JP5979514B2 - 伝導性高分子複合体を用いた高容量/高出力の電気化学エネルギー貯蔵素子 - Google Patents
伝導性高分子複合体を用いた高容量/高出力の電気化学エネルギー貯蔵素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5979514B2 JP5979514B2 JP2014228693A JP2014228693A JP5979514B2 JP 5979514 B2 JP5979514 B2 JP 5979514B2 JP 2014228693 A JP2014228693 A JP 2014228693A JP 2014228693 A JP2014228693 A JP 2014228693A JP 5979514 B2 JP5979514 B2 JP 5979514B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- conductive
- conductive polymer
- active material
- inorganic nanoparticles
- 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.)
- Active
Links
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 title claims description 60
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title description 15
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 title description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 57
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 claims description 48
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 35
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 30
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 28
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 claims description 12
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 claims description 11
- -1 poly (ethylenedioxy) thiophene Polymers 0.000 claims description 10
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 9
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 8
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 6
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 4
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 claims description 3
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 claims description 3
- 125000005678 ethenylene group Chemical group [H]C([*:1])=C([H])[*:2] 0.000 claims description 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 claims description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 25
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 7
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 4
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011370 conductive nanoparticle Substances 0.000 description 4
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 1,1-Diethoxyethane Chemical compound CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000007718 adhesive strength test Methods 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 2
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017008 AsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229930188620 butyrolactone Natural products 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
- H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
- H01B1/08—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/36—Nanostructures, e.g. nanofibres, nanotubes or fullerenes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/38—Carbon pastes or blends; Binders or additives therein
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/48—Conductive polymers
-
- 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
