ)末端基またはビニル末端基を有する少なくとも1種の4分枝重合体にして、その4分枝重合体の少なくとも1つの分枝鎖(好ましくは少なくとも2分枝した)は架橋を起こすことが可能であるそのような少なくとも1種の4分枝重合体;
次のファミリーから選ばれる少なくとも1つの成分:
化学式(CH−CF(式中、nは、好ましくは1,000〜4,000の間で変わり、好ましくはnは150付近となるように)の(PVDF)とも称されるポリ(ビニリルジエンフルオリド)であって、好ましくは10,000〜1,000,000の平均分子量を有するもの、より好ましくはさらに100,000〜250,000の平均分子量を有するものと;
式[(CH−CF(CF−CF(CH))1−x(式中、nは1,000〜4,000の間で変わり、好ましくはnは2,000から3,000まで変わり、より好ましくはさらにnは150付近であり、そしてxは好ましくは0.15〜0.5の間で変わる)の(PVDF−HFP)とも称されるポリ(ビニリジエンフルオロ−コ−ヘキサフルオロプロペン)共重合体であって、好ましくは10,000〜1,000,000の平均分子量を有するもの、より好ましくはさらに100,000〜250,000の平均分子量を有するものと;
化学式(CF−CF(式中、nは5から20,000まで変わり、好ましくはnは50から10,000まで変わる)の(PTFE)とも称されるポリ(テトラフルオロエチレン)であって、好ましくは500〜5,000,000の平均分子量を有するもの、より好ましくはさらに5,000〜1,000,000、好ましくは約200,000の平均分子量を有するものと;
ポリ(エチレン−コ−プロピレン−コ−5−メチレン−2−ノルボルネン)またはEPDMとも称されるエチレン−プロピレン−ジエン共重合体であって、好ましくは10,000〜250,000、好ましくは20,000〜100,000の平均分子量を有するものと;
ポリオール、好ましくは:
好ましくは50,000〜1,000,000の平均分子量を有するポリビニルアルコール、またはOH基の一部がOCH、OC、OCHOH、OCHCH(CH)OH、OC(=O)CHまたはOC(=O)Cで置換されている、好ましくは5,000〜250,000の平均分子量を有するセルロース、および/または
エチレンオキシド縮合生成物であって、好ましくは1,000〜5,000の平均分子量を有する、好ましくは純粋な、またはグリセロール若しくはトリメチロールプロパン上のプロピレンオキシドと混合状態にあり、そして場合により式(O=C=N)−R(式中、2<x<4であり、そしてRは基(O=C=N)による多官能性を保証するアリール基またはアルキル基を表す)のジまたはトリ−イソシアネートにより多分架橋されているもの、などのポリオールと
から選ばれる少なくとも1種の成分;
式[(CH−C(CH))/(COCH)](式中、nは、好ましくは100〜10,000の間で変わり、より好ましくはさらにnは500から5,000まで変わる)の(PMMA)とも称されるポリ(メチルメタクリレート)であって、好ましくは10,000〜1,000,000の平均分子量を有するもの、好ましくは50,000〜500,000の平均分子量を有するもの;
化学式[(CH−CH(CN))](式中、nは150から18,800まで変わり、なおもさらに好ましくはnは300から4,000まで変わる)の(PAN)とも称されるポリ(アクリロニトリル)、好ましくは10,000〜1,000,000の平均分子量を有するもの、なおもさらに好ましくは20,000〜200,000の平均分子量を有するもの;
SiO−Al;および
被覆されていない、または、好ましくは米国特許−A−第6,190,804号明細書の第1欄および第2欄において定義されている重合体の1種または2種以上と相溶性である(即ち、安定であるおよび/または二次的寄生反応を生じさせない)有機物質であって、好ましくは少なくとも1種のポリオールおよび/または1種のポリエチレン−ポリオキシエチレン共重合体を含む群から選ばれる該有機物質、および/または好ましくはSiOおよび/またはAlである無機物質で被覆されているナノTiO
に基づく上記高分子電解質。
4分枝重合体は、米国特許−A−第6,190,804号明細書の第1欄および第2欄において定義されているものの1つであるのが好ましい。この米国特許明細書は言及することによって本出願に含められる。
この重合体は、次の基:アクリレート若しくはメタクリレートおよびアルコキシ、アリルオキシおよび/またはビニルオキシ(これら基の少なくとも1つ、好ましくは少なくとも2つは架橋を可能にするために活性である)を含む末端基を持つ少なくとも4つの分枝鎖を有するポリエーテルタイプの星形状重合体であるのが好ましい。この重合体を含む本発明による電解質組成物の安定性電圧は、明らかに4ボルトより高い。
本発明の1つの好ましい態様によれば、4分枝重合体は、好ましくは高分子量を有し、そして式(I)
Figure 0005112605
に相当するアクリレート末端基を有する分枝を持つ4官能性重合体である:但し、上記の式において、RおよびRは各々水素原子または低級アルキル(好ましくは、炭素原子1〜7個)を表し;Rは水素原子またはメチル基を表し;mおよびnは0に等しいかまたは0より大きい整数を表し;各高分子量鎖において、m+n≧35であり;そして各R、R、R、並びにmおよびnパラメーターの各々は4つの高分子量鎖において同一または異なることができる。
本発明のもう1つの好ましい態様によれば、高電圧安定性重合体(HVSP)は、ハイブリッド末端基(アクリレート若しくはメタクリレートおよびアルコキシ、アリルオキシ、ビニルオキシ)を持つ少なくとも4つの分枝鎖を有する星型ポリエーテルより成る。その安定性電圧は明らかに4ボルトより高い。
本発明の1つの好ましい態様によれば、高分子電解質は、好ましくは、LiTFSIのようなリチウム塩、または塩類と、好ましくは有機溶媒より成る可塑剤との混合物をさらに含んでいる。
もう1つの有利な態様によれば、溶媒または可塑剤の非存在下における高分子電解質は、その重合体マトリックス中に(イオン伝導性を保証する)リチウム塩または塩類の混合物を加えることによって得られる乾燥形態(溶媒を含まない)をしている。好ましリチウム塩は、タイプ:LiN(SOCF;LiTFSI、LiN(SO;BETI、LiC(SOCF、LiBF、LiPF、LiClO、LiSOCF、LiAsFのものである。
もう1つの有利な態様によれば、本発明の高分子電解質は、好ましくはエチレンカーボネート類、プロピレンカーボネート類、γ−ブチロラクトン類、ジメチルカーボネート類、ジエチルカーボネート類、テトラエチル−スルホンアミド類およびメチル−エチルカーボネート(EMC)類より成る群から選ばれる有機溶媒の少なくとも1つの混合物より成る可塑剤を含む。
本発明の第二の目的は、本出願の第一の目的による少なくとも1種の高分子電解質から得られる、好ましくはその電解質の成分をそれらの架橋を可能にする条件に付すことによって得られる電解質組成物より成る。
1つの有利な態様によれば、架橋はUVによって、熱処理によって、および/または電子ビーム(EB)によって行われる。
少なくとも1種のリチウム塩の存在下で架橋することによって得られる電解質組成物が特に興味深い。
リチウム塩の非存在下で架橋することによって得られるものも興味深い。これらの電解質組成物は反応器中で製造することができるが、電池中でも、或いはハイブリッドスーパーコンデンサー中でも、後者が一旦造られると、製造することができる。単に、電池またはハイブリッドスーパーコンデンサー中に本発明の高分子電解質を導入し、そしてその場で架橋を行うことで十分である。
架橋は:
50〜100℃の温度において、好ましくは60〜80℃の温度において;および/または
5分〜8時間の期間、好ましくは1〜4時間の継続期間の間;および/または
好ましくはペルオキシド類、ヒドロペルオキシド類およびペルエステル類を含む群から選ばれる架橋触媒(好ましくは、この触媒はペルオキシカーボネート類のような有機ペルオキシド類(ベンゾイルペルオキシドまたはアゾ化合物)より成る群から選ばれる)の存在下で有利に行われる。
1つの有利な態様によれば、上記電解質組成物はゲルの形態をしており、この形態は、好ましくは、ドクターブレード塗布法によって、または射出によって得られる。
もう1つの有利な態様によれば、上記の電解質組成物は固体の形態をしており、この形態はドクターブレード塗布法によって、または押し出しによって得られる。
本発明の第三の目的は、電池、スーパーコンデンサーまたはハイブリッドスーパーコンデンサーのような電気化学的装置であって:
本発明の少なくとも1種の電解質、および/または本発明による少なくとも1つの電解質組成物;
好ましくはLiTi12タイプの電気活性アノード;および
LiCoPOおよび/またはLi(Mn0.66Ni0.34)O等から製造されたもののような3.5〜5ボルトタイプのカソード
を含む上記の電気化学的装置にある。
本発明によるもう1つの有利なスーパーコンデンサーは:
本発明による少なくとも1種の高分子電解質および/または少なくとも1つの電解質組成物;
好ましくはLiTi12タイプの電気活性アノード;および
好ましくは大きな表面積を持つ炭素タイプの電気活性カソード
を含む。
炭素は2m/gに等しいかまたはそれより大きく、かつ2500m/gに等しいかまたはそれより小さい比表面積を有する粒子の形態をしている、好ましくは50m/gに等しいかまたはそれより大きい、好ましくは50〜2400m/gの比表面積を有する粒子の形態をしている。
1つの有利な態様によれば、電気活性カソードは導電性重合体タイプのものであって、好ましくはポリアニリン類および/またはポリチオフェン類、および/または好ましくは3−アリールチオフェン類の族から選ばれるアリールチオフェン類のような、少なくとも1種の高電圧を有する導電性重合体より成る。
好ましくは、電気活性アノードは、好ましくは天然および/または合成グラファイトおよび/または高結晶性炭素から造られたGIC(グラファイトインターカレーション化合物)タイプのものであって、炭素は、好ましくは、電極を構成するために用いられる前に2000℃(摂氏2000度)より低い温度において熱処理される。
特に有利な別態様によれば、これらの電気化学的装置において、電気活性アノードは低結晶性タイプの炭素、好ましくは摂氏2000°に等しいかまたはそれより低い温度で処理された炭素、および/または硬質炭素の層より成る。
好ましくは、本発明による電気化学的装置またはスーパーコンデンサーは、AlLiおよび/またはLi4.4Sn22等のようなリチウム合金タイプの電気活性アノードを有する。
