JP7109790B2 - 炭素系材料を含むデバイス及びその製造 - Google Patents
炭素系材料を含むデバイス及びその製造 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7109790B2 JP7109790B2 JP2019511650A JP2019511650A JP7109790B2 JP 7109790 B2 JP7109790 B2 JP 7109790B2 JP 2019511650 A JP2019511650 A JP 2019511650A JP 2019511650 A JP2019511650 A JP 2019511650A JP 7109790 B2 JP7109790 B2 JP 7109790B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- mah
- milliohms
- electrode
- carbon
- 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
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 21
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 title description 61
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 254
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 124
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 123
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 123
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 82
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 78
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 53
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 45
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 38
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 claims description 31
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 31
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 29
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 26
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 21
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 21
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 20
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 14
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 11
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000003738 black carbon Substances 0.000 claims description 9
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 9
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 8
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 6
- NDPGDHBNXZOBJS-UHFFFAOYSA-N aluminum lithium cobalt(2+) nickel(2+) oxygen(2-) Chemical compound [Li+].[O--].[O--].[O--].[O--].[Al+3].[Co++].[Ni++] NDPGDHBNXZOBJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 5
- VGYDTVNNDKLMHX-UHFFFAOYSA-N lithium;manganese;nickel;oxocobalt Chemical compound [Li].[Mn].[Ni].[Co]=O VGYDTVNNDKLMHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000004812 Fluorinated ethylene propylene Substances 0.000 claims description 4
- 229920006172 Tetrafluoroethylene propylene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920009441 perflouroethylene propylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000010702 perfluoropolyether Substances 0.000 claims description 4
- 229920002493 poly(chlorotrifluoroethylene) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000005023 polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) polymer Substances 0.000 claims description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 4
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 claims description 4
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920001774 Perfluoroether Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000034 Plastomer Polymers 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 claims description 3
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 claims description 3
- UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N fluorosulfonic acid Chemical compound OS(F)(=O)=O UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N [Li].[S] Chemical compound [Li].[S] JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 2
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 claims description 2
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910002102 lithium manganese oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido-oxo-(oxomanganiooxy)manganese Chemical compound [Li+].[O-][Mn](=O)O[Mn]=O VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N pyrrolidin-2-one Chemical compound O=C1CCCN1 HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 2