- H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- 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
- H01M4/362—Composites
- H01M4/364—Composites as mixtures
-
- 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
- H01M4/58—Selection 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
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
- H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
-
- 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
- H01M4/621—Binders
- H01M4/622—Binders being polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/46—Metal oxides
-
- 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
-
- 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
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
びに前記複合体粒子を備えて性能を向上させた吸脱着方式の電気化学エネルギー貯蔵素子
に関する。
気的に絶縁させる分離膜、電解質及びこれらを受容するアウターケーシング(outer casin
g)からなる。従来には電池が酸化還元反応により化学的エネルギーを電気的エネルギーに
転換させるのに対し、前記エネルギー貯蔵素子は、電荷の表面吸着によりエネルギーを貯
蔵する。このとき、電荷の吸着は、電極及び電解質間の界面で発生し得るため、充放電の
速度が従来の電池に比べて非常に速いという長所がある。
体及び前記集電体上に接着された電極活物質からなる。このとき、集電体及び電極活物質
は、それぞれ電子を伝導する役割及び電解質から電荷を吸着する役割を果す。吸脱着電気
化学素子の電極活物質としては活性炭素が最も広く用いられ、一般に活性炭素の非表面積
を広める研究が多く進行されている。その他、蓄電容量を増加させるために、ファラデー
的な反応(faradic reactions)を含むRuO2、IrO2、MnO2及び伝導性高分子が
新規な電極活物質として用いられている。
吸脱着方式により充放電を行う電気化学素子において、放電エネルギーを高める方法とし
ては、大きく3つに分類され得るが、これらはセル電圧を高める方法、セル内の内部抵抗
を低減する方法及び新規な電極物質を開発する方法などがある。このうち、吸脱着電気化
学素子を用いるシステムにおいて電圧を高める方法としては、複数のセルを直列に連結す
る方法が主に用いられている。また、電気化学素子の内部抵抗を低減するための研究とし
ては、集電体上に電極活物質を結着させるバインダーの物性を改善する技術などがある。
さらに、新規な電極活物質の開発に関するものがある。しかしながら、電気化学素子の高
容量、高出力及び内部抵抗の減少を同時に満足させる技術は、まだ提示されていない。
導入すれば、電気化学素子の高容量、高出力及び内部抵抗の減少を図ることができること
を見出した。
分子より高い伝導性を有するナノサイズの無機物粒子を均一に分布した伝導性複合体粒子
を電極の一構成成分として使用すれば、従来の電極製造時に用いられる導電剤及び高分子
バインダーの使用量が減少すると共に、電極活物質の役割を補助することで、電極活物質
の使用量の増加及び電気化学素子の性能の向上が図られることを見出した。
無機物ナノ粒子を含み、前記伝導性高分子粒子の表面、内部又はこれらの全部に伝導性無
機物ナノ粒子が散布されることを特徴とする複合体粒子、前記複合体粒子を含む電極及び
前記電極を備える電気化学素子、好ましくは吸脱着方式の電気化学素子を提供する。
ギーを貯蔵する。このような素子の容量を増加させるための方案は大きく2つがある。第
一は、約80%程度を占有する電極活物質の比蓄電容量を増加させる方法であり、第二は
、良質のバインダー及び導電剤の役割を果す新規な物質を導入して、約80%水準の電極
活物質の重量比を増大させる方法である。
性が低いが、比表面積が大きい物質である。このよう活性炭素を良質のフィルム状で集電
体にコートするために、約10%程度のバインダー、例えば従来の非伝導性バインダーが
必要である。また、内部抵抗を減少するために 約10%程度の導電剤が導入される。よ
って、電極内で電極活物質が占有する重量比は約80%程度であり、残りの約20%程度
は電気化学素子の容量に寄与できなくなる。
導性複合体粒子を電極成分として導入することで、素子の容量に寄与する電極内の構成比
率を増加させることを特徴とする。
する場合、ナノ単位の粒子である導電剤は強い凝集力を示す。こうした強い凝集力は、導
電剤が電極活物質粒子の周囲に均一に分布することを阻害する。よって、電極内で電極活
物質を電気的に連結し、イオンや電荷を引き付けて電極活物質に移動及び伝達させる導電
剤の役割を充実に遂行できないので、伝導性高分子及び電極活物質が多量存在しても、電
気化学素子の容量及び出力の低下を発生させることになる。
面及び/又は内部に、前記高分子より高い伝導性を有する無機物ナノ粒子が均一に分布し
ている(図1参照)。
高分子は、電極活物質粒子間、電極活物質及び集電体間を物理的且つ電気的に連結するバ
インダーの役割を遂行し得る。また、前記複合体粒子における伝導性無機物ナノ粒子は、
電荷を活発に移動させる導電剤の役割を遂行し得る(図1参照)。
ば、10g/cm以上の接着力及び10−2〜105S/cmの伝導度を全部保有する。
これにより、電極を導入するとき、カーボン系列の導電剤を使用しなくても、導電剤と対
等乃至優れた伝導性を発揮して内部抵抗が減少できる。このとき、接着力は10〜100
g/cmであり、好ましくは30〜50g/cmである。
電荷を引き付ける力が強いが、非表面積が小さくて電荷の捕集の程度が小さい。本発明で
は、従来の導電剤と対等な伝導度を有する伝導性無機物ナノ粒子を複合体成分として含む
。このような伝導性無機物ナノ粒子の伝導性は、電極−溶液内に配列される多数の電荷を
強く引き付けることになる。このように引き付けた多数の電荷は、前記伝導性無機物ナノ
粒子と物理的且つ電気的に連結している伝導性高分子を介して、表面積が広い電極活物質
に迅速に移動及び伝達され得る。これにより、従来の導電剤及び伝導性高分子が単純に混
合された電極に比べて、素子の高出力及び高容量の効果を発揮できる。
単位内にドープ又はアンドープされ得る。よって、伝導性高分子が電荷の移動に関与する
電極活物質としての役割を補助できるので、素子の容量の増加を有意的に上昇させること