特に興味深い他の電気化学的装置またはスーパーコンデンサーに、電気活性カソードが4ボルトカソードであって、好ましくはLiCoO、LiMnおよび/またはLiNiO、或いはこれら元素のレドックス対を単独でまたは混合物として含んでいる化合物より成る群から選ばれる少なくとも1種の酸化物から造られているものがある。
例として、機能を高度に奏するスーパーコンデンサー装置は金属リチウムタイプの電気活性アノードを用いて製造される。
それ故、本発明の1つの目的は、明細書の段落0055の説明において定義される方法によって測定される、4ボルトより高いサイクリング中安定性を有する任意の電気化学的装置を提供することである。
発明の好ましい態様の説明
本発明の第一の好ましい態様は図1で説明される。アノードおよびカソードの動作は図中でそれらそれぞれの平均電圧によって描かれている。
電池またはスーパーコンデンサーは、一般に、次のように表される:
Figure 0005112605
4つのタイプのアノード、即ち次のアノード:
金属リチウム;
炭素およびグラファイト;
リチウム系合金;および
LiTi12
の動作が図1に描かれている。
2つのタイプのカソード、即ち次のカソード:
4ボルト(LiCoO、LiMn、LiNiO);および
5ボルト(LiCoPO、大きな表面積を有する炭素:二重層炭素)
の動作が図1に描かれている。
本発明の枠組み内において、大きな表(比)面積を有する炭素は、50m/グラムより大きい比表面積を有する炭素である。さらに詳しくは、図1の場合、大きな表面積を有する炭素は80m/グラムの表面積を有する。
図1で言及される電気化学的装置の全てのタイプにおいて試験される、本発明の電解質を前記で定義される式(I)に従って確実に使用できるようにするために、その重合体は還元下および酸化下で安定でなければならない。上記の性質を兼ね備える唯一の重合体は、HVSP(化学名)とも称される本発明による高分子電解質である。この重合体は、ハイブリッド末端基(アクリレートおよびアルコキシ)を持つ少なくとも4つの分枝鎖を有する星形状ポリエーテルに基づく。その安定性電圧は明らかに4ボルトより高い。あらゆる予想に反して、この重合体の構造は、その重合体の化学的安定性、従ってその電気化学的安定性に影響を及ぼさないことが認められた。驚くべき、そして解明されていない仕方で、本発明の電解質および電解質組成物中における少なくとも4つの分枝鎖を有する星形状重合体は、前述の線状または3分枝星形状重合体の1つ(<3.9ボルトにおいて安定)よりも明らかに高い安定性範囲を有することが見いだされた。
HVSPグラファイトの物理化学的相溶性は、グラファイトの表面において安定な不動態皮膜を形成すること、そして4ボルト以上で動作するカソードにより良好な長期サイクリング性(cycling property)を確実に得ることを可能にする。
この発明で使用されるHVSPはDKS社、日本によって製造され、それは商標名・ELEXCEL MP210-1で表される。室温では、この重合体は透明な粘稠液体の形をしており、次の物理化学的性質を有する:
Figure 0005112605
この重合体は、ハイブリッド末端基(アクリレートおよびアルコキシ)を持つ4つの分枝鎖を有する。アクリレート末端基はその重合体を架橋させるのに役立つ。架橋は、UV線によるか、《電子ビーム》について(EB)とも称される電子ビームによるか、または適切な開始剤を選ぶことによる熱的方法によるかのいずれかによる多くの方法を用いることによって行うことができる。
アクリレート、メタクリレート、アリルオキシまたはビニルオキシ末端基が重合体の架橋を確実に達成するために利用され、またアルコキシ末端基(1つまたは複数)は酸化中に重合体の安定性を保証するために利用されることは明らかである。酸化電流による重合体の動作電圧限界を検出するために、図2に描かれる新しい電気化学的方法を用いた。本発明の好ましい態様によれば、カソードは、アルミニウム集電装置上に分散された重合体と大表面積炭素との複合材料である。炭素について生じせしめられた表面のため、この材料は検出器として作用し、そして2μA程度の低い電流の強さを持つどんな酸化電流も検出することができる。Celgard(登録商標)のようなポリオレフィンタイプの微孔質膜の中に飽和させた(soaked)固体形態または液体形態の上記電解質は、高電圧において安定である。
アノードは参照電極として、および対極として役立つ金属リチウムから造られる。
使用される電気化学的方法は、10mV/時の走査速度により使用される徐速シクロボルタンメトリー(slow cyclovoltammetry)である。この方法は酸化電流を電圧の関数として示す:電流がゼロに近い各時間に重合体の作動電圧は安定している。
図3は、HVSP重合体系電極に有利に適用することが可能である色々な技術的構成を図解するものである;即ち、
技術(I)−LiTi12/HVSP/炭素:ハイブリッドスーパーコンデンサー
この構成において:
−LiTi12は挿入アノードを表し、HVSPは電解質および隔離板であり、カソードは大きな比面積、即ち50m/グラムより大きい、好ましくは500〜2500m/グラム、なおもさらに好ましくは約2400m/グラム(グラファイトの場合は、グラファイトの内部平面の理論的限界に相当する約1200m/グラム)の比面積を持つ炭素に基づき(好ましくは、グラファイトに基づき);このカソードに関連する機構は二重層(CDL)である;
−電解質は2つの形態で現れることができる:
・乾燥形態であって、40〜85重量%、好ましくは約50重量%の重合体マトリックスを含み、残りがイオン伝導性を確実に達成するためにリチウム塩または塩類の混合物であり、それらの塩が、好ましくは、LiN(SOCF;LiTFSI;LiN(SO;BETI;LiC(SOCF;LiBF;LiPF;LiClO;LiSOCFおよびLiAsFを含む群から選ばれる形態;
・ゲルであって、5〜75重量%のELEXCEL重合体および95〜25重量%の可塑剤を含み、この可塑剤がEC(エチレンカーボネート)、PC(プロピレンカーボネート)、γ−GBL(γ−ブチロラクトン)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、TESA(テトラエチル−スルホンアミド)、エチル−メチルカーボネート(EMC)のような有機溶媒の混合物であり、上記の塩または塩類の混合物は上記可塑剤に対して0.75から2モルまで変わる濃度で存在する形態。
技術(I)の使用は、電極材料を4ボルト超で動作させるのを可能にする。また、LiTi12の使用は電気化学的システムを前もって形成することを必要としないことにも注目されたい。
技術(II)−グラファイト/HVSP/炭素:ハイブリッドスーパーコンデンサー
この構成において、グラファイトは挿入アノードを構成し、HVSPは電解質および隔離板であり、カソードは大きな表面積を持つ炭素に基づき、このカソードに関連する機構は二重層タイプ(CDL)のものである。
電解質は2つの形態をしている:
−乾燥形態であって、40〜85重量%、好ましくは約50重量%の固体重合体を含み、残りがイオン伝導性を確実に達成するためにリチウム塩または塩類の混合物より成り、それらの塩が、好ましくは、LiN(SOCF;LiTFSI、LiN(SO;BETI;LiC(SOCF;LiBF;LiPF;LiClO;LiSOCFおよびLiAsFより成る群から選ばれる形態;
−ゲルであって、5〜75重量%の重合体材料および95〜25重量%の液体可塑剤を含み、この可塑剤がEC(エチレンカーボネート)、PC(プロピレンカーボネート)、γ−GBL(γ−ブチロラクトン)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、TESA(テトラエチル−スルホンアミド)、エチル−メチルカーボネート(EMC)のような有機溶媒の混合物であり、上記の塩または塩類の混合物は上記溶媒中に上記可塑剤に対して0.75から2モルまで変わる濃度で存在する形態。
技術(II)の使用は、材料の安定性を>4.5ボルトに到達させることを可能にする。高分子電解質HVSPは還元下で安定であり、そしてグラファイトの表面において不動態皮膜を多分形成するのを可能にする。それは酸化下で安定であり、そして良好なサイクリング性を確実に得ることができる。《事前の電気化学的形成》は、電気化学的発電装置を用いる前に適切なサイクリングシーケンスを通じて行われなければならない。
技術(III)−LiTi12/HVSP/カソード5ボルト(LiCoPO):Liイオン
アノードおよびカソードは挿入材料であり、HVSPは電解質である。
電解質は2つの形態をしている:
−乾燥形態であって、40〜85重量%、好ましくは約50重量%の重合体マトリックスを含み、残りがイオン伝導性を与えるためにリチウム塩または塩類の混合物より成り、それらの塩が、好ましくは、LiN(SOCF;LiTFSI;LiN(SO;BETI;LiC(SOCF;LiBF4;LiPF;LiClO;LiSOCFおよびLiAsFより成る群から選ばれる形態;
−ゲルであって、5〜75重量%のゲルおよび重合体マトリックス並びに95〜25重量%の可塑剤を含み、この可塑剤がEC(エチレンカーボネート)、PC(プロピレンカーボネート)、γ−GBL(γ−ブチロラクトン)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、TESA(テトラエチル−スルホンアミド)、エチルメチルカーボネート(EMC)のような有機溶媒の混合物であり、上記の塩または塩類の混合物は上記可塑剤に対して0.75から2モルまで変わる濃度で存在する形態。
技術(III)の使用は、材料の安定性を>4.5ボルトに到達させるのを可能にする。LiTi12の使用は電池の先行形成を必要としない。
技術(IV)−グラファイト/HVSP/カソード5ボルト(LiCoPO):Liイオン電池
この構成において、アノード(グラファイト)およびカソードは挿入材料であり、HVSPは電解質および隔離板を構成する。このアノードに関連する機構はGICタイプ(グラファイトインターカレーション化合物)のものである。
電解質は2つの形態をしていることができる:
−乾燥形態であって、40〜85重量%、好ましくは50重量%の重合体マトリックスを含み、残りがイオン伝導性を確実に達成するためにリチウム塩または塩類の混合物より成り、それらの塩が、好ましくは、LiN(SOCF;LiTFSI;LiN(SO;BETI;LiC(SOCF;LiBF;LiPF;LiClO;LiSOCFおよびLiAsFより成る群から選ばれる形態;