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 149
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 133
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 105
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 61
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 51
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 40
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 description 37
- 229910021386 carbon form Inorganic materials 0.000 description 36
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 32
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 description 25
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 24
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 24
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 24
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 23
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 22
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 20
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 20
- 229910001317 nickel manganese cobalt oxide (NMC) Inorganic materials 0.000 description 20
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 15
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 15
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 15
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 11
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 11
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 10
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 9
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 8
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 8
- 235000010378 sodium ascorbate Nutrition 0.000 description 8
- PPASLZSBLFJQEF-RKJRWTFHSA-M sodium ascorbate Substances [Na+].OC[C@@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1[O-] PPASLZSBLFJQEF-RKJRWTFHSA-M 0.000 description 8
- 229960005055 sodium ascorbate Drugs 0.000 description 8
- PPASLZSBLFJQEF-RXSVEWSESA-M sodium-L-ascorbate Chemical compound [Na+].OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1[O-] PPASLZSBLFJQEF-RXSVEWSESA-M 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 7
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 238000005325 percolation Methods 0.000 description 6
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 5
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 5
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 4
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 4
- RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N lithium nickel Chemical compound [Li].[Ni] RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mn+2] PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 4
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 4
- 239000012453 solvate Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Chemical group 0.000 description 3
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 3
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N manganese(II) oxide Inorganic materials [Mn]=O VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000004522 Pentaglottis sempervirens Nutrition 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 2
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 2
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002696 manganese Chemical class 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910001463 metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 2