ができる(図3参照)。
共に、伝導性を有する無機物であれば、その成分や形態などは特別に制限がない。
である炭素材、金属、金属酸化物、金属合金などを含む。使用可能な伝導性粒子の非制限
的な例としては、金属、金属酸化物、金属合金、炭素材又はこれらの混合物などが挙げら
れる。このうち、炭素材の具体例としては、グラファイト、カーボンナノチューブ、グラ
ファイトナノファイバーなどがある。
が増加することになる。このような表面積の増加は、電極内での電子の移動通路を増加さ
せることで、素子の高出力の向上を図ることができる。
性無機物粒子は、できるだけ伝導性が高いことが好ましい。一例として、1S/cm〜1
05S/cmの伝導度を有することができる。
きる。
に遂行するために、伝導性高分子の分子量の範囲は1,000〜1,000,000である
のが好ましい。
ゲル化する高分子は、電極活物質粒子の全体を囲むことなく、電極活物質粒子間に位置す
るだけで、これらを連結及び固定できる。これにより、電極活物質粒子の全体を囲む従来
のバインダーに比べて少量使用しても均一な接着力を持続させることができる。よって、
伝導性高分子は、通常の素子用電解液により含浸時に膨潤されてゲル化できることが好ま
しい。
ピロール、ポリチオフェン、PEDOT(poly(ethylenedioxy)thiophene)、ポリアセチレ
ン、ポリフェニレン、ポリチエニレンビニレン(poly(thienylene vinylene)、又はこれら
の混合物などがある。
いが、0.01〜50:50〜99.9が好ましい。
。好ましくは100〜1,000nmの直径を有する粒子であり得る。
添加剤をさらに含むことができる。
子溶液を製造した後、伝導性ナノ粒子を投入して凝結及び乾燥して製造できる。しかしな
がら、これに制限されるものではない。
を破砕した後、高分子溶液に添加することもできる。破砕方法としては、通常の方法が用
いられ、特にボールミル(ball mill)法が好ましい。また、凝結及び乾燥方法は、公知さ
れた通常の方法を遂行できる。
前記溶媒としては、使用したい伝導性高分子と溶解度指数が類似しているのが好ましい
。使用可能な溶媒の非制限的な例としては、アセトン、テトラヒドロフラン、メチレンク
ロライド、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリジノン、シク
ロヘキサン、水又はこれらの混合物などが挙げられる。
に電荷を帯びた粒子は、静電気力(electrostatic force)によって溶液上で安定化できる
が、このような伝導性粒子の表面の電荷は溶液の酸度(pH)によって一般的に決定される
。したがって、伝導性高分子溶液内の伝導性粒子の分散度を向上させるために、公知され
た通常の添加剤又はpH調節剤が用いられる。ph調節剤の非制限的な例としては、塩酸
、窒酸、硫酸、酢酸、フッ酸などの通常の酸性物質がある。
向上させる範囲内で調節可能である。好ましくはpH1〜6範囲である。
製造工程の単純化及び経済性の向上を図ることができる。
問題があった。しかしながら、本発明の複合体粒子は、充放電安全性が多少問題が発生し
ても、バインダー及び導電剤としての主要機能が生きているので、全体セルの充放電サイ
クル特性にあまり影響を及ぼさない。
当り0.01〜10重量部が好ましいが、これに限定されるものではない。また、本発明
の電極は、前述したバインダー成分の以外に、公知された通常のバインダー及び導電剤を
さらに含むことができる。
e fluoride)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、セルロース系高分子又はこれらの混合
物などがあり、導電剤も公知された通常の成分から選択して使用できる。これらの含量も
特別に制限がない。従来の電極に用いられる範囲より小さい範囲、例えば、導電剤10重
量部未満、バインダー10重量部未満に適用することが好ましい。
、一例として、電極活物質及び前記複合体粒子を含む電極スラリーを電流集全体に結着さ
せた形態で製造できる。
用いられる通常の正極活物質を使用でき、特に、金属、金属合金、金属酸化物、石油コー
クス、活性炭素、グラファイト又はその他の炭素類などが好ましい。また、負極活物質も
、前述した正極活物質と同様であり得る。
より製造されるホイルなどがあり、負極電流集全体の非制限的な例としては、銅、金、ニ
ッケル、銅合金又はこれらの組合により製造されるホイルなどがある。
極、負極又は両電極は、前述した複合体が導入された電極であることを特徴とする電気化
学素子を提供する。
の一次電池、二次電池、燃料電池、太陽電池又はキャパシタなどがある。特に、電荷が両
電極の表面に吸脱着してエネルギーを貯蔵する吸脱着方式の電気化学素子が好ましく、そ
の制限的な例としては、電気二重層キャパシタ、スーパーキャパシタ(super capacitor)
、シュードキャパシタ(pseudo capacitor)などがある。
の電極、例えば正極及び負極間に分離膜を介在させて組立てた後、電解液を注入すること
により製造できる。
、一例として電解質塩が電解液溶媒に溶解又は解離されたものであり得る。
なアルカリ金属正イオン又はこれらの組合からなるイオンを含み、B−はPF6 −、BF
4 −、Cl−、Br−、I−、ClO4 −、AsF6 −、CH3CO2 −、CF3SO3
−、N(CF3SO2)2 −、C(CF2SO2)3 −のような負イオン又はこれらの組合か
らなるイオンを含む塩であり得る。その他、(CH3)4N塩、(C2H5)4N塩などが用
いられる。
、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート
(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジプロピルカーボネート(DPC)、ジメチル
スルホキシド、アセトニトリル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン 、テトラヒドロ
フラン、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、エチルメチルカーボネート(EMC)、γ
−ブチロラクトン又はこれらの混合物であり得る。
えばポリオレフィン系及び/又はセルロース系分離膜が用いられる。
分として用いることで、既存の電極システムに比べて少量のバインダー及び導電剤を用い
ても、同等以上の電極フィルムの均一性を発揮できる。
るため、既存の電気化学素子に比べて電極活物質の質量比率が増加して全体的な容量の上
昇を図ることができる。
学素子の性能の向上を極大化できる。
び実験例は、本発明を例示するためのものであり、これらに限定されるものではない。
1−1.複合体(伝導性カーボン/伝導性高分子)の製造
伝導性高分子PEDOT(poly(ethylenedioxy)thiophene)水溶液に、カーボンナノチュ
ーブ(厚さ:20nm、長さ:5μm)2wt%を分散させた後、分散度を向上させるため