−ゲルであって、5〜75重量%のゲルおよび重合体マトリックス並びに95〜25重量%の可塑剤を含み、この可塑剤がEC(エチレンカーボネート)、PC(プロピレンカーボネート)、γ−GBL(γ−ブチロラクトン)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、TESA(テトラエチル−スルホンアミド)、エチルメチルカーボネート(EMC)のような有機溶媒の混合物であり、上記の塩または塩類の混合物は上記可塑剤に対して0.75から2モルまで変わる濃度で存在する形態。
技術(IV)の使用は、材料の安定性を>4.5ボルトに到達させるのを可能にする。HVSP重合体は還元下で安定であり、そしてグラファイトの表面において不動態皮膜を形成することができる。それは酸化下で安定であり、そして良好なサイクリング性を確実に得ることができる。先行形成がスーパーコンデンサーの前に行われなければならない。
次の実施例は例示説明として与えられるだけであって、本発明の目的の何らかの種類の限定を構成すると解されるべきではない。
比較例1−重合体ゲル・ELEXCEL MP210-1:電解質およびバインダーの酸化下における安定性の試験
80重量%の4分枝星形状重合体・ELEXCEL MP210-1を、20重量%の、分子量500,000g/モルのPVDF(KUREHA、日本、KF 1300)と混合して重合体マトリックスを与える。
次に、78重量%のこの重合体マトリックスを、22重量%の、100〜250nmの粒径を有するShawinigan炭素と混合する。
この混合物をアルミニウム集電装置上に分散させ、その後に窒素の流れの下で12時間中ずっと加熱する。次いで、乾燥を真空下で2時間中に完了させる。かくして得られた電極を、EC+DMC−1M LiClO電解質で浸されたCelgard(商品番号2300)により分離されているリチウム金属電極に対面するように取り付ける。
実施される電気化学的試験は、3〜4.5ボルト間での徐速シクロボルタンメトリー(10mV/時)である。3〜5ボルトのこの電圧範囲において、酸化電流が約3.9ボルトにおいて有意に増大する標準の3分枝ポリエーテルと比較して、酸化下における安定性が得られた。
比較例2−重合体ゲル・ERM-1 ELEXCEL:電解質の酸化下における安定性の試験
Shawinigan炭素(20重量パーセント)をタイプPVDFのバインダー(80重量パーセント)と混合して複合材料にする。電極を手作業で作る。この電極を作用電極として使用する。金属リチウムを、化学電池において参照電極としてのみならず対極としても用いる。
DKS社ロット8K1201からの重合体・ERM-1 ELEXCEL(4つの分枝鎖)をTomiyamaからのEC/GBL中1.5MのLiBFと混合し、そしてAkzo Nobel社からのPerkadox-16熱開始剤を、割合:100グラムの溶液・ERM1(EC:GBL+LiBF)(ERM1/(EC:GBL+LiBF)の重量比は(90:10)であることを知っている)中0.102グラムのPerkadox-16(1000ppm)で添加することによって高分子電解質を調製する。
図4は、赤外線現場重合を80℃の温度において行うのに使用した実験装置を示す。1時間の処理後にゲルが完全に形成され、それは透明な色のものである。上記の3つの電極をMacPile(登録商標)タイプのサイクリング装置に接続する。電気化学的試験を比較例1におけるように行う。図5は、重合体ゲルの酸化壁(oxidation wall)を示す:100μAの電流値で測定された安定性壁(stability wall)の電圧は4.7ボルトである。
実施例1−重合体ゲル・ERM-1 ELEXCEL/TiO2(XP-416):電解質の酸化下における安定性試験
比較例2におけると同じShawinigan炭素をタイプPVDFのバインダーと混合する。この複合材料から電極を手作業で作る。この電極を3電極タイプの電気化学的装置中で作用電極として使用する。金属リチウムを参照電極としてのみならず対極としても用いる。DKS社ロット8K1201からの重合体・ERM-1 ELEXCEL(4つの分枝鎖)をTomiyamaからのEC/GBL中1.5MのLiBFと混合し、そしてAkzo Nobel社からのPerkadox 16熱開始剤を、割合:0.101グラムのPerkadox 16(1000ppm)、100グラムのERM1/(EC:GBL+LiBF)溶液、および0.506グラムのTiOナノ(Kronos社からのXP-416)で添加することによって高分子電解質を調製する。ERM1/(EC:GBL+LiBF)の重量比は(90:10)である。
図4は、80℃の温度における赤外線現場重合のために使用した実験装置を示すもので、1時間後にゲルが完全に形成され、それは白っぽい色のものである。上記の3つの電極をMacPile(登録商標)タイプのサイクリング装置に接続する。安定性試験を比較例1におけるように行った。図5は重合体ゲルの酸化壁を示す:100μAで測定された安定性壁の電圧は4.8ボルトである。
実施例2−重合体ゲル・ERM-1 ELEXCEL/TiO(XP-413):電解質の酸化下における安定性の試験
比較例2におけると同じShawinigan炭素をPVDFタイプのバインダーと混合する。この複合材料からその足をアルミニウム支持体上に置くことによって電極を作る。この電極を3電極タイプの電気化学的システム中で作用電極として使用する。金属リチウムを参照電極としてのみならず電極としても用いる。DKS社ロット8K1201からのERM-1 ELEXCEL(4つの分枝鎖)をTomiyamaからのEC/GBL(1:3)中1.5MのLiBFと混合し、そしてAkzo Nobel社からのPerkadox 16熱開始剤を、0.050グラムのPerkadox 16(500ppm)、100グラムのERM1/(EC:GBL+LiBF)溶液、0.105グラムの、無機表面処理(AlおよびZrO)およびポリオールに基づく第二の有機表面処理によるTiOナノルチル(Kronos社のXP-413)の割合で添加することによって高分子電解質を調製する。ERM1/(EC:GBL+LiBF)の重量比は(90:10)であることを知っている。図4は、摂氏80°の温度における赤外線現場重合のために使用した装置を示すもので、1時間後にゲルが完全に形成され、それは白っぽい色のものである。上記の3つの電極をMacPile(登録商標)タイプのサイクリング装置に接続する。電気化学的安定性の試験を比較例1におけるように行う。図5は、重合体ゲルの酸化壁を示す。100μAの電流を用いて測定された安定性壁の電圧は4.57ボルトである。
実施例3−重合体ゲル・ERM-1 ELEXCEL/TiO(XP-415):電解質の酸化下における安定性の試験
Shawinigan炭素(比較例2におけると同じ)をPVDFタイプのバインダーと混合する。この電極を作用電極として使用する。金属リチウムを参照電極としてのみならず対極としても用いる。DKS社ロット8K1201からの重合体ERM-1 ELEXCEL(4つの分枝鎖)をTomiyamaからのEC/GBL(1:3)中1.5MのLiBFと混合し、そしてAkzo Nobel社からのPerkadox 16熱開始剤を、0.050グラムのPerkadox 16(500ppm)、100グラムの溶液・ERM1/(EC:GBL+LiBF)、および0.105グラムの、無機表面処理(Al、SiOおよびZrO)並びにポリオールに基づく第二の有機処理によるTiOナノルチル(Kronos社のXP-415)の割合で添加することによって高分子電解質を調製する。重量比ERM1/(EC:GBL+LiBF)は(90:10)であることを知っている。図4は赤外線現場重合のために使用した装置を示す。摂氏80°の温度において1時間後にゲルが完全に形成され、それは白っぽい色のものである。上記の3つの電極をMacPile(登録商標)タイプのサイクリング装置に接続する。電気化学的安定性試験を比較例1におけるように行う。図5は重合体ゲルの酸化壁を示す。100μAの電流値において測定された安定性壁の電圧は4.65ボルトである。
実施例4−重合体ゲル・ERM-1 ELEXCEL/TiO(XP-414):電解質の酸化下における安定性の試験
比較例2におけると同じShawinigan炭素をPVDFタイプのバインダーと混合する。この電極を3電極タイプのシステム中で作用電極として使用する。金属リチウムを参照電極としてのみならず対極としても用いる。DKS社ロット8K1201からの重合体ERM-1 ELEXCEL(4つの分枝鎖)をTomiyamaからのEC/GBL(1:3)中1.5MのLiBFと混合し、そしてAkzo Nobel社からのPerkadox 16熱開始剤を、0.050グラムのPerkadox 16(500ppm)、100グラムの溶液・ERM1/(EC:GBL+LiBF)、および0.108グラムの、無機表面処理(Al)およびポリオールに基づく第二の有機処理によるTiOナノルチル(Kronos社からのXP-414)の割合で添加することによって高分子電解質を調製する。重量比ERM1/(EC:GBL+LiBF)は(90:10)であることを知っている。図4は赤外線現場重合試験のために使用した装置を示す。摂氏80°において1時間後にゲルが完全に形成され、それは白っぽい色のものである。上記の3つの電極をMacPile(登録商標)タイプのサイクリング装置に接続する。電気化学的安定性試験を比較例1におけるように行う。図5は重合体ゲルの酸化壁を示す。100μAにおいて測定された安定性壁の電圧は4.608ボルトである。
実施例5−重合体ゲル・ERM-1 ELEXCEL/SiO:電解質の酸化下における安定性の試験
比較例2におけると同じShawinigan炭素をPVDFタイプのバインダーと混合する。この電極を3電極タイプの電気化学的システム中で作用電極として使用する。金属リチウムを参照電極としてのみならず対極としても用いる。DKS社ロット8K1201からのERM-1 ELEXCEL(4つの分枝鎖)をTomiyamaからのEC/GBL(1:3)中1.5MのLiBFと混合し、そしてAkzo Nobel社からのPerkadox 16熱開始剤を、0.050グラムのPerkadox 16(500ppm)、100グラムの溶液・ERM1/(EC:GBL+LiBF)、および0.103グラムの、Degussa社からのナノSiO Aerosil(非晶質ヒュームドシリカ)の割合で添加することによって高分子電解質を調製する。重量比・WRM1/(EC:GBL+LiBF)は(90:10)であることを知っている。図4は赤外線現場重合試験のために使用した装置を示す。摂氏80°の温度において1時間後にゲルが完全に形成され、それは白っぽい色のものである。上記の3つの電極をMacPile(登録商標)タイプのサイクリング装置に接続する。電気化学的安定性試験を実施例2におけるように行う。図6は重合体ゲルの酸化壁を示す。100μAの電流値において測定された安定性壁の電圧は4.757ボルトである。