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000007581 slurry coating method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- IXURVUHDDXFYDR-UHFFFAOYSA-N 1-[4-(difluoromethoxy)-3-(oxolan-3-yloxy)phenyl]-3-methylbutan-1-one Chemical compound CC(C)CC(=O)C1=CC=C(OC(F)F)C(OC2COCC2)=C1 IXURVUHDDXFYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000619 316 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003556 H2 SO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002986 Li4Ti5O12 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910032387 LiCoO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015020 LiNiCoAlO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002097 Lithium manganese(III,IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000004050 Pentaglottis sempervirens Species 0.000 description 1
- 229920006169 Perfluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 238000009295 crossflow filtration Methods 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 229910021469 graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hcl hcl Chemical compound Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002650 laminated plastic Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- XQHAGELNRSUUGU-UHFFFAOYSA-M lithium chlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)=O XQHAGELNRSUUGU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 description 1
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021470 non-graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 1
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- SMDQFHZIWNYSMR-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenemagnesium Chemical compound S=[Mg] SMDQFHZIWNYSMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- 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
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0409—Methods of deposition of the material by a doctor blade method, slip-casting or roller coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
- H01M4/0435—Rolling or calendering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
-
- 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
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- 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
- H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1393—Processes of manufacture of 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
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/505—Selection 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
-
- 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
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection 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
-
- 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
- H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
-
- 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
-
- 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
- H01M4/623—Binders being polymers fluorinated 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
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/184—Preparation
- C01B32/19—Preparation by exfoliation
-
- 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
- H01G11/04—Hybrid capacitors
- H01G11/06—Hybrid capacitors with one of the electrodes allowing ions to be reversibly doped thereinto, e.g. lithium ion capacitors [LIC]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年８月３１日に出願された米国仮特許出願第６２／３８１，８５９号の利益を主張し、その出願は参照により本明細書に組み込まれるものとする。
本出願は、２０１６年８月３１日に出願された米国仮特許出願第６２／３８１，８５９号の利益を主張し、その出願は参照により本明細書に組み込まれるものとする。
現代の生活において急速に増大するエネルギー需要の結果、高性能なエネルギー蓄積デバイスの開発が大きな注目を集めている。
リチウムイオンバッテリー（ＬＩＢ）は、高エネルギー密度を有し、記憶現象が少ないことから、携帯電子機器において非常に普及している。これらは、電気自動車、電動工具、並びに軍事及び航空宇宙的活用の進歩において、重要な役割を果たしている。ＬＩＢは、場合によってはエネルギー蓄積デバイスの市場において優勢である。しかしながら、他の任意のエネルギー蓄積システムと同様に、ＬＩＢもまだ数多くの欠点を抱えている。通常の電子デバイスはムーアの法則に従って非常に急速な進歩を遂げたが、バッテリーは、主な理由として高い電荷蓄積容量を有する新たな材料が欠如していることから、わずかにしか進歩していない。
より高性能なエネルギー蓄積デバイス（本明細書では「デバイス」とも称される）の必要性が、本明細書において認識される。炭素系材料、製造プロセス、及び向上した性能を有するデバイスが、本明細書において提供される。