に溶液の酸性度を3に変化させて固定した。均一に混合されたPEDOT/カーボンナノ
チューブスラリーを凝結乾燥過程によりPEDOT/カーボンナノチューブ複合体を製造
した。このとき、最終の複合体粒子の直径は500nm範囲であった。
電極活物質として活性炭素(MSP20、関西熱化学株式会社)85wt%、導電剤とし
て球状の粒子でありながら500nmのサイズを有するスーパー−p(カーボンブラック)
5wt%、非伝導性バインダーとしてPTFE 5wt%、前記実施例1−1で製造され
たPEDOT/CNT複合体5wt%を、溶剤である蒸溜水に添加して5成分系混合物ス
ラリーを製造した。前記混合物スラリーを正極集電体である20μm程度の厚さを有する
アルミニウム(Al)薄膜及び負極集電体である銅薄膜に塗布及び乾燥して、正極及び負極
として用いた。
前記正極、分離膜、負極フィルムをスタッキング(stacking)方式により組立て、組み立
てられた電池に1Mのテトラフルオロほう酸テトラエチルアンモニウム(TEABF4)が
溶解されたプロピレンカーボネート(PC)を注入して、単位セルを有する電気二重層キャ
パシタを製造した。
電極活物質として活性炭素95wt%、前記実施例1−1で製造されたPEDOT/C
NT複合体5wt%を用いて製造した外は、前記実施例1と同様な方法により電気二重層
キャパシタを製造した。製造された実施例2のキャパシタの性能は、前記実施例1のキャ
パシタとほぼ対等であった。
電極活物質として活性炭素75wt%、導電剤としてスーパー−p 10wt%、非伝
導性バインダーとしてPTFE 15wt%を用いて電極を製造した以外は、前記実施例
1と同様な方法により電気二重層キャパシタを製造した。
PEDOT/CNT複合体の代りに、伝導性高分子PEDOTだけを用いて電極を製造
した以外は、前記実施例1と同様な方法により電気二重層キャパシタを製造した。
PEDOT/CNT複合体の代りに、伝導性カーボン(CNT)を用いて電極を製造した
以外は、前記実施例1と同様な方法を遂行した。しかしながら、電極フィルムの剥離現象
が激しくて電気二重層キャパシタを製造できなかった。
実施例1の複合体粒子を含む電極の接着力テストを以下のように遂行した。その対照群
として従来の通常のバインダーを備える比較例1の電極と、伝導性ナノ粒子と伝導性高分
子とをそれぞれ単独に使用する比較例2及び比較例3の電極とを用いた。
より進行し、以後、テープを取り除いた後にテープに残っている電極活物質層の程度(電
極のしみの程度)を下記表2に示す。
も拘らず、テープ上に電極活物質層の脱着が発見された。これに比べ、複合体粒子を使用
する実施例1の電極は、電極のしみ現象が全く発見されないことを確認できた(表2参照)
。
本発明の複合体粒子を含む電気化学素子の性能を以下のように評価した。
実施例1及び実施例2で製造された電気二重層キャパシタを用いて充放電を進行し、以
後、充放電の回数に従う放電容量挙動を測定した(図2及び図5参照)。
初期の放電容量がそのまま維持された。これにより長寿特性を有することを確認できた(
図5参照)。また、このような長寿特性は、実施例2の電気二重層キャパシタでも類似し
ている様相を示した。
実施例1、比較例1及び比較例2で製造された電気二重層キャパシタを用いて放電比蓄
電容量及び放電速度に従う比蓄電容量挙動を観察した。
比較例1の電気二重層キャパシタに比べて電極活物質の量が約10%以上増加したので、
相対的に大きい放電容量を示した。特に、同量の電極活物質を含む比較例2に比べて優れ
た放電容量を示した(図3参照)。
比較例2の電気二重層キャパシタは、比較例1のキャパシタに比べて電極活物質の量が1
0%以上増加したにも拘らず、素子の性能が低下したことが分かる(図3参照)。これは、
素子の容量は、電極活物質の量と関連付けているが、このような電極活物質に電荷を移動
させて高容量の効果を発揮させるには、優れた伝導性を有する物質が電極成分として存在
すべきであることを意味する。
。
したにも拘らず、比較例1の電気二重層キャパシタより活性炭素の容量が大きいことが分
かる。これは、本発明で導入した複合体が活物質の容量寄与を極大化するだけでなく、複
合体における伝導性高分子及び伝導性ナノ粒子も、それぞれ容量に寄与することを立証す
る。実施例2で製造された電気二重層キャパシタも、実施例1の結果と類似している挙動
を示した。
本明細書によれば、以下の各項目に記載の構成もまた開示される。
[項目1]
(a)伝導性高分子粒子と、及び、
(b)前記伝導性高分子より高い伝導性を有する無機物ナノ粒子とを含んでなり、
前記伝導性高分子粒子の表面、内部又はこれらの全部に伝導性無機物ナノ粒子が散布されていることを特徴とする、複合体粒子。
[項目2]
前記複合体粒子が、10g/cm以上の接着力、及び10 −2 〜10 5 S/cmの伝導度を有することを特徴とする、項目1に記載の複合体粒子。
[項目3]
前記伝導性無機物ナノ粒子が、球状、チューブ状、ファイバー状、ロード状又は板状であることを特徴とする、項目1に記載の複合体粒子。
[項目4]
前記球状の伝導性無機物ナノ粒子の直径が、0.1〜500nmであることを特徴とする、項目3に記載の複合体粒子。
[項目5]
前記チューブ状、ファイバー状、ロード状又は板状の伝導性無機物ナノ粒子の厚さが0.1〜500nmであり、長さが0.01〜5μmであることを特徴とする、項目3に記載の複合体粒子。
[項目6]
前記伝導性無機物ナノ粒子が、金属、金属酸化物、金属合金、炭素材からなる群より選ばれる1種以上であることを特徴とする、項目1に記載の複合体粒子。
[項目7]
前記伝導性高分子の分子量(Mw)が、1,000〜1,000,000であることを特徴とする、項目1に記載の複合体粒子。
[項目8]
前記伝導性高分子が、分散媒又は素子用溶媒に含浸時にゲル化することを特徴とする、項目1に記載の複合体粒子。
[項目9]
前記伝導性高分子が、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、PEDOT(poly(ethylenedioxy)thiophene)、ポリアセチレン、ポリフェニレン及びポリチエニレンビニレンからなる群より選ばれる1種以上であることを特徴とする、項目1に記載の複合体粒子。
[項目10]
前記複合体粒子が、ドパントの投入により電子伝導性が改質されることを特徴とする、項目1に記載の複合体粒子。
[項目11]
前記伝導性無機物ナノ粒子及び伝導性高分子の重量比が、0.01〜50:50〜99.9であることを特徴とする、項目1に記載の複合体粒子。
[項目12]
前記伝導性無機物ナノ粒子、伝導性高分子又はこれらの全部が、電荷を吸着する電極活物質としての役割を遂行できることを特徴とする、項目1に記載の複合体粒子。
[項目13]
(a)電極活物質、及び、
(b)項目1〜12の何れか一項に記載の複合体粒子を含んでなることを特徴とする、電極。
[項目14]
前記電極が、吸脱着式エネルギー貯蔵素子用電極であることを特徴とする、項目13に記載の電極。
[項目15]