比較例3−重合体ゲル・ERM-1 ELEXCEL/PVDF:電解質の酸化下における安定性の試験
比較例2におけると同じShawinigan炭素をPVDFタイプのバインダーと混合する。この電極を3電極システム中で作用電極として使用する。金属リチウムを参照電極としてのみならず対極としても用いる。DKS社ロット8K1201からのERM-1 ELEXCEL(4つの分枝鎖)をTomiyamaからのEC/GBL(1:3)中1.5MのLiBFと混合し、そしてAkzo Nobel社からのPerkadox 16熱開始剤を、割合・0.050グラムのPerkadox 16(500ppm)、100グラムの溶液・ERM1/(EC:GBL+LiBF)、および0.11グラムのPVDF(Kruha社、日本)で添加することによって高分子電解質を調製する。重量比・ERM1/(EC:GBL+LiBF)は(90:10)であることを知っている。図4は赤外線現場重合試験を行うために使用した装置を示す。80℃の温度において1時間後にゲルが完全に形成され、それは白っぽい色のものである。上記の3つの電極をMacPile(登録商標)タイプのサイクリング装置に接続する。電気化学的安定性試験を比較例1におけるように行う。図7は重合体ゲルの酸化壁を示す。100μAにおいて測定された安定性壁の電圧は4.607ボルトである。
比較例4−重合体ゲル・ERM-1 ELEXCEL/PMMA:電解質の酸化下における安定性の試験
比較例2におけると同じShawinigan炭素をPVDFタイプのバインダーと混合する。この電極を3電極システム中で作用電極として使用する。金属リチウムを参照電極としてのみならず対極としても用いる。DKS社ロット8K1201からのERM-1 ELEXCEL(4つの分枝鎖)をTomiyamaからのEC/GBL(1:3)中1.5MのLiBFと混合し、そしてAkzo Nobel社からのPerkadox 16熱開始剤を、割合・0.050グラムのPerkadox 16(500ppm)、100グラムの溶液・ERM1/(EC:GBL+LiBF)および0.11グラムのPMMA(Aldrich社)で添加することによって高分子電解質を調製する。重量比・ERM1/(EC:GBL+LiBF)は(90:10)であることを知っている。模式図1は赤外線現場重合を行うために使用した配置を示す。80℃において1時間後にゲルが完全に形成され、それは白っぽい色のものである。上記の3つの電極をMacPile(登録商標)タイプのサイクリング装置に接続する。電気化学的安定性試験を比較例1におけるように行う。図7は重合体ゲルの酸化壁を示す。100μAにおいて測定された安定性壁の電圧は4.742ボルトである。
比較例5−ハイブリッドスーパーコンデンサーの製造
アノードを、1%の斜方晶系グラファイトで被覆された、大きさ(被覆後)が20μmである球形グラファイトの粒子から作り、その混合を機械的融解によって、またはハイブリダイザー(Hybridiser)を用いて行い、90%のグラファイトを5%のスチレン・ブタジエンゴム(STYRENE BUTADIENE RUBBER(SBR)Zeon)、および水に溶解されている5%のWSCタイプの増粘剤(DKS社、日本)と混合する。最適な濃度を、銅上にドクターブレードを用いて分散させるのに選択する。
カソードを、PICA社(フランス)からの、PICACTIF SuperCap BP10タイプの高比表面積炭素(2000m/g)から作る。20%のこの炭素を60%のスチレン・ブタジエンゴム(STYRENE BUTADIENE RUBBER(SBR)Zeon)、および水に溶解した20%のタイプWSCの増粘剤(DKS社、日本)と混合する。アルミニウム上にドクターブレードを用いて分散させるのに最適な濃度を選択する。
高分子電解質を、比較例2に記載される90/10の重量比の溶媒/重合体混合物から形成する。
電気化学的発電装置(ハイブリッドスーパーコンデンサー)を原理・アノード/高分子電解質/カソードに従って作る。かくして得られたスーパーコンデンサーの電気化学的性能の評価を2.5〜4.5ボルトの間で行う。平均電位は3.6ボルトであり、そしてその平均キャパシタンスは0.25mAhである。
比較例6−ハイブリッドスーパーコンデンサーの製造
アノードを、6%のKetjenカーボンブラックで被覆されているLiTi12のナノ粒子から作る。混合を機械的融解によって、またはハイブリダイザーを用いて確実に達成する。90%のLiTi12−炭素を、水に溶解した5%のWSCタイプの増粘剤(DKS社、日本)が加えられている5%のスチレン・ブタジエンゴム(STYRENE BUTADIENE RUBBER(SBR)Zeon)と混合する。最適な濃度を、アルミニウム上にドクターブレード技術によって分散させるのに選択する。
カソードを、PICA社(フランス)からの、PICACTIF SuperCap BP10タイプの高表面積炭素粒子(2000m/g)から作る。20%のこの炭素を、水に溶解されている20%のWSCタイプの増粘剤(DKS社、日本)が加えられている60%のスチレン・ブタジエンゴム(STYRENE BUTADIENE RUBBER(SBR)Zeon)と混合する。アルミニウム上にドクターブレード法によって分散させるのに最適な濃度を選択する。
電解質を、比較例2に記載される90/10重量比の溶媒/重合体混合物から形成する。電気化学的発電装置(ハイブリッドスーパーコンデンサー)を原理・アノード/高分子電解質/カソードに従って作る。
その電気化学的性質の評価を1.5〜2.5ボルトの間の電圧限界下で行う。このハイブリッドスーパーコンデンサーの10クーロン(6分)で得られる平均放電電位は2.25ボルトであり、それはその静電容量の90%であり、そしてそれは非常に良好なサイクリング性をさらに示す。
比較例7−Liイオン電池の製造
アノードを、6%のKetjenカーボンブラックで被覆されているLiTi12ナノ粒子から作る。混合を機械的融解によって、またはハイブリダイザーを用いて確実に達成する。90%のLiTi12−炭素を、5%のスチレン・ブタジエンゴム(STYRENE BUTADIENE RUBBER(SBR)Zeon)、および水に溶解されている5%のWSCタイプの増粘剤(DKS社、日本)と混合する。最適な濃度を、アルミニウム上にドクターブレード法によって塗布するのに選択する。
カソードを、6%のKetjenカーボンブラックで被覆されているLiCoPOから作る。混合を機械的融解によって、またはハイブリダイザーを用いて確実に達成する。90%のLiTi12−炭素を、5%のスチレン・ブタジエンゴム(STYRENE BUTADIENE RUBBER(SBR)Zeon)、および水に溶解されている5%のWSCタイプの増粘剤(DKS社、日本)と混合する。アルミニウム上にドクターブレード法によって分散させるのに最適な濃度を選択する。
電解質を、比較例2に記載される90/10重量比の溶媒/重合体混合物から作る。Liイオン電池を次の原理:アノード/高分子電解質/カソードに従って作る。さらに、その電気化学的性能の評価を1.5〜3.3ボルトの間で行う。平均電位は3.25ボルトであり、そしてその平均静電容量は120mAH/gである。
比較例8−重合体ゲルとの界面Li金属の安定性
重合体ゲル中におけるリチウム金属の機械的安定性を、化学電池;リチウム金属//電解質ゲル//LiFePOを用いることによって確認した。重合体ゲルは比較例1で用いられたものと同じである。サイクリングを充電・放電においてC/1の速度において行う。樹枝状結晶は形成されず、リチウム/重合体ゲル界面は100回を超えるサイクリング後も安定なままである。
要約すると、本発明による電解質は、例えば形態をゲルまたは固体に容易に変えることができるという性質を示し、取り扱いが容易であり、安全上の特定の予防措置を必要とせず、高電圧でも電気化学的に安定であり、そして色が透明である。固体形態では、これらの電解質組成物は、例えば、米国特許−A−第6,190,804号明細書に記載されるもののような、例えばこの同じ米国特許明細書の図1に関して同明細書の第2欄に記載されるもののような固体電池の構造において使用することができる。
本発明の電気化学的組成物は、例えば色々な物理的形態で、例えばゲルまたは固体の形態で利用でき、電気化学的に安定であり、透明であるという性質を有して、例えば固体形態で良好な機械的性質を有する。他方、本発明の電気化学的装置は、例えばサイクリング中に非常に安定であり、使用が容易であり、かつ危険でないようにその機能を高度に奏することができるという利点を有する。
機能を高度に奏することができ、そして4ボルトを超えるサイクリング中安定性を有する電気化学的システムを初めて利用できるようにしている。
本発明を特定の用途を参照して説明したけれども、多くの変化および修正はそれらの用途と関係する可能性があり、そして、本発明は、本発明のこのような修正、使用または改変を、一般に本発明の原理に従ってカバーしようと、そして本発明が見いだされる活動分野で知られるようになるかまたは普通になり、かつ前記特許請求の範囲に従って前述の必須要素に適用することができる本発明の説明のどんな変形も含めようと意図するものであることが理解される。
異なるアノードおよびカソードの電気化学的安定性の範囲を図示する;各電極の平均電位は、この発明の重合体(HVSP)の安定性の関数として既知のポリエーテル(POC)に比較して示される。 酸化電流を検出する、本発明による電気化学プロセスを図示するもので、重合体の動作電圧限界を示す。 電解質としての《高電圧安定性重合体》(HVSP)の、電池およびスーパーコンデンサー用の異なるアノードおよびカソードによる異なる適用を図示する。 赤外線現場重合を実施するために用いられる実験装置を図示する。 異なるタイプのTiOの添加があるおよび添加がない異なる重合体の酸化安定性試験の結果を図示する。 SiOの添加があるおよび添加がない重合体の安定性試験の結果を図示する。 PVDFの添加があるおよび添加がない、またはPMMAの添加がある安定性試験の結果を図示する。