いくつかの実施形態において、本開示は、現在のバッテリー技術の欠点を回避し得るバッテリー（例えば充電式バッテリー）を提供する。そのようなバッテリーの材料及び製造プロセスが、本明細書では提供される。いくつかの実施形態において、現在の炭素系リチウムイオンバッテリー（ＬＩＢ）技術の欠点を回避し得るＬＩＢが開示される。本明細書で開示されるプロトタイプの炭素系バッテリーは、市販のＬＩＢと比べて向上した性能を提供し得る。特定の実施形態において、本明細書で説明されるバッテリーは、市販のＬＩＢと比べて２倍の電荷を保持し得る。本明細書で説明されるバッテリーは、市販のセルの２倍の容量を有し得る、市販のセルの２倍の電力を供給し得る、２倍長いサイクル寿命で２倍長く使用され得る、またはこれらの特性の任意の組み合わせを有し得る。特定の実施形態において、本明細書で説明されるバッテリーは、市販のセルの２倍の容量を有し得るだけでなく、２倍の電力を提供し、かつ２倍長く使用され得る。
本明細書で説明されるバッテリーは、１つ以上の活用または領域において重要な役割を果たし得る。１つ以上の活用または領域には、例えば、携帯電子機器（例えば携帯電話、コンピュータ、及びカメラ）、医療機器（例えば、ペースメーカ、除細動器、補聴器、疼痛管理装置、及び薬剤ポンプを含む生命維持及び生活向上医療機器）、電気自動車（例えば、電気自動車産業を向上させるのに長寿命のバッテリーが必要である）、宇宙（例えば、探査機、着陸機、宇宙服、及び電子装置を含む宇宙システムに電力を供給するため、宇宙でバッテリーが使用され得る）、軍事用バッテリー（例えば、軍は、多数の電子機器及び装置に電力を供給する特別なバッテリーを使用する；本明細書で説明される質量及び体積が削減されたバッテリーが非常に好ましい）、電気航空機（例えば、ソーラーセルまたはソーラーバッテリーから送られてくる電力により、内燃機関エンジンではなく電動モータで動く航空機）、電力網規模のエネルギー蓄積（例えば、発電所からの電力生産が消費を上回る間は電力を蓄積するようにバッテリーを使用することができ、蓄積された電力は消費が電力生産を上回る時に使用され得る）、再生可能エネルギー（例えば、太陽は夜間に光を放たず、風は常時吹かないため、自家発電システムにおけるバッテリーは、再生可能エネルギー源からの余剰電力を、日没後及び風が吹いていない時間に使用するために蓄積し得る；大電力バッテリーは、現在の最新式バッテリーよりも効率良くソーラーセルからエネルギーを取り入れ得る）、電動工具（例えば本明細書で説明されるバッテリーにより、ドリル、スクリュードライバー、のこぎり、レンチ、及びグラインダーなどの高速充電のコードレス電動工具が可能となり得る；現在のバッテリーは充電時間が長い）、またはこれらの任意の組み合わせが挙げられる。
本開示のデバイスの他の目的及び利点は、以下の説明及び添付の図面と併せて考察することにより、さらに認識され理解されるであろう。以下の説明は、本開示のデバイスの特定の実施形態を説明する特定の詳細を含み得るが、これは本開示のデバイスの範囲の限定としてではなく、むしろ好ましい実施形態の例示として解釈されるべきである。本開示のデバイスの各態様に関して、本明細書において示唆されるように、当業者が知る数多くの変形が可能である。本開示の趣旨から逸脱することなく、本開示の範囲内で、様々な変更及び修正が行われてもよい。
本開示のデバイスの特徴は、添付の特許請求の範囲に詳細に明記される。本開示のデバイスの特徴及び利点は、本開示のデバイスの原理が利用される例示的な実施形態を明記する下記の発明を実施するための形態、及び添付の図面または図（本明細書では「図」（複数可）とも称する）を参照することにより、より良く理解されるであろう。
本明細書において、炭素系材料、製造プロセス、及び向上した性能を有するデバイスが提供される。いくつかの実施形態において、本開示は、炭素系材料を含むバッテリー（例えばリチウムイオンバッテリー（ＬＩＢ））、及びそれらの製造方法を提供する。このようなバッテリーは、現在のバッテリー（例えばＬＩＢ）技術の欠点を回避し得る。本開示のバッテリーは、１つ以上のバッテリーセルを含み得る。バッテリーセルは、電解質を含むセパレータにより分離された正極及び負極を備え得る。放電中、正極はカソードであり得る。放電中、負極はアノードであり得る。
いくつかの実施形態において、複数のバッテリーセルは、バッテリーパック内に配置（例えば相互接続）され得る。大きなバッテリーパック（例えばリチウムイオンバッテリーパック）は、屋根上のソーラーパネルからの電荷を蓄積して、家庭用電化製品に電力を供給し得る。大きなバッテリーパックは、電力網を安定させるのに役立ち得る。大きなバッテリーパックは、完全に自家発電で作動し得る独立型電力システムをもたらし得る。
炭素系材料
図８は、様々な炭素形態８０５、８１０、８１５、８２０、及び８２５の例を概略的に示す。このような炭素形態は、様々な炭素系材料を形成し得る。炭素形態は、官能基を含み得る。所与の炭素形態は、例えば、１つ以上のヒドロキシル及び／またはエポキシ官能基８３０、１つ以上のカルボキシル官能基８３５、１つ以上の他の官能基（例えばカルボニル官能基）、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。炭素形態８０５は、例えばグラファイトであり得る。グラファイトは、それぞれが１原子の厚さである複数の炭素シート８４０（例えば約１００以上、１，０００以上、１０，０００以上、１００，０００以上、１００万以上、１０００万以上、１億以上、またはこれを超える数以上）を含み得る。複数の炭素シート８４０は、互いに上に積み重ねられ得る（例えば強いファンデルワールス力を受けて）。炭素シート８４０は互いに密着するため、堆積の内部はアクセス不可能であり得る（例えば上部及び底部シートのみアクセス可能であり得るが、内部のシートはファンデルワールス相互作用により互いに密着しているため、細孔は存在しない）。炭素形態８０５は、実質的に官能基を含み得ない。炭素形態８１０は、例えばグラフェンであり得る。グラフェンは、１原子の厚さである炭素シート８４５を含み得る。炭素形態８１０は、実質的に官能基を含み得ない。炭素形態８１５は、例えばグラフェン酸化物（例えば溶液中の単一グラファイト酸化物）であり得る。グラフェン酸化物は、１原子の厚さである炭素シート８５０を含み得る。いくつかの実施形態において、１つ以上の炭素形態８１５は凝集し得る。このような場合、個々の炭素シート８１５が分離され得る。炭素シートは、ファンデルワールス相互作用により凝集し得ない。炭素形態８１５は、１つ以上のヒドロキシル及び／またはエポキシ官能基８３０と、１つ以上のカルボキシル官能基８３５とを含み得る。ヒドロキシル及び／またはエポキシ官能基８３０は、炭素シート８５０の表面に付けられ得る、あるいは結合／接合され得る。カルボキシル官能基８３５は、炭素シート８５０の縁部に付けられ得る、あるいは結合／接合され得る。炭素形態８２５は、例えば数層のグラフェン酸化物（例えば溶液中の二層または三層のグラファイト酸化物）であり得る。数層のグラフェン酸化物は、それぞれが１原子の厚さである２枚以上の炭素シートまたは層８６０を含み得る。２枚以上の炭素シートまたは層８６０は、ファンデルワールス相互作用により共に保持され得る。いくつかの実施形態において、数層のグラフェン酸化物は、２枚以上、３枚以上、４枚以上、５枚以上、６枚以上、７枚以上、８枚以上、９枚以上、または１０枚以上の炭素シートまたは層８６０を含み得る。一実施形態において、数層のグラフェン酸化物は、１０枚以下の炭素シートまたは層８６０（例えば最大１０枚の炭素シートまたは層）を含み得る。いくつかの実施形態において、数層のグラフェン酸化物は、２～３、２～４、２～５、２～６、２～７、２～８、２～９、２～１０、３～４、３～５、３～６、３～７、３～８、３～９、３～１０、４～５、４～６、４～７、４～８、４～９、４～１０、５～６、５～７、５～８、５～９、５～１０、６～７、６～８、６～９、６～１０、７～８、７～９、７～１０、８～９、８～１０、または９～１０枚の炭素シートまたは層８６０を含み得る。いくつかの実施形態において、数層のグラフェン酸化物は、２～４または２～３枚の炭素シートまたは層８６０を含み得る。一実施形態において、数層のグラフェン酸化物は、最大４枚の炭素シートまたは層８６０を含む。別の実施形態において、数層のグラフェン酸化物は、最大４枚の炭素シートまたは層８６０を含む。炭素形態８２５は、１つ以上のカルボキシル官能基８３５を含み得る。カルボキシル官能基８３５は、１枚以上の炭素シート８６０の縁部に付けられ得る、あるいは結合／接合され得る。いくつかの実施形態において、カルボキシル官能基８３５は、炭素シートまたは層８６０の堆積における上部及び底部炭素シート８６０の縁部に主に、または縁部にのみ、付けられ得る、あるいは結合／接合され得る。いくつかの実施形態において、カルボキシル官能基８３５は、炭素シート８６０のうちのいずれか（例えば、それぞれ、または少なくとも２、３、４枚以上）の縁部に付けられ得る、あるいは結合／接合され得る。炭素形態８２０は、例えば還元グラフェン酸化物（例えば溶液中の多孔質炭素シート（ＰＣＳ）（複数可））であり得る。還元グラフェン酸化物は、１原子の厚さである炭素シート８５５を含み得る。炭素形態８２０は、１つ以上のカルボキシル官能基８３５を含み得る。カルボキシル官能基８３５は、炭素シート８５５の縁部に付けられ得る、あるいは結合／接合され得る。