前記電極における伝導性高分子の含量が、電極物質100重量部当り0.01〜10重量部であることを特徴とする、項目13に記載の電極。
[項目16]
前記電極における伝導性無機物ナノ粒子の含量が、電極物質100重量部当り0.01〜10重量部であることを特徴とする、項目13に記載の電極。
[項目17]
前記電極が、非伝導性バインダー、導電剤又はこれらの全部をさらに含むことを特徴とする、項目13に記載の電極。
[項目18]
正極、負極、分離膜及び電解質を備えてなる電気化学素子であって、
前記正極、負極及び両電極が、項目13に記載の電極であることを特徴とする、電気化学素子。
[項目19]
前記電気化学素子が、電荷が両電極の表面に吸脱着してエネルギーを貯蔵する方式によることを特徴とする、項目18に記載の電気化学素子。
Claims (15)
- (a)電極活物質、
(b)複合体粒子、
(c)非導電性バインダー、及び
(d)導電剤を含んでなり、
(b)前記複合体粒子は(i)導電性高分子粒子及び(ii)前記導電性高分子より高い導電性を有する無機物ナノ粒子が(i):(ii)=50〜99.9:50〜0.01の重量比からなり、前記導電性高分子粒子の表面、内部又はこれらの全部に導電性無機物ナノ粒子が散布されてなる形態を有し、
(b)前記複合体粒子は、(a)前記電極活物質の粒子の間に散布されていることを特徴とする、電極。 - 前記電極が、吸脱着式エネルギー貯蔵素子用電極であることを特徴とする、請求項1に記載の電極。
- 前記電極における導電性高分子の含量が、電極物質100重量部当り0.01〜10重量部であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の電極。
- 前記電極における導電性無機物ナノ粒子の含量が、電極物質100重量部当り0.01〜10重量部であることを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載の電極。
- 電気化学素子であって、
正極、負極、分離膜及び電解質を備えてなり、
前記正極、前記負極、又は前記正極及び前記負極の両電極が、請求項1〜4の何れか一項に記載の電極であることを特徴とする、電気化学素子。 - 前記電気化学素子が、電荷が両電極の表面に吸脱着してエネルギーを貯蔵する方式によることを特徴とする、請求項5に記載の電気化学素子。
- 前記導電性無機物ナノ粒子が、球状、チューブ状、ファイバー状、ロッド状又は板状であることを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載の電極。
- 前記球状の導電性無機物ナノ粒子の直径が、0.1〜500nmであることを特徴とする、請求項7に記載の電極。
- 前記チューブ状、ファイバー状、ロッド状又は板状の導電性無機物ナノ粒子の厚さが0.1〜500nmであり、長さが0.01〜5μmであることを特徴とする、請求項7又は8に記載の電極。
- 前記導電性無機物ナノ粒子が、金属、金属酸化物、金属合金、炭素材からなる群より選ばれる一種以上であることを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載の電極。
- 前記導電性高分子の分子量(Mw)が、1,000〜1,000,000であることを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載の電極。
- 前記導電性高分子が、分散媒又は素子用溶媒に含浸時にゲル化することを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載の電極。
- (i)前記導電性高分子粒子が、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、PEDOT(poly(ethylenedioxy)thiophene:ポリ(エチレンジオキシ)チオフェン)、ポリアセチレン、ポリフェニレン及びポリチエニレンビニレンからなる群より選ばれる一種以上の導電性高分子からなることを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載の電極。
- 前記複合体粒子が、ドーパントの投入により電子導電性が改質されることを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載の電極。
- 前記導電性無機物ナノ粒子、導電性高分子又はこれらの全部が、電荷を吸着する電極活物質としての役割を遂行できることを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載の電極。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20060040779 | 2006-05-04 | ||
KR10-2006-0040779 | 2006-05-04 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009509423A Division JP5771873B2 (ja) | 2006-05-04 | 2007-05-04 | 伝導性(導電性)高分子複合体を用いた高容量/高出力の電気化学エネルギー貯蔵素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015079966A JP2015079966A (ja) | 2015-04-23 |
JP5979514B2 true JP5979514B2 (ja) | 2016-08-24 |
Family
ID=38667918
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009509423A Active JP5771873B2 (ja) | 2006-05-04 | 2007-05-04 | 伝導性(導電性)高分子複合体を用いた高容量/高出力の電気化学エネルギー貯蔵素子 |
JP2014228693A Active JP5979514B2 (ja) | 2006-05-04 | 2014-11-11 | 伝導性高分子複合体を用いた高容量/高出力の電気化学エネルギー貯蔵素子 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009509423A Active JP5771873B2 (ja) | 2006-05-04 | 2007-05-04 | 伝導性(導電性)高分子複合体を用いた高容量/高出力の電気化学エネルギー貯蔵素子 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8377590B2 (ja) |
EP (1) | EP2022123B1 (ja) |
JP (2) | JP5771873B2 (ja) |
KR (1) | KR100883748B1 (ja) |
CN (1) | CN101438446B (ja) |
WO (1) | WO2007129841A1 (ja) |
Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2022123B1 (en) * | 2006-05-04 | 2016-09-28 | LG Chem, Ltd. | Electrochemical energy storage device with high capacity and high power using conductive polymer composite |
US7959969B2 (en) | 2007-07-10 | 2011-06-14 | California Institute Of Technology | Fabrication of anchored carbon nanotube array devices for integrated light collection and energy conversion |
US10727481B2 (en) | 2009-02-25 | 2020-07-28 | Cf Traverse Llc | Energy storage devices |
US11233234B2 (en) | 2008-02-25 | 2022-01-25 | Cf Traverse Llc | Energy storage devices |
JP5620408B2 (ja) | 2009-01-27 | 2014-11-05 | カリフォルニア インスティチュート オブテクノロジー | デバイス表面から突出する配向カーボンナノチューブを有するナノ強化デバイスにより促進された、薬物送達及び物質移送 |
WO2011127207A2 (en) | 2010-04-07 | 2011-10-13 | California Institute Of Technology | Simple method for producing superhydrophobic carbon nanotube array |
FR2965107A1 (fr) * | 2010-09-22 | 2012-03-23 | Commissariat Energie Atomique | Encre aqueuse pour l'impression d'electrodes pour batteries au lithium |
KR101269454B1 (ko) | 2010-11-30 | 2013-05-31 | 부산대학교 산학협력단 | 트리아졸 작용기를 가진 전도성 고분자 및 이를 이용한 전기전도성 소자 |
US8609458B2 (en) | 2010-12-10 | 2013-12-17 | California Institute Of Technology | Method for producing graphene oxide with tunable gap |
WO2012135238A1 (en) * | 2011-03-29 | 2012-10-04 | California Institute Of Technology | Method to increase the capacitance of electrochemical carbon nanotube capacitors by conformal deposition of nanoparticles |
CN103597564B (zh) | 2011-04-06 | 2016-03-16 | 英派尔科技开发有限公司 | 离子电子导电聚合物电容器 |
KR101289768B1 (ko) * | 2011-08-26 | 2013-07-26 | 주식회사 누리비스타 | 전도성 조성물 및 이의 제조방법 |
US9187622B2 (en) * | 2012-02-09 | 2015-11-17 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Composite binder for battery, and anode and battery including the composite binder |
GB2576656B (en) * | 2012-07-03 | 2020-10-14 | Traverse Tech Corp | Hybrid energy storage devices including support filaments |
KR102339237B1 (ko) * | 2012-07-03 | 2021-12-13 | 카탈리스트 파워 테크놀로지스, 인크. | 지지 필라멘트를 포함하는 하이브리드 에너지 저장 장치 |
WO2014022314A1 (en) | 2012-07-30 | 2014-02-06 | California Institute Of Technology | Nano tri-carbon composite systems and manufacture |
AU2013342282B2 (en) * | 2012-11-09 | 2018-07-12 | Research Foundation Of The City University Of New York | Secondary zinc-manganese dioxide batteries for high power applications |
JP6241911B2 (ja) * | 2012-11-13 | 2017-12-06 | 日東電工株式会社 | 活物質粒子、蓄電デバイス用正極、蓄電デバイスおよび活物質粒子の製造方法 |
KR101447680B1 (ko) * | 2013-03-08 | 2014-10-08 | 한국과학기술연구원 | 전극의 제조 방법, 상기 제조 방법에 따라 제조된 전극, 상기 전극을 포함하는 슈퍼 커패시터 및 리튬 이차 전지 |
KR20140121953A (ko) * | 2013-04-08 | 2014-10-17 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차전지용 음극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
US9997777B2 (en) | 2013-06-20 | 2018-06-12 | The Regents Of The University Of Michigan | Electrochemical device electrode including cobalt oxyhydroxide |
CN106147226B (zh) * | 2015-03-25 | 2018-09-11 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 弹性导电有机-无机杂化气凝胶及其制备方法和应用 |
KR102438492B1 (ko) * | 2017-11-06 | 2022-08-30 | 에스케이온 주식회사 | 전극 구조체 및 이를 포함하는 이차 전지 |