Claims (23)

  1. 4.5ボルトより高い電圧で動作する電気化学的発電装置のための高分子電解質であって、前記高分子電解質は架橋してポリマーゲル状の電解質組成物を形成し、そして前記高分子電解質は
    アクリレート末端基及びアルコキシ末端基を有する少なくとも1種の4分枝重合体であって、アクリレート末端基を有する前記4分枝重合体の少なくとも1つの分枝が架橋を起こすことが可能である前記4分枝重合体と;
    ナノSiO を含み
    こで前記4分枝重合体は、高分子量を有し、そして式(I)
    Figure 0005112605
    に相当するアクリレート末端基を有する分枝を持つ4官能性重合体であり、上記の式において、RおよびRは各々水素原子または炭素原子1〜7個のアルキルを表し、Rは水素原子またはメチル基を表し;mおよびnは0に等しいかまたは0より大きい整数を表し、各高分子量鎖において、m+n≧35であり、そして各R、R、R、並びにmおよびnパラメーターの各々は4つの高分子量鎖において同一であるかまたは異なっている、
    上記の高分子電解質。
  2. 追加として、塩、または塩と可塑剤との混合物を含有する、請求項1記載の高分子電解質。
  3. イオン伝導性を与えるために重合体に(マトリックス中に)リチウム塩またはリチウム塩の混合物を加えることによって得られる乾燥形態(溶媒を含まない)をしている、請求項2記載の高分子電解質。
  4. リチウム塩が、LiN(SOCF;LiTFSI、LiN(SO;BETI、LiC(SOCF、LiBF、LiPF、LiCLO、LiSOCF、及びLiAsFから選択される、請求項3記載の高分子電解質。
  5. 可塑剤が、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、テトラエチル−スルホンアミドおよびメチル−エチルカーボネート(EMC)より成る群から選ばれる有機溶媒の少なくとも1種より成る、請求項2記載の高分子電解質。
  6. 請求項1記載の少なくとも1種の高分子電解質から、前記電解質の成分を重合体の架橋を可能にする条件に付すことによって得られるゲル状の電解質組成物。
  7. 架橋がUV、熱処理および/または電子ビーム(EB)によって達成される、請求項6記載の電解質組成物。
  8. 架橋が少なくとも1種のリチウム塩の存在下で行われる、請求項6記載の電解質組成物。
  9. 架橋がリチウム塩の非存在下で行われる、請求項6記載の電解質組成物。
  10. 50〜100℃の温度で行われる架橋によって得られる、請求項6記載の電解質組成物。
  11. 5分〜8時間の継続時間、架橋させることによって得られる、請求項1記載の電解質組成物。
  12. 有機ペルオキシド、ヒドロペルオキシドまたはペルエステルより成る群から選ばれる触媒の存在下で架橋させることによって得られる、請求項1記載の電解質組成物。
  13. 電池、スーパーコンデンサーまたはハイブリッドスーパーコンデンサーである電気化学的装置であって、4.5ボルトより高い電圧で動作し
    請求項記載の少なくとも1種の電解質組成物
    電気活性アノード;および
    LiCoPOおよび/またはLi(Mn0.66Ni0.34)Oから製造された3.5〜5ボルトタイプのカソード
    を含む上記の電気化学的装置。
  14. 請求項記載の少なくとも1種の電解質組成物
    電気活性LiTi12アノード;および
    電気活性大表面積炭素カソード
    を含む、4.5ボルトより高い電圧で動作するスーパーコンデンサー。
  15. 炭素が、2m/gに等しいかまたはそれより大きく、かつ2500m/gに等しいかまたはそれより小さい比表面積を有する粒子の形態をしている、請求項14記載のスーパーコンデンサー。
  16. 電気活性カソードが導電性重合体から造られており、少なくとも1種の高電圧において導電性の重合体から成り、前記導電性の重合体は、ポリアニリン、ポリチオフェン、アリールチオフェン、またはこれらの混合物である、請求項14記載のスーパーコンデンサー。
  17. 電気活性アノードが、GIC(グラファイトインターカレーション化合物)から造られている、請求項14記載のスーパーコンデンサー。
  18. 電気活性アノードが低結晶性炭素、および/または硬質炭素の層より成る、請求項14記載のスーパーコンデンサー。
  19. 電気活性アノードが、リチウム合金から造られている、請求項13記載の電気化学的装置。
  20. 電気活性カソードが4ボルトタイプのものである、請求項13記載の電気化学的装置。
  21. 電気活性アノードが、天然および/または合成グラファイトから、および/または高結晶化度を有する炭素から造られた、GIC(グラファイトインターカレーション化合物)から造られている、請求項13記載の電気化学的装置。
  22. 電気活性アノードが低結晶化度を有する炭素より成る、請求項13記載の電気化学的装置。
  23. 電気活性アノードが、金属リチウムから造られている、請求項15記載のスーパーコンデンサー。
JP2003563038A 2002-01-16 2003-01-15 高い安定性を有する高分子電解質、電気化学的システムにおけるその使用 Expired - Lifetime JP5112605B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA2,367,290 2002-01-16
CA002367290A CA2367290A1 (fr) 2002-01-16 2002-01-16 Electrolyte polymere a haute stabilite > 4 volts comme electrolyte pour supercondensateur hybride et generateur electrochimique
PCT/CA2003/000052 WO2003063287A2 (fr) 2002-01-16 2003-01-15 Électrolyte polymère à haute stabilité, son utilisation dans les systèmes électrochimiques