図８は、様々な炭素形態８０５、８１０、８１５、８２０、及び８２５の例を概略的に示す。このような炭素形態は、様々な炭素系材料を形成し得る。炭素形態は、官能基を含み得る。所与の炭素形態は、例えば、１つ以上のヒドロキシル及び／またはエポキシ官能基８３０、１つ以上のカルボキシル官能基８３５、１つ以上の他の官能基（例えばカルボニル官能基）、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。炭素形態８０５は、例えばグラファイトであり得る。グラファイトは、それぞれが１原子の厚さである複数の炭素シート８４０（例えば約１００以上、１，０００以上、１０，０００以上、１００，０００以上、１００万以上、１０００万以上、１億以上、またはこれを超える数以上）を含み得る。複数の炭素シート８４０は、互いに上に積み重ねられ得る（例えば強いファンデルワールス力を受けて）。炭素シート８４０は互いに密着するため、堆積の内部はアクセス不可能であり得る（例えば上部及び底部シートのみアクセス可能であり得るが、内部のシートはファンデルワールス相互作用により互いに密着しているため、細孔は存在しない）。炭素形態８０５は、実質的に官能基を含み得ない。炭素形態８１０は、例えばグラフェンであり得る。グラフェンは、１原子の厚さである炭素シート８４５を含み得る。炭素形態８１０は、実質的に官能基を含み得ない。炭素形態８１５は、例えばグラフェン酸化物（例えば溶液中の単一グラファイト酸化物）であり得る。グラフェン酸化物は、１原子の厚さである炭素シート８５０を含み得る。いくつかの実施形態において、１つ以上の炭素形態８１５は凝集し得る。このような場合、個々の炭素シート８１５が分離され得る。炭素シートは、ファンデルワールス相互作用により凝集し得ない。炭素形態８１５は、１つ以上のヒドロキシル及び／またはエポキシ官能基８３０と、１つ以上のカルボキシル官能基８３５とを含み得る。ヒドロキシル及び／またはエポキシ官能基８３０は、炭素シート８５０の表面に付けられ得る、あるいは結合／接合され得る。カルボキシル官能基８３５は、炭素シート８５０の縁部に付けられ得る、あるいは結合／接合され得る。炭素形態８２５は、例えば数層のグラフェン酸化物（例えば溶液中の二層または三層のグラファイト酸化物）であり得る。数層のグラフェン酸化物は、それぞれが１原子の厚さである２枚以上の炭素シートまたは層８６０を含み得る。２枚以上の炭素シートまたは層８６０は、ファンデルワールス相互作用により共に保持され得る。いくつかの実施形態において、数層のグラフェン酸化物は、２枚以上、３枚以上、４枚以上、５枚以上、６枚以上、７枚以上、８枚以上、９枚以上、または１０枚以上の炭素シートまたは層８６０を含み得る。一実施形態において、数層のグラフェン酸化物は、１０枚以下の炭素シートまたは層８６０（例えば最大１０枚の炭素シートまたは層）を含み得る。いくつかの実施形態において、数層のグラフェン酸化物は、２～３、２～４、２～５、２～６、２～７、２～８、２～９、２～１０、３～４、３～５、３～６、３～７、３～８、３～９、３～１０、４～５、４～６、４～７、４～８、４～９、４～１０、５～６、５～７、５～８、５～９、５～１０、６～７、６～８、６～９、６～１０、７～８、７～９、７～１０、８～９、８～１０、または９～１０枚の炭素シートまたは層８６０を含み得る。いくつかの実施形態において、数層のグラフェン酸化物は、２～４または２～３枚の炭素シートまたは層８６０を含み得る。一実施形態において、数層のグラフェン酸化物は、最大４枚の炭素シートまたは層８６０を含む。別の実施形態において、数層のグラフェン酸化物は、最大４枚の炭素シートまたは層８６０を含む。炭素形態８２５は、１つ以上のカルボキシル官能基８３５を含み得る。カルボキシル官能基８３５は、１枚以上の炭素シート８６０の縁部に付けられ得る、あるいは結合／接合され得る。いくつかの実施形態において、カルボキシル官能基８３５は、炭素シートまたは層８６０の堆積における上部及び底部炭素シート８６０の縁部に主に、または縁部にのみ、付けられ得る、あるいは結合／接合され得る。いくつかの実施形態において、カルボキシル官能基８３５は、炭素シート８６０のうちのいずれか（例えば、それぞれ、または少なくとも２、３、４枚以上）の縁部に付けられ得る、あるいは結合／接合され得る。炭素形態８２０は、例えば還元グラフェン酸化物（例えば溶液中の多孔質炭素シート（ＰＣＳ）（複数可））であり得る。還元グラフェン酸化物は、１原子の厚さである炭素シート８５５を含み得る。炭素形態８２０は、１つ以上のカルボキシル官能基８３５を含み得る。カルボキシル官能基８３５は、炭素シート８５５の縁部に付けられ得る、あるいは結合／接合され得る。
官能基の存在及び量は、図８における炭素形態の全体的な炭素対酸素（Ｃ：Ｏ）原子比に影響を与え得る。例えば、炭素形態８２５及び８１５は、酸素官能基の量及び／または種類が異なり得る。このような違いが、それぞれのＣ：Ｏ原子比に影響を与え得る。別の例では、炭素形態８０５を酸化することで炭素形態８２５が生成され得、次に炭素形態８２５をさらに酸化すると、炭素形態８１５になり得る。図８の炭素形態のそれぞれは、１つ以上の経路を介して生成され得、及び／または図８の炭素形態のうちの少なくともいくつかは、少なくともいくつかの実施態様において、あるものから別のものに変換され得ることが理解されよう。例えば、炭素形態８１５は、代替経路を介して形成され得る。
いくつかの実施形態において、単層グラファイト酸化物及びグラフェン酸化物（ＧＯ）は、単一グラフェン酸化物（例えば図８の炭素形態８１５）を約９３％～９６％（例えば重量基準）含み得る。いくつかの実施形態において、多層ＧＯは、複数の層の所与の分布（例えば重量基準）を有し得る（例えば異なる数の層を有する炭素形態８２５の分布を有し得る）。例えば、多層ＧＯは、所与の数の層（例えば３または４枚）を有する炭素形態８２５を、約５％以上、１０％以上、１５％以上、２５％以上、５０％以上、７５％以上、８５％以上、９０％以上、または９５％以上（例えば重量基準）含み得る。多層ＧＯは、このような率の炭素形態８２５と共に、異なる数の層を有する別の炭素形態８２５を、約９５％以下、９０％以下、７５％以下、５０％以下、２５％以下、１５％以下、１０％以下、または５％以下（例えば重量基準）含み得る。多層ＧＯは、所与の数の層を有する炭素形態８２５を、約９５％未満、９０％未満、８５％未満、７５％未満、５０％未満、２５％未満、１５％未満、１０％未満、または５％未満（例えば重量基準）含み得る。
いくつかの事例では、材料がグラフェンの導電性の大部分を保持しながら、グラファイトの縁部のみが酸化され得る（例えば図８の炭素形態８２５を参照）。ＧＯの所定の反応時間まで、第１の反応から得られるＧＯは、還元ＧＯと実質的に同一または類似の１つ以上の特性（例えば導電率）を有し得る。例えば、ＧＯ及び還元ＧＯは、ＧＯの所定の酸化度を下回る場合、１つ以上の特性に関して実質的に同一または類似であり得る。一例では、ＧＯは、炭素形態８２５に酸化されると（例えば炭素形態８０５から）、図８の酸化炭素形態のうちの１つ以上から生成された還元ＧＯと実質的に同一または類似（例えば炭素形態８２５から生成された還元ＧＯと実質的に同一または類似）の１つ以上の特性を有し得る。ＧＯは、さらなる酸化により、このような特性のうちの１つ以上を保持してもしなくてもよい。例えば、炭素形態８２５がさらに酸化されて炭素形態８１５となった場合、このような特性のうちの１つ以上は、還元ＧＯとは異なり得る（例えば異なり始め得る）。
いくつかの実施形態において、本開示の炭素系材料は、１つ以上のＰＣＳを含む。炭素系材料は、溶液中に分散され得る。例えば、ＰＣＳは、溶液中の化学還元により形成され得る（例えば本明細書の他の箇所でより詳しく説明される）。ＰＣＳは、約１０％以下、９％以下、８％以下、７％以下、６％以下、５％以下、４．５％以下、４％以下、３．５％以下、３％以下、２．５％以下、２％以下、１．５％以下、１％以下、または０．５％以下の酸素含量を有し得る。ＰＣＳは、約１０ナノメートル（ｎｍ）以下、９ｎｍ以下、約８ｎｍ以下、７ｎｍ以下、６ｎｍ以下、５ｎｍ以下、４ｎｍ以下、３ｎｍ以下、２ｎｍ以下、または１ｎｍ以下の孔径を有し得る。ＰＣＳは、約１ｎｍ以上の孔径を有し得る。ＰＣＳは、約１ｎｍ～２ｎｍ、１ｎｍ～３ｎｍ、１ｎｍ～４ｎｍ、１ｎｍ～５ｎｍ、１ｎｍ～６ｎｍ、１ｎｍ～７ｎｍ、１ｎｍ～８ｎｍ、１ｎｍ～９ｎｍ、１ｎｍ～１０ｎｍ、２ｎｍ～３ｎｍ、２ｎｍ～４ｎｍ、２ｎｍ～５ｎｍ、２ｎｍ～６ｎｍ、２ｎｍ～７ｎｍ、２ｎｍ～８ｎｍ、２ｎｍ～９ｎｍ、２ｎｍ～１０ｎｍ、３ｎｍ～４ｎｍ、３ｎｍ～５ｎｍ、３ｎｍ～６ｎｍ、３ｎｍ～７ｎｍ、３ｎｍ～８ｎｍ、３ｎｍ～９ｎｍ、３ｎｍ～１０ｎｍ、４ｎｍ～５ｎｍ、４ｎｍ～６ｎｍ、４ｎｍ～７ｎｍ、４ｎｍ～８ｎｍ、４ｎｍ～９ｎｍ、４ｎｍ～１０ｎｍ、５ｎｍ～６ｎｍ、５ｎｍ～７ｎｍ、５ｎｍ～８ｎｍ、５ｎｍ～９ｎｍ、５ｎｍ～１０ｎｍ、６ｎｍ～７ｎｍ、６ｎｍ～８ｎｍ、６ｎｍ～９ｎｍ、６ｎｍ～１０ｎｍ、７ｎｍ～８ｎｍ、７ｎｍ～９ｎｍ、７ｎｍ～１０ｎｍ、８ｎｍ～９ｎｍ、８ｎｍ～１０ｎｍ、または９ｎｍ～１０ｎｍの孔径を有し得る。例えば、ＰＣＳは、約１ｎｍ～４ｎｍ、または１ｎｍ～１０ｎｍの孔径を有し得る。ＰＣＳは、１つ以上の孔径を有し得る（例えばＰＣＳこのような孔径の分布を有し得る）。