KR102028145B1 (ko) * | 2017-12-18 | 2019-10-04 | 한국과학기술연구원 | 맥신을 포함하는 열전 복합 재료 및 그 제조 방법 |
KR102124630B1 (ko) | 2018-06-27 | 2020-06-18 | 한국생산기술연구원 | 전도성 고분자 박막 패턴형성 방법 |
CN109037685A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-12-18 | 朱文杰 | 一种导电剂的制备方法 |
KR102583814B1 (ko) * | 2021-08-24 | 2023-10-04 | 성균관대학교산학협력단 | 하이드로겔의 제조 방법 |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4728589A (en) * | 1980-03-11 | 1988-03-01 | University Patents, Inc. | Reversible electrochemical doping of conjugated polymers and secondary batteries based thereon |
DE4133621A1 (de) | 1991-10-10 | 1993-04-22 | Inst Neue Mat Gemein Gmbh | Nanoskalige teilchen enthaltende kompositmaterialien, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung fuer optische elemente |
DE19512427A1 (de) * | 1995-04-03 | 1996-10-10 | Inst Neue Mat Gemein Gmbh | Kompositklebstoff für optische und optoelektronische Anwendungen |
CN1155226A (zh) * | 1995-11-20 | 1997-07-23 | 拜尔公司 | 含细碎无机颗粒的场致发光装置中的中间层 |
DE19543205A1 (de) | 1995-11-20 | 1997-05-22 | Bayer Ag | Zwischenschicht in elektrolumineszierenden Anordnungen enthaltend feinteilige anorganische Partikel |
US6800155B2 (en) * | 2000-02-24 | 2004-10-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Conductive (electrical, ionic and photoelectric) membrane articlers, and method for producing same |
EP1246205A1 (en) | 2001-03-26 | 2002-10-02 | Abb Research Ltd. | Electrically conducting nanocomposite material |
EP1392500A1 (en) * | 2001-03-26 | 2004-03-03 | Eikos, Inc. | Coatings containing carbon nanotubes |
JP2003109875A (ja) * | 2001-10-01 | 2003-04-11 | Katsuhiko Naoi | 電極材料およびその使用 |
KR100552661B1 (ko) * | 2001-10-26 | 2006-02-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이온 전도성이 우수한 전도성 무기 나노 입자, 이를포함하는 이온 전도성 고분자막 및 이들의 제조방법 |
WO2003049219A1 (en) | 2001-11-30 | 2003-06-12 | The Trustees Of Boston College | Coated carbon nanotube array electrodes |
JP2004136377A (ja) * | 2002-10-15 | 2004-05-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 分子ナノワイヤ−ナノ微粒子複合体、その製造方法ならびに該複合体を用いた分子ワイヤリング法 |
JP3954515B2 (ja) * | 2003-03-24 | 2007-08-08 | サイハン インダストリーズ インコポレイション | 飽和ポリエステル |
JP2005050669A (ja) | 2003-07-28 | 2005-02-24 | Tdk Corp | 電極、及び、それを用いた電気化学素子 |
JP4256741B2 (ja) * | 2003-07-30 | 2009-04-22 | Tdk株式会社 | 電極用複合粒子及びその製造方法、電極及びその製造方法、並びに、電気化学素子及びその製造方法 |
CN1283723C (zh) * | 2004-07-13 | 2006-11-08 | 南京大学 | 聚-3,4-亚乙二氧基噻吩/多壁碳纳米管复合物及其制法和用途 |
WO2007029934A1 (en) * | 2005-09-06 | 2007-03-15 | Lg Chem, Ltd. | Composite binder containing carbon nanotube and lithium secondary battery employing the same |
JP2007112918A (ja) * | 2005-10-21 | 2007-05-10 | Equos Research Co Ltd | 高分子粉体の製造方法及びキャパシタ用電極材料の製造方法 |
EP2022123B1 (en) * | 2006-05-04 | 2016-09-28 | LG Chem, Ltd. | Electrochemical energy storage device with high capacity and high power using conductive polymer composite |
CN101582302B (zh) * | 2008-05-14 | 2011-12-21 | 清华大学 | 碳纳米管/导电聚合物复合材料 |
-
2007
- 2007-05-04 EP EP07746363.6A patent/EP2022123B1/en active Active
- 2007-05-04 KR KR1020070043675A patent/KR100883748B1/ko active IP Right Grant