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011002033A Division JP5639482B2 (ja) 2002-01-16 2011-01-07 高い安定性を有する高分子電解質、電気化学的システムにおけるその使用

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2006501600A JP2006501600A (ja) 2006-01-12
JP2006501600A5 JP2006501600A5 (ja) 2010-03-11
JP5112605B2 true JP5112605B2 (ja) 2013-01-09

Family

ID=27587688

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003563038A Expired - Lifetime JP5112605B2 (ja) 2002-01-16 2003-01-15 高い安定性を有する高分子電解質、電気化学的システムにおけるその使用
JP2011002033A Expired - Lifetime JP5639482B2 (ja) 2002-01-16 2011-01-07 高い安定性を有する高分子電解質、電気化学的システムにおけるその使用

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011002033A Expired - Lifetime JP5639482B2 (ja) 2002-01-16 2011-01-07 高い安定性を有する高分子電解質、電気化学的システムにおけるその使用

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7897674B2 (ja)
EP (1) EP1466379B1 (ja)
JP (2) JP5112605B2 (ja)
CA (1) CA2367290A1 (ja)
ES (1) ES2775949T3 (ja)
WO (1) WO2003063287A2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102534585B1 (ko) 2021-10-27 2023-05-26 한국에너지기술연구원 고분자 전해질 조성물, 고분자 전해질 및 이를 포함하는 하이브리드 커패시터

Families Citing this family (72)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2409524A1 (fr) 2002-10-23 2004-04-23 Hydro-Quebec Particule comportant un noyau a base de graphite recouvert d'au moins une couche continue ou discontinue, leurs procedes d'obtention et leurs utilisations
CA2418257A1 (fr) * 2003-01-30 2004-07-30 Hydro-Quebec Composition electrolytique et electrolyte, generateurs les contenant et operant sans formation de dendrite lors du cyclage
US20080021185A1 (en) * 2003-07-30 2008-01-24 Celanese Ventures Gmbh Novel Polyvinyl Ester and Novel Polyvinylalcohol Copolymers
DE10350481A1 (de) * 2003-10-29 2005-06-16 Henkel Kgaa Festigkeitsoptimierte Polymere mit gemischten Oxyalkyleneinheiten
US10629947B2 (en) 2008-08-05 2020-04-21 Sion Power Corporation Electrochemical cell
CA2482003A1 (fr) * 2004-10-12 2006-04-12 Hydro-Quebec Melange ternaire polymere - sel fondu - solvant, procede de fabrication et utilisation dans les systemes electrochimiques
CA2534243A1 (fr) * 2006-01-25 2007-07-25 Hydro Quebec Particules d'oxyde metallique enrobees a faible taux de dissolution, procedes de preparation et utilisation dans les systemes electrochimiques
CA2534276A1 (fr) 2006-01-26 2007-07-26 Hydro Quebec Melange cobroye d'un materiau actif et d'un materiau de conduction, ses procedes de preparation et ses applications
CA2569991A1 (en) * 2006-12-07 2008-06-07 Michel Gauthier C-treated nanoparticles and agglomerate and composite thereof as transition metal polyanion cathode materials and process for making
WO2009039398A1 (en) * 2007-09-19 2009-03-26 The Regents Of The University Of California Gallium nitride bulk crystals and their growth method
KR101601992B1 (ko) * 2008-01-08 2016-03-09 시온 파워 코퍼레이션 다공성 전극 및 관련 방법
EP2182574B1 (en) 2008-10-29 2014-03-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Electrolyte composition and catalyst ink used to form solid electrolyte membrane
IN2012DN02063A (ja) * 2009-08-28 2015-08-21 Sion Power Corp
KR101883330B1 (ko) * 2009-09-30 2018-08-30 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 레독스 커패시터 및 그 제작 방법
CN101958415B (zh) * 2010-08-20 2012-11-14 华南师范大学 一种动力锂离子电池二氧化钛微球负极材料及其制备方法
US8760851B2 (en) 2010-12-21 2014-06-24 Fastcap Systems Corporation Electrochemical double-layer capacitor for high temperature applications
US9214709B2 (en) 2010-12-21 2015-12-15 CastCAP Systems Corporation Battery-capacitor hybrid energy storage system for high temperature applications
CN102097212B (zh) * 2011-01-06 2013-01-23 中国科学院过程工程研究所 一种复合聚合物凝胶电解质及其制备方法
US9379369B2 (en) 2011-02-15 2016-06-28 Lg Chem, Ltd. Integrated electrode assembly and secondary battery using same
US9001495B2 (en) 2011-02-23 2015-04-07 Fastcap Systems Corporation High power and high energy electrodes using carbon nanotubes
EP2723979B1 (en) 2011-05-24 2020-07-08 FastCAP SYSTEMS Corporation Power system for high temperature applications with rechargeable energy storage
CA3098849A1 (en) 2011-06-07 2012-12-13 Fastcap Systems Corporation Energy storage media for ultracapacitors
US9548492B2 (en) 2011-06-17 2017-01-17 Sion Power Corporation Plating technique for electrode
US9558894B2 (en) 2011-07-08 2017-01-31 Fastcap Systems Corporation Advanced electrolyte systems and their use in energy storage devices
JP2014524146A (ja) 2011-07-08 2014-09-18 ファーストキャップ・システムズ・コーポレイション 高温エネルギー貯蔵デバイス
CN104115247B (zh) * 2011-07-27 2018-01-12 快帽系统公司 用于井下仪器的电源
FR2980042B1 (fr) * 2011-09-09 2014-10-24 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'une electrode et encre pour electrode
US8936870B2 (en) 2011-10-13 2015-01-20 Sion Power Corporation Electrode structure and method for making the same
CN104024573B (zh) 2011-11-03 2018-05-15 快帽系统公司 生产测井仪
CN103165289A (zh) * 2011-12-14 2013-06-19 海洋王照明科技股份有限公司 染料敏化太阳能电池的对电极、其制备方法、染料敏化太阳能电池及其制备方法
WO2013123131A1 (en) 2012-02-14 2013-08-22 Sion Power Corporation Electrode structure for electrochemical cell
KR101991149B1 (ko) 2012-12-19 2019-06-19 시온 파워 코퍼레이션 전극 구조물 및 그의 제조 방법
CN104919639B (zh) * 2013-01-15 2019-02-01 阿莫绿色技术有限公司 聚合物电解质、利用其的锂二次电池及其制备方法
JP6293256B2 (ja) 2013-03-12 2018-03-14 アップル インコーポレイテッド 先進のカソード材料を用いた高電圧、高体積エネルギー密度のリチウムイオンバッテリ
US9406980B2 (en) * 2013-09-24 2016-08-02 Blackberry Limited System and method of mitigating high-temperature, high-charge gas swelling of battery of portable electronic device
US10872737B2 (en) 2013-10-09 2020-12-22 Fastcap Systems Corporation Advanced electrolytes for high temperature energy storage device
US11270850B2 (en) 2013-12-20 2022-03-08 Fastcap Systems Corporation Ultracapacitors with high frequency response
EP3084481B8 (en) 2013-12-20 2024-01-03 Fastcap Systems Corporation Electromagnetic telemetry device
EP2889339B1 (en) * 2013-12-24 2016-08-10 ESSILOR INTERNATIONAL (Compagnie Générale d'Optique) Optical article comprising an electrically conductive layer, and production method
EP3126475B1 (fr) 2014-04-01 2021-10-13 Hydro-Québec Utilisation de polymères comme agents lubrifiants dans la production de films de métaux alcalins
WO2015166030A1 (en) 2014-05-01 2015-11-05 Basf Se Electrode fabrication methods and associated articles
US9911984B2 (en) 2014-06-17 2018-03-06 Medtronic, Inc. Semi-solid electrolytes for batteries
US9716265B2 (en) 2014-08-01 2017-07-25 Apple Inc. High-density precursor for manufacture of composite metal oxide cathodes for Li-ion batteries
EP3204955B1 (en) 2014-10-09 2022-01-05 Fastcap Systems Corporation Nanostructured electrode for energy storage device
US10333173B2 (en) 2014-11-14 2019-06-25 Medtronic, Inc. Composite separator and electrolyte for solid state batteries
EP3251133A4 (en) 2015-01-27 2018-12-05 FastCAP Systems Corporation Wide temperature range ultracapacitor
US10297821B2 (en) 2015-09-30 2019-05-21 Apple Inc. Cathode-active materials, their precursors, and methods of forming
US11362331B2 (en) 2016-03-14 2022-06-14 Apple Inc. Cathode active materials for lithium-ion batteries
US10135093B2 (en) * 2016-03-30 2018-11-20 Wildcat Discovery Technologies, Inc. High voltage solid electrolyte compositions
WO2018057584A1 (en) 2016-09-20 2018-03-29 Apple Inc. Cathode active materials having improved particle morphologies
WO2018057621A1 (en) 2016-09-21 2018-03-29 Apple Inc. Surface stabilized cathode material for lithium ion batteries and synthesizing method of the same
CA3045460A1 (en) 2016-12-02 2018-06-07 Fastcap Systems Corporation Composite electrode
KR102140127B1 (ko) * 2017-04-25 2020-07-31 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 음극, 이의 제조방법 및 이것을 포함하는 리튬 이차전지
CA2994005A1 (fr) 2018-02-05 2019-08-05 Hydro-Quebec Copolymeres d'unites ester et ether, leurs procedes de fabrication et leurs utilisations
CN108933281B (zh) * 2018-06-26 2020-08-25 上海交通大学 一种柔性陶瓷/聚合物复合固态电解质及其制备方法
US11695108B2 (en) 2018-08-02 2023-07-04 Apple Inc. Oxide mixture and complex oxide coatings for cathode materials
US20220069308A1 (en) 2018-08-15 2022-03-03 HYDRO-QUéBEC Electrode materials and processes for their preparation
US11749799B2 (en) 2018-08-17 2023-09-05 Apple Inc. Coatings for cathode active materials
KR20210062643A (ko) * 2018-09-28 2021-05-31 하이드로-퀘벡 폴리머 첨가제 및 전극 물질과 전기화학적 전지에서의 이의 용도
WO2020069618A1 (fr) 2018-10-02 2020-04-09 HYDRO-QUéBEC Matériaux d'électrode comprenant un oxyde lamellaire de sodium et de métal, électrodes les comprenant et leur utilisation en électrochimie
CN109841836B (zh) * 2018-12-27 2021-07-16 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种凝胶复合锂金属电极及其制备方法和应用
CN111755735B (zh) * 2019-03-26 2021-12-14 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种多孔有机化合物电解质及其制备方法和应用
KR20220015410A (ko) 2019-05-31 2022-02-08 하이드로-퀘벡 층상 칼륨 금속 옥사이드를 포함하는 전극 물질, 전극 물질을 포함하는 전극 및 전기화학에서의 전극 물질의 용도
US11557765B2 (en) 2019-07-05 2023-01-17 Fastcap Systems Corporation Electrodes for energy storage devices
US12074321B2 (en) 2019-08-21 2024-08-27 Apple Inc. Cathode active materials for lithium ion batteries
US11757096B2 (en) 2019-08-21 2023-09-12 Apple Inc. Aluminum-doped lithium cobalt manganese oxide batteries
EP3854835A1 (en) 2020-01-24 2021-07-28 Hydro-Quebec Polymer compositions comprising at least one polymer based on ionic monomers, methods of making same and their use in electrochemical applications
WO2022165598A1 (fr) 2021-02-05 2022-08-11 HYDRO-QUéBEC Cristaux plastiques ioniques, compositions les comprenant, leurs procédés de fabrication et leurs utilisations
WO2022207920A1 (fr) 2021-04-02 2022-10-06 Sce France Polymères multibranches, compositions les comprenant, leurs procédés de préparation, et leur utilisation en électrochimie
CA3120992A1 (fr) * 2021-06-03 2022-12-03 Benoit FLEUTOT Liants d'electrode comprenant un melange d'un polymere base sur le polybutadiene et de polynorbornene, electrodes les comprenant et leur utilisation en electrochimie
CN114388277B (zh) * 2021-12-13 2023-08-04 上海应用技术大学 镀钴石墨/钴铝层状氢氧化物超级电容器电极的制备方法
WO2024192508A1 (fr) * 2023-03-17 2024-09-26 Hydro-Quebec Electrolyte polymere solide pour batteries tout solide

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2543996B2 (ja) * 1989-12-06 1996-10-16 日本石油株式会社 高分子固体電解質
JPH05198303A (ja) * 1992-01-21 1993-08-06 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd 電 池
US5356555A (en) 1992-09-14 1994-10-18 Allergan, Inc. Non-oxidative method and composition for simultaneously cleaning and disinfecting contact lenses using a protease with a disinfectant
JP3481685B2 (ja) * 1994-08-29 2003-12-22 住友精化株式会社 ゲル状電解質
US6280882B1 (en) 1997-01-17 2001-08-28 Hydro-Quebec Electrolytic composition with polymer base for electrochemical generator
US6399254B1 (en) * 1997-05-23 2002-06-04 Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. Solid electrolyte
JP3104127B2 (ja) 1997-05-23 2000-10-30 第一工業製薬株式会社 固体電解質
JPH1125983A (ja) * 1997-07-04 1999-01-29 Japan Storage Battery Co Ltd リチウム電池用活物質
JP4005192B2 (ja) * 1997-12-09 2007-11-07 第一工業製薬株式会社 固体電池
US6252762B1 (en) * 1999-04-21 2001-06-26 Telcordia Technologies, Inc. Rechargeable hybrid battery/supercapacitor system
US6737464B1 (en) * 2000-05-30 2004-05-18 University Of South Carolina Research Foundation Polymer nanocomposite comprising a matrix polymer and a layered clay material having a low quartz content
US7101643B2 (en) * 2001-05-31 2006-09-05 The Regents Of The University Of California Polymeric electrolytes based on hydrosilyation reactions
US6673273B2 (en) * 2001-10-24 2004-01-06 3M Innovative Properties Company Crosslinked polymer electrolyte compositions

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102534585B1 (ko) 2021-10-27 2023-05-26 한국에너지기술연구원 고분자 전해질 조성물, 고분자 전해질 및 이를 포함하는 하이브리드 커패시터

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003063287A3 (fr) 2003-12-04
US7897674B2 (en) 2011-03-01
WO2003063287A2 (fr) 2003-07-31
EP1466379A2 (fr) 2004-10-13
EP1466379B1 (fr) 2020-01-08
ES2775949T3 (es) 2020-07-28
JP2006501600A (ja) 2006-01-12
JP2011129937A (ja) 2011-06-30
CA2367290A1 (fr) 2003-07-16
JP5639482B2 (ja) 2014-12-10
US20050234177A1 (en) 2005-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5112605B2 (ja) 高い安定性を有する高分子電解質、電気化学的システムにおけるその使用
JP2006501600A5 (ja)
JP3571032B2 (ja) ゲル状高分子電解質およびこれを用いたリチウム電池
CN100550505C (zh) 有机电解质溶液及采用它的锂电池
JP6402174B2 (ja) リチウムバッテリ用正電極
JP4748930B2 (ja) 非水溶媒系二次電池
JP5376771B2 (ja) 有機電解液及びこれを採用したリチウム電池
KR101451805B1 (ko) 리튬이차전지 전해질용 첨가제, 이를 포함하는 유기 전해액및 상기 전해액을 채용한 리튬 전지
CN1846326A (zh) 改进电池安全性的电解质溶剂和包含其的锂二次电池
US20040043295A1 (en) Rechargeable composite polymer battery
KR100573109B1 (ko) 유기 전해액 및 이를 채용한 리튬 전지
EP2648266B1 (en) Lithium secondary battery
WO2015046492A1 (ja) リチウムイオン二次電池用電極およびリチウムイオン二次電池
CN109560285B (zh) 一种正极极片及使用该正极极片的二次电池
Chen et al. Gel electrolyte for lithium-ion batteries
WO2014120970A1 (en) Organometallic-inorganic hybrid electrodes for lithium-ion batteries
KR101451804B1 (ko) 유기 전해액 및 이를 채용한 리튬 전지
KR100846479B1 (ko) 전기화학적 그라프팅 모노머를 포함하는 유기전해액, 및이를 채용한 리튬 전지
JP4596763B2 (ja) 非水溶媒系二次電池
JP4707312B2 (ja) 非水溶媒系二次電池
CA3167843A1 (en) In-situ polymerized hybrid polymer electrolyte for high voltage lithium batteries
JP4707313B2 (ja) 非水溶媒系二次電池
JP3664560B2 (ja) リチウム2次電池
KR20190012843A (ko) 이차전지의 제조방법
KR102517774B1 (ko) 프리 폴리머 전해질을 포함하는 리튬 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060110

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090723

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20091023

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20091030

A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524

Effective date: 20100122

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100907

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110107

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20110307

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20110513

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120511

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120516

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120613

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120618

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120713

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120719

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120807

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121011

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151019

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5112605

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term