炭素系材料を形成する方法
図１は、ＰＣＳの作成の一例を概略的に示す。グラファイト１０１は、化学的に酸化され、グラファイト酸化物またはグラフェン酸化物１０２に剥離され得る。本開示の目的のため、グラファイト酸化物及びグラフェン酸化物という用語は、互換的に使用される。場合によっては、グラファイト酸化物及びグラフェン酸化物は、本明細書においてまとめて「ＧＯ」と称される。
図１は、ＰＣＳの作成の一例を概略的に示す。グラファイト１０１は、化学的に酸化され、グラファイト酸化物またはグラフェン酸化物１０２に剥離され得る。本開示の目的のため、グラファイト酸化物及びグラフェン酸化物という用語は、互換的に使用される。場合によっては、グラファイト酸化物及びグラフェン酸化物は、本明細書においてまとめて「ＧＯ」と称される。
本明細書においてまとめてハマーズベース法と称されるハマーズ法及び改良ハマーズ法（及びその様々な変更形態、例えば改良ハマーズ法に由来する改名された方法を含む、改良ハマーズ法に由来する様々な方法）を使用して、グラファイト１０１は化学的に酸化され、ＧＯに剥離され得る。
特定の実施形態において、ハマーズベース法（例えば改良ハマーズ法）は、数週間の精製、高価な塩酸（ＨＣｌ）洗浄、個々の科学者の判断に委ねられる適切な技術、及び／または時に許容範囲の結果を生み出し、時に許容範囲の結果を生み出さない生成物を要し得る。
図２３は、グラファイト酸化物を製造するハマーズベース法（例えば改良ハマーズ法）の一例を示す。方法は、第１のステップにおいて、氷浴を用いて０℃で、１５グラム（ｇ）のグラファイトを７５０ミリリットル（ｍＬ）の濃硫酸（Ｈ２ＳＯ４）に加えることを含む。方法はさらに、第２のステップにおいて、９０ｇの過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）を加えること（発熱反応）を含む。第３のステップは、反応フラスコを氷浴から取り出し、２時間待つことを含む。第４のステップは、反応フラスコを氷浴内に戻すことを含む。第５のステップでは、温度を４５℃に維持しながら、１．５リットル（Ｌ）の水（Ｈ２Ｏ）が約１～１．５時間にわたって滴下される（水の付加速度により、及び融解氷浴に氷を加えることにより、温度が制御される）。特定の実施形態において、第１及び／または第２のステップの氷浴は、第４及び／または第５のステップで使用するために、維持及び／または補充され得る。第６のステップは、反応フラスコを氷浴から取り出し、２時間待つことを含む。第７のステップは、４．２ＬのＨ２Ｏ、次いで７５ｍＬの３０％の過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）により、反応を抑制することを含む。第８のステップは、精製を含む。精製は、５回ＨＣｌ洗浄を行い、続いて９回Ｈ２Ｏ洗浄を行い、続いて溶液を約２週間空気乾燥させ、次いで乾燥させたグラファイト酸化物を既知量の水で再水和し、約２週間透析にかけることを伴う。一例では、総処理時間は約２か月であり、総費用は９３ドル／ｋｇである。
あるいは、グラファイト１０１は、非ハマーズベース法を使用して、化学的に酸化され、ＧＯに剥離され得る（例えば本明細書の他の箇所でより詳細に説明される第１の反応）。ＧＯは、異なる形態（例えば単層ＧＯまたは多層ＧＯ）であり得る。ＧＯ１０２は化学的に還元され賦活化され、ＰＣＳ１０３が生成され得る。ＰＣＳ１０３は、孔１０４を含み得る。ＰＣＳは、二次元材料であり得る。
非ハマーズベース法では、グラファイト１０１は、第１の反応で、化学的に酸化され、ＧＯ１０２に剥離され得る。第１の反応に続いて、第１の精製が行われ得る。ＧＯ１０２は、第２の反応でＰＣＳ１０３に化学的に還元され得る。第２の反応に続いて、第２の精製が行われ得る。いくつかの実施形態において、第１の反応及び／または第２の反応により、ＧＯ及びＰＣＳはそれぞれ、大規模に（例えばトン単位で）生成されることが可能になり得る。いくつかの実施形態において、第２の反応は、第１の反応とは別個に行われ得る。例えば、場合によっては第２の濾過が後に続く第２の反応は、好適な仕様を有する任意のグラファイト酸化物供給原料を使用して行われ得る。
第１の反応は、精製の時間を含めて、１日あたり少なくとも約１ポンドの生成を伴うＧＯ生産のための低温プロセスを含み得る。第１の反応を介したＧＯ合成は、酸化特性及び剥離量の制御に関して調整可能であり、手順的及び工学的温度制御により他の方法より安全であり、最小限の試薬の使用のため効率的であり、完全に規模変更可能に構成され、またはこれらの任意の組み合わせであり得る。本明細書で説明される非ハマーズベース法の特定の実施形態において、第１の反応は、本明細書の他の箇所でより詳細に説明されるように、ハマーズベース法よりも制御された形態のＧＯを生成し得る。いくつかの実施形態において、この低温プロセスは、使用される化学物質の量を減らし、従って低コスト化を保証する。さらに、方法の低反応温度は、爆発の危険性を低減し得る。
第１の反応により生成されたＧＯは、好適に剥離され得る（例えば十分に剥離され得るが、大量の水を吸収するほど多くは剥離され得ない）。ＧＯは、所定量未満の水が吸収されることを可能にする量及び／または種類の酸素官能基を有し得る。酸素官能基の量及び種類は、酸化度により変化し得る。本明細書の他の箇所で説明されるように、本明細書で説明される第１の反応を使用して生成されるＧＯは、再現可能な（例えば一貫した）量及び／または種類の酸素官能基を含み得る。酸素官能基の少なくとも一部により、水を吸収することが可能になり得る。ＧＯは、実質的に（例えば完全に）剥離され得るが、過酸化されることはない。ＧＯは、好適な少量の水を吸収することを可能にする酸化度未満まで酸化されてもよい（例えば過酸化グラファイト酸化物は、過剰な量の水を吸収することを可能にする過剰な量及び／または不適切な種類（複数可）の酸素官能基を含み得る）。
さらに、第１の反応におけるグラファイト酸化物の酸化度を調整することにより、最終生成物における電気伝導率及びグラフェン酸化物シートの層数に対する良好な制御が可能となり得る。例えば、単層グラファイト酸化物または多層グラファイト酸化物を形成するために、反応条件が調整され得る。２種類のグラファイト酸化物は、異なる特性を有し得る。特性には、例えば、所与の物理化学的特性及び／または性能特性（例えば導電率または純度）が含まれ得る。例えば、単層グラファイト酸化物または多層グラファイト酸化物は、異なる導電特性を有し得る。いくつかの実施形態において、得られるグラファイト酸化物合成生成物は、反応条件に、及び／またはグラファイト供給原料の種類もしくは品質に、影響され得る。
グラファイト供給原料は、様々なグレードまたは純度を有し得、例を挙げると、例えば重量－％グラファイト炭素（Ｃｇ）で測定される炭素含有量、種類（例えば土状グラファイト、例えば６０％～８５％の炭素）、鱗片状グラファイト（例えば８５％を超える炭素）または塊状グラファイト（例えば９０％を超える炭素）、サイズ（例えばメッシュサイズ）、形状（例えば大鱗片状、中鱗片状、粉末状、または球状グラファイト）、及び起源（例えば合成または天然、例えば天然鱗片状グラファイト）がある。このような特質（例えば物理的及び化学的特性）は、グラファイト酸化物の種類または品質に影響を与え得る。例えば、グラファイトのメッシュサイズは、得られるグラファイト酸化物に影響を与え得る。グラファイトは、約１％以上、２％以上、５％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上、９１％以上、９２％以上、９３％以上、９４％以上、９５％以上、９６％以上、９７％以上、９８％以上、または９９％以上（例えば重量基準）のグレードまたは炭素含有量を有し得る。グラファイトは、約１００％未満、９９％未満、９８％未満、９７％未満、９６％未満、９５％未満、９４％未満、９３％未満、９２％未満、９１％未満、９０％未満、８５％未満、８０％未満、７０％未満、６０％未満、５０％未満、４０％未満、３０％未満、２０％未満、１５％未満、１０％未満、５％未満、２％未満、または１％未満（例えば重量基準）のグレードまたは炭素含有量を有し得る。グラファイトは、このようなグレードまたは炭素含有量を、約－２００以上、－１５０以上、－１００以上、－８０以上、－５０以上、－４８以上、＋４８以上、＋８０以上、＋１００以上、＋１５０以上、または＋２００以上のメッシュサイズで有し得る。メッシュサイズは、他の寸法（例えばミクロン）のサイズに変換されてもよい。グラファイト供給原料の他の例は、本明細書の他の箇所で提供される。
本開示の非ハマーズベースＧＯ合成方法は、所定の純度またはグレード（例えば最低限の純度またはグレード）を有するＧＯを形成するために使用され得る。いくつかの実施形態において、ＧＯの純度またはグレードは、精製の最後に測定されるイオン導電率で提供され得る。イオン導電率は、グラファイト酸化物が含有する不純物の量に対する測定基準を提供し得る。いくつかの実施形態において、イオン導電率（例えば図２４の方法の場合）は、約１０マイクロジーメンス／センチメートル（μＳ／ｃｍ）～２０μＳ／ｃｍ、１０μＳ／ｃｍ～３０μＳ／ｃｍ、１０μＳ／ｃｍ～４０μＳ／ｃｍ、１０μＳ／ｃｍ～５０μＳ／ｃｍ、２０μＳ／ｃｍ～３０μＳ／ｃｍ、２０μＳ／ｃｍ～４０μＳ／ｃｍ、２０μＳ／ｃｍ～５０μＳ／ｃｍ、３０μＳ／ｃｍ～４０μＳ／ｃｍ、３０μＳ／ｃｍ～５０μＳ／ｃｍ、または４０μＳ／ｃｍ～５０μＳ／ｃｍであり得る。いくつかの実施形態において、イオン導電率（例えば図２４の方法の場合）は、約５０μＳ／ｃｍ以下、４０μＳ／ｃｍ以下、３０μＳ／ｃｍ以下、２０μＳ／ｃｍ以下、または１０μＳ／ｃｍ以下であり得る。本明細書で説明される非ハマーズベース法の特定の実施形態では、所定の純度またはグレードは、ハマーズベース法と比べて、少なくとも約２、３、４、５、６、７、８、９、または１０倍速く達成され得る。本明細書で説明される非ハマーズベース法の特定の実施形態では、所定の純度またはグレードは、ハマーズベース法と比べて、約２～５、２～８、または５～８倍速く達成され得る。ハマーズベース法は塩酸を洗い流す必要があり、よって所定の純度またはグレードに至るのにより時間がかかるため、本明細書で説明される非ハマーズベース法の特定の実施形態では、前述のより早い速度で純度またはグレードを達成することができる。第２の反応を用いて、所定の純度またはグレード（例えば最低限の純度またはグレード）を有するＰＣＳが形成され得る（例えば第１の反応を介して生成されたＧＯから）。いくつかの実施形態において、ＰＣＳの純度またはグレードは、少なくとも約９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．５％、または９９．９％の炭素（例えば重量基準）であり得る。
本明細書で説明される非ハマーズベース法の特定の実施形態において、非ハマーズベース法（例えば図２４を参照）は、ハマーズベース法と比べて、より早く、より安全で、より安価であり得、より再現可能な生成物を生み出し得る。いくつかの実施形態において、再現性の向上は、ハマーズベース法より低い反応温度に少なくとも部分的に起因し得る。いくつかの実施形態において、本明細書で説明される非ハマーズベース法は、約１％以内、２％以内、３％以内、４％以内、５％以内、６％以内、７％以内、８％以内、９％以内、または１０％以内で再現可能な組成（例えばＣ：Ｏ原子比及び酸素官能基の量）及び／または形態を有するＧＯを生成する。例えば、方法は、約１％以内、２％以内、３％以内、４％以内、５％以内、６％以内、７％以内、８％以内、９％以内、または１０％以内で再現可能なＣ：Ｏ原子比を有するＧＯを生成し得る。本明細書で説明される非ハマーズベース法の特定の実施形態において、非ハマーズベース法は、例えば、高価なＨＣｌを使用しない急速精製、及び爆発の危険性を低減する低反応温度を含み得る。
本明細書で説明される非ハマーズベース法の特定の実施形態において、非ハマーズベース法は、ハマーズベース法より優れたいくつかの利点または利益を提供し得る。例えば、特定の実施形態において、本明細書で説明される非ハマーズベース法は、より安価であり（例えばグラファイト酸化物の質量あたりの費用はハマーズベース法より少なくとも約４倍安く、生成されるグラファイト酸化物の質量あたりの廃棄はハマーズベース法より少ない）、より速く（例えばＨＣｌ洗浄は削除され及び／または精製はより速く、（ｉ）ハマーズベース法、あるいは（ｉｉ）ＨＣｌを伴う及び／または空気乾燥なしと比べて、少なくとも約２、５、または８倍速く、約１週間以下である）、より信頼性が高く（例えば人的過誤／判断は除去される）、より安全であり（例えばより低温で、例えば（ｉ）約４５℃未満の最大温度、または（ｉｉ）ハマーズベース法で使用される最大温度より少なくとも約３０℃低い最大温度で、反応が行われる）、またはこれらの任意の組み合わせであり得る。
図２４は、グラファイト酸化物を製造する方法の一例を示す図である。図２４の方法は、第１の反応及び第１の精製の例を提供する。方法は、第１のステップにおいて、氷浴または再循環冷却装置を用いて約０℃で、約１５ｇのグラファイトを約７５０ｍＬの濃Ｈ２ＳＯ４に加えることを含む。第２のステップにおいて、方法は、約９０ｇのＫＭｎＯ４を加え（発熱反応）、同時に氷浴または再循環冷却装置を用いて約１５℃未満に温度を保つことを含む。第３のステップ（本明細書では「ステップ３」とも称される）は、反応物を約４５分間撹拌することを含む。第４のステップ（本明細書では「ステップ４」とも称される）は、反応混合物を約２．６ｋｇの氷に加え、次に約７５ｍＬの３０％のＨ２Ｏ２を加えることにより、反応を抑制することを含む。方法はさらに、生成を含む第５のステップを含み得る。この例では、精製は、５回のＨ２Ｏ洗浄、続いて約１週間以下の連続流透析設定を伴う。一例では、総処理時間は約１週間であり、総費用は２１ドル／ｋｇである。
ステップ３における反応条件（時間／期間及び温度）は変わり得る。この例では、ステップ３における反応物は氷浴で冷却され、約４５分の時間が選択される。他の例では、期間は、本明細書の他の箇所でより詳細に説明される通りであり得、反応温度は、特定の冷却条件（例えば氷浴による冷却の有無）応じて時間（期間）により変わり得る。
ステップ５における精製は、少なくとも１、２、３、４、または５回以上のＨ２Ｏ洗浄を含み得る。ステップ５における精製は、５回以下のＨ２Ｏ洗浄を含み得る。精製はさらに、例えば透析などの他の水精製ステップを含み得る。例えば、透析は、材料を多孔質管に入れて、材料からのイオンを、管の壁を通して、連続的にまたはバッチ式にリフレッシュされる水浴中へ除去する（例えば浸出させる）ことを含み得る。方法は、透析以外の１つ以上の濾過方法を用いることを含み得る（例えば、Ｈ２Ｏ洗浄後、透析の代わりに別の濾過方法が適用され得る）。濾過は、１週間未満かかり得る。濾過の期間は、バッチサイズに依存し得る。例えば、上記の１５ｇのグラファイトのバッチの場合、濾過は約１または２日以下かかり得る。総濾過（例えば透析）時間は、約７日以下、６日以下、５日以下、４日以下、３日以下、２日以下、１日以下、または半日以下であり得る。より短い濾過時間の場合、総処理時間は、約７日以下、６日以下、５日以下、４日以下、３日以下、２日以下、１日以下、または半日以下に短縮され得る。
ステップ４において、反応混合物は、約２．６ｋｇ以上の氷に加えられ得る。いくつかの事例では、本明細書で説明される氷の量は、最低限の量であり得る。ステップ４は、約７５ｍＬ以上の３０％のＨ２Ｏ２を加えることを含み得る。いくつかの事例では、本明細書で説明されるＨ２Ｏ２の量は、最低限の量であり得る。
本明細書で説明される方法（例えば図２４の方法）のスケーラビリティを前提として、酸化剤（本明細書では「酸化性物質」とも称される）の量は、グラファイトに対する酸化剤（ＫＭｎＯ４）の比で提供され得る（本明細書では「Ｏｘ：Ｇｒ」とも称される）。例えば、１５ｇのグラファイトあたりに約９０ｇのＫＭｎＯ４が使用され得、これは約６倍の質量比Ｏｘ：Ｇｒに該当する。別の例では、約７５ｍＬの３０％のＨ２Ｏ２（例えば水溶液中に重量基準で約３０％であり、これは約０．６６モルのＨ２Ｏ２に該当する）は、（ｉ）９０ｇのＫＭｎＯ４あたりに使用され得、これは重量基準では１単位のＫＭｎＯ４あたり約０．２５単位のＨ２Ｏ２に該当し、またはモル基準では１単位のＫＭｎＯ４あたり約１．１６単位のＨ２Ｏ２に該当し、あるいは（ｉｉ）約９６％のＨ２ＳＯ４～９８％のＨ２ＳＯ４（例えば水溶液中の重量基準）の濃度を有する７５０ｍＬの濃Ｈ２ＳＯ４あたりに使用され得、これは濃硫酸に対する３０％のＨ２Ｏ２の体積比、約１０：１（例えば１０Ｌの濃Ｈ２ＳＯ４あたりに対し、約３０％のＨ２Ｏ２を有する約１Ｌの水溶液）に該当する。さらに別の例では、グラファイト１ｋｇごとに、約５０Ｌの濃Ｈ２ＳＯ４が消費され得る。量及び比のさらなる例は、例えば単層ＧＯ及び多層ＧＯを生成する方法に関して（例えばキログラムあたりのグラファイト酸化物基準で）、本明細書の他の箇所で提供される。
いくつかの実施形態では、Ｈ２ＳＯ４（例えば約９６％のＨ２ＳＯ４～９８％のＨ２ＳＯ４の濃度を有する）が、約１ｇのグラファイトあたり１０ｍＬのＨ２ＳＯ４～約１ｇのグラファイトあたり５０ｍＬのＨ２ＳＯ４の量で供給され得る。方法は、１ｇのグラファイトあたり、約１０ｍＬのＨ２ＳＯ４～２０ｍＬのＨ２ＳＯ４、１０ｍＬのＨ２ＳＯ４～３０ｍＬのＨ２ＳＯ４、１０ｍＬのＨ２ＳＯ４～４０ｍＬのＨ２ＳＯ４、１０ｍＬのＨ２ＳＯ４～５０ｍＬのＨ２ＳＯ４、２０ｍＬのＨ２ＳＯ４～３０ｍＬのＨ２ＳＯ４、２０ｍＬのＨ２ＳＯ４～４０ｍＬのＨ２ＳＯ４、２０ｍＬのＨ２ＳＯ４～５０ｍＬのＨ２ＳＯ４、３０ｍＬのＨ２ＳＯ４～４０ｍＬのＨ２ＳＯ４、３０ｍＬのＨ２ＳＯ４～５０ｍＬのＨ２ＳＯ４、または４０ｍＬのＨ２ＳＯ４～５０ｍＬのＨ２ＳＯ４を供給することを含み得る。方法は、１ｇのグラファイトあたり、約１０ｍＬ以上のＨ２ＳＯ４、２０ｍＬ以上のＨ２ＳＯ４、３０ｍＬ以上のＨ２ＳＯ４、４０ｍＬ以上のＨ２ＳＯ４、または５０ｍＬ以上のＨ２ＳＯ４を供給することを含み得る。方法は、１ｇのグラファイトあたり、約７５ｍＬ未満のＨ２ＳＯ４、７０ｍＬ未満のＨ２ＳＯ４、６０ｍＬ未満のＨ２ＳＯ４、５０ｍＬ未満のＨ２ＳＯ４、４０ｍＬ未満のＨ２ＳＯ４、３０ｍＬ未満のＨ２ＳＯ４、２０ｍＬ未満のＨ２ＳＯ４、または１５ｍＬ未満のＨ２ＳＯ４を供給することを含み得る。
いくつかの実施形態において、Ｈ２ＳＯ４（例えば約９６％のＨ２ＳＯ４～９８％のＨ２ＳＯ４の濃度を有する）は、約１ｇのグラファイトあたり１８．４ｇのＨ２ＳＯ４～約１ｇのグラファイトあたり９２．０ｇのＨ２ＳＯ４の量で供給され得る。方法は、１ｇのグラファイトあたり、約１８．４ｇのＨ２ＳＯ４～３０ｇのＨ２ＳＯ４、１８．４ｇのＨ２ＳＯ４～４０ｇのＨ２ＳＯ４、１８．４ｇのＨ２ＳＯ４～５０ｇのＨ２ＳＯ４、１８．４ｇのＨ２ＳＯ４～６０ｇのＨ２ＳＯ４、１８．４ｇのＨ２ＳＯ４～７０ｇのＨ２ＳＯ４、１８．４ｇのＨ２ＳＯ４～８０ｇのＨ２ＳＯ４、１８．４ｇのＨ２ＳＯ４～９２．０ｇのＨ２ＳＯ４、３０ｇのＨ２ＳＯ４～４０ｇのＨ２ＳＯ４、３０ｇのＨ２ＳＯ４～５０ｇのＨ２ＳＯ４、３０ｇのＨ２ＳＯ４～６０ｇのＨ２ＳＯ４、３０ｇのＨ２ＳＯ４～７０ｇのＨ２ＳＯ４、３０ｇのＨ２ＳＯ４～８０ｇのＨ２ＳＯ４、３０ｇのＨ２ＳＯ４～９２．０ｇのＨ２ＳＯ４、４０ｇのＨ２ＳＯ４～５０ｇのＨ２ＳＯ４、３０ｇのＨ２ＳＯ４～６０ｇのＨ２ＳＯ４、３０ｇのＨ２ＳＯ４～７０ｇのＨ２ＳＯ４、３０ｇのＨ２ＳＯ４～８０ｇのＨ２ＳＯ４、３０ｇのＨ２ＳＯ４～９２．０ｇのＨ２ＳＯ４、４０ｇのＨ２ＳＯ４～５０ｇのＨ２ＳＯ４、４０ｇのＨ２ＳＯ４～６０ｇのＨ２ＳＯ４、４０ｇのＨ２ＳＯ４～７０ｇのＨ２ＳＯ４、４０ｇのＨ２ＳＯ４～８０ｇのＨ２ＳＯ４、４０ｇのＨ２ＳＯ４～９２．０ｇのＨ２ＳＯ４、５０ｇのＨ２ＳＯ４～６０ｇのＨ２ＳＯ４、５０ｇのＨ２ＳＯ４～７０ｇのＨ２ＳＯ４、５０ｇのＨ２ＳＯ４～８０ｇのＨ２ＳＯ４、５０ｇのＨ２ＳＯ４～９２．０ｇのＨ２ＳＯ４、６０ｇのＨ２ＳＯ４～７０ｇのＨ２ＳＯ４、６０ｇのＨ２ＳＯ４～８０ｇのＨ２ＳＯ４、６０ｇのＨ２ＳＯ４～９２．０ｇのＨ２ＳＯ４、７０ｇのＨ２ＳＯ４～８０ｇのＨ２ＳＯ４、７０ｇのＨ２ＳＯ４～９２．０ｇのＨ２ＳＯ４、または８０ｇのＨ２ＳＯ４～９２．０ｇのＨ２ＳＯ４を供給することを含み得る。方法は、１ｇのグラファイトあたり、約１８．４ｇ以上のＨ２ＳＯ４、２０ｇ以上のＨ２ＳＯ４、２５ｇ以上のＨ２ＳＯ４、３０ｇ以上のＨ２ＳＯ４、３５ｇ以上のＨ２ＳＯ４、４０ｇ以上のＨ２ＳＯ４、４５ｇ以上のＨ２ＳＯ４、５０ｇ以上のＨ２ＳＯ４、５５ｇ以上のＨ２ＳＯ４、６０ｇ以上のＨ２ＳＯ４、６５ｇ以上のＨ２ＳＯ４、７０ｇ以上のＨ２ＳＯ４、７５ｇ以上のＨ２ＳＯ４、８０ｇ以上のＨ２ＳＯ４、８５ｇ以上のＨ２ＳＯ４、９０ｇ以上のＨ２ＳＯ４、または９２．０ｇ以上のＨ２ＳＯ４を供給することを含み得る。方法は、１ｇのグラファイトあたり、約１４０ｇ未満のＨ２ＳＯ４、１３０ｇ未満のＨ２ＳＯ４、１２０ｇ未満のＨ２ＳＯ４、１１０ｇ未満のＨ２ＳＯ４、１００ｇ未満のＨ２ＳＯ４、９５ｇ未満のＨ２ＳＯ４、９０ｇ未満のＨ２ＳＯ４、８０ｇ未満のＨ２ＳＯ４、７０ｇ未満のＨ２ＳＯ４、６０ｇ未満のＨ２ＳＯ４、５０ｇ未満のＨ２ＳＯ４、４０ｇ未満のＨ２ＳＯ４、３０ｇ未満のＨ２ＳＯ４、または２０ｇ未満のＨ２ＳＯ４を提供することを含み得る。
いくつかの実施形態において、ＫＭｎＯ４は、約１ｇのグラファイトあたり２ｇのＫＭｎＯ４～約１ｇのグラファイトあたり６ｇのＫＭｎＯ４の量で供給され得る。方法は、１ｇのグラファイトあたり、約１ｇのＫＭｎＯ４～２ｇのＫＭｎＯ４、１ｇのＫＭｎＯ４～３ｇのＫＭｎＯ４、１ｇのＫＭｎＯ４～４ｇのＫＭｎＯ４、１ｇのＫＭｎＯ４～５ｇのＫＭｎＯ４、１ｇのＫＭｎＯ４～６ｇのＫＭｎＯ４、２ｇのＫＭｎＯ４～３ｇのＫＭｎＯ４、２ｇのＫＭｎＯ４～４ｇのＫＭｎＯ４、２ｇのＫＭｎＯ４～５ｇのＫＭｎＯ４、２ｇのＫＭｎＯ４～６ｇのＫＭｎＯ４、３ｇのＫＭｎＯ４～４ｇのＫＭｎＯ４、３ｇのＫＭｎＯ４～５ｇのＫＭｎＯ４、３ｇのＫＭｎＯ４～６ｇのＫＭｎＯ４、４ｇのＫＭｎＯ４～５ｇのＫＭｎＯ４、４ｇのＫＭｎＯ４～６ｇのＫＭｎＯ４、または５ｇのＫＭｎＯ４～６ｇのＫＭｎＯ４を供給することを含み得る。方法は、１ｇのグラファイトあたり、約１ｇ以上のＫＭｎＯ４、２ｇ以上のＫＭｎＯ４、３ｇ以上のＫＭｎＯ４、４ｇ以上のＫＭｎＯ４、５ｇ以上のＫＭｎＯ４、または６ｇ以上のＫＭｎＯ４を供給することを含み得る。方法は、１ｇのグラファイトあたり、約９ｇ未満のＫＭｎＯ４、８ｇ未満のＫＭｎＯ４、７ｇ未満のＫＭｎＯ４、６ｇ未満のＫＭｎＯ４、５ｇ未満のＫＭｎＯ４、４ｇ未満のＫＭｎＯ４、３ｇ未満のＫＭｎＯ４、または２ｇ未満のＫＭｎＯ４を供給することを含み得る。
いくつかの実施形態において、Ｈ２Ｏ２は、１モルのＫＭｎＯ４あたり、少なくとも約１モルのＨ２Ｏ２の量で供給され得る。方法は、１モルのＫＭｎＯ４あたり、約１モルのＨ２Ｏ２～１．１モルのＨ２Ｏ２、１モルのＨ２Ｏ２～１．２モルのＨ２Ｏ２、１モルのＨ２Ｏ２～１．３モルのＨ２Ｏ２、１モルのＨ２Ｏ２～１．４モルのＨ２Ｏ２、または１モルのＨ２Ｏ２～１．５モルのＨ２Ｏ２を供給することを含み得る。方法は、１モルのＫＭｎＯ４あたり、約１モル以上のＨ２Ｏ２、１．１モル以上のＨ２Ｏ２、１．２モル以上のＨ２Ｏ２、１．３モル以上のＨ２Ｏ２、１．４モル以上のＨ２Ｏ２、または１．５モル以上のＨ２Ｏ２を供給することを含み得る。方法は、１モルのＫＭｎＯ４あたり、約１．５モル未満のＨ２Ｏ２、１．４モル未満のＨ２Ｏ２、１．３モル未満のＨ２Ｏ２、１．２モル未満のＨ２Ｏ２、または１．１モル未満のＨ２Ｏ２を供給することを含み得る。
いくつかの実施形態において、氷は、約１ｇのＨ２ＳＯ４あたり０ｇの氷～約１ｇのＨ２ＳＯ４あたり１．０９ｇの氷、約１ｇのＨ２ＳＯ４あたり１．０９ｇの氷～約１ｇのＨ２ＳＯ４あたり１．６３ｇの氷、または約１ｇのＨ２ＳＯ４あたり０ｇの氷～約１ｇのＨ２ＳＯ４あたり１．６３ｇの氷の量で提供され得る。方法は、１ｇのＨ２ＳＯ４あたり、約０ｇの氷～０．４ｇの氷、０ｇの氷～０．８ｇの氷、０ｇの氷～１．２ｇの氷、０ｇの氷～１．６３ｇの氷、０．４ｇの氷～０．８ｇの氷、０．４ｇの氷～１．２ｇの氷、０．４ｇの氷～１．６３ｇの氷、０．８ｇの氷～１．２ｇの氷、０．８ｇの氷～１．６３ｇの氷、または１．２ｇの氷～１．６３ｇの氷を供給することを含み得る。方法は、１ｇのＨ２ＳＯ４あたり、約０ｇ以上の氷、０．２ｇ以上の氷、０．４ｇ以上の氷、０．６ｇ以上の氷、０．８ｇ以上の氷、１．０９ｇ以上の氷、１．２ｇ以上の氷、１．４ｇ以上の氷、または１．６３ｇ以上の氷を供給することを含み得る。方法は、１ｇのＨ２ＳＯ４あたり、約２．４ｇ未満の氷、２．２ｇ未満の氷、２．０ｇ未満の氷、１．８ｇ未満の氷、１．６３ｇ未満の氷、１．４ｇ未満の氷、１．２ｇ未満の氷、１．０９ｇ未満の氷、０．８ｇ未満の氷、０．６ｇ未満の氷、０．４ｇ未満の氷、０．２ｇ未満の氷、または０．１ｇ未満の氷を供給することを含み得る。
いくつかの実施形態において、氷は、約１ｍＬのＨ２ＳＯ４あたり０ｇの氷～約１ｍＬのＨ２ＳＯ４あたり２ｇの氷、約１ｍＬのＨ２ＳＯ４あたり２ｇの氷～約１ｍＬのＨ２ＳＯ４あたり３ｇの氷、または約１ｍＬのＨ２ＳＯ４あたり０ｇの氷～約１ｍＬのＨ２ＳＯ４あたり３ｇの氷の量で提供され得る。方法は、１ｍＬのＨ２ＳＯ４あたり、約０ｇの氷～１ｇの氷、０ｇの氷～２ｇの氷、０ｇの氷～３ｇの氷、１ｇの氷～２ｇの氷、１ｇの氷～３ｇの氷、または２ｇの氷～３ｇの氷を供給することを含み得る。方法は、１ｍＬのＨ２ＳＯ４あたり、約０ｇ以上の氷、０．２ｇ以上の氷、０．４ｇ以上の氷、０．６ｇ以上の氷、０．８ｇ以上の氷、１ｇ以上の氷、１．２ｇ以上の氷、１．４ｇ以上の氷、１．６ｇ以上の氷、１．８ｇ