- 2007-05-04 US US12/226,843 patent/US8377590B2/en active Active
- 2007-05-04 JP JP2009509423A patent/JP5771873B2/ja active Active
- 2007-05-04 CN CN2007800160367A patent/CN101438446B/zh active Active
- 2007-05-04 WO PCT/KR2007/002208 patent/WO2007129841A1/en active Application Filing
-
2014
- 2014-11-11 JP JP2014228693A patent/JP5979514B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101438446A (zh) | 2009-05-20 |
EP2022123A4 (en) | 2015-02-25 |
JP5771873B2 (ja) | 2015-09-02 |
US20100055572A1 (en) | 2010-03-04 |
US8377590B2 (en) | 2013-02-19 |
EP2022123A1 (en) | 2009-02-11 |
KR20070108089A (ko) | 2007-11-08 |
WO2007129841A1 (en) | 2007-11-15 |
EP2022123B1 (en) | 2016-09-28 |
CN101438446B (zh) | 2012-09-19 |
KR100883748B1 (ko) | 2009-02-12 |
JP2015079966A (ja) | 2015-04-23 |
JP2009535477A (ja) | 2009-10-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5979514B2 (ja) | 伝導性高分子複合体を用いた高容量/高出力の電気化学エネルギー貯蔵素子 | |
JP5999367B2 (ja) | 高電子伝導性高分子及びこれを用いた高用量/高出力電気エネルギー貯蔵素子 | |
US20110261502A1 (en) | Charge storage device architecture for increasing energy and power density | |
US8520365B2 (en) | Charge storage device architecture for increasing energy and power density | |
KR101060828B1 (ko) | 하이브리드 슈퍼캐패시터 | |
KR20080057250A (ko) | 전기 이중층 커패시터용 집전체, 전기 이중층 커패시터용전극, 전기 이중층 커패시터, 및 그들의 제조 방법 | |
EP1876663A1 (en) | Negative electrode active material for charging device | |
WO2007125896A1 (ja) | 電気二重層キャパシタ | |
CN102324317A (zh) | 一种用于柔性固态超级电容器的电极及其制备方法 | |
KR20210153610A (ko) | 전극용 결착제 조성물, 전극용 도공액 조성물, 축전 디바이스용 전극, 및 축전 디바이스 | |
US7226695B2 (en) | Method for producing composite material for electrode comprising quinoxaline based polymer, such material, electrode and battery using the same | |
Esawy et al. | Flexible solid-state supercapacitors based on carbon aerogel and some electrolyte polymer gels | |
KR20210026148A (ko) | 수계 전해질 및 이를 포함하는 수도커패시터 | |
JP2017199639A (ja) | 蓄電デバイス用電極構造体、蓄電デバイス、及び電極構造体の製造方法 | |
JP4900295B2 (ja) | ファラデー容量型キャパシタ | |
EP2919306B1 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for producing same | |
KR20100081054A (ko) | 전도성 고분자를 결착제로 사용한 슈퍼 커패시터용 전극조성물, 전극, 및 그 전극 제조방법 | |
KR20210033705A (ko) | 수계 전해질 및 이를 포함하는 수도커패시터 | |
US20180218848A1 (en) | Supercapacitors containing carbon black particles | |
KR100592112B1 (ko) | 술폰화 폴리 2,6-디메틸-1,4-페닐렌 옥사이드를 이용하여제작된 전기 이중층 캐패시터용 전극 | |
WO2014130491A1 (en) | Charge storage device architecture for increasing energy and power density | |
JP2001351833A (ja) | 電気二重層キャパシタ | |
KR20210033314A (ko) | 수계 전해질 및 이를 포함하는 수도 커패시터 | |
WO2014065198A1 (ja) | カチオン移動型蓄電デバイス、それに用いる電極並びに多孔質シート、およびドープ率向上方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151008 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151020 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160120 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160628 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160714 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5979514 Country of ref document: JP 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 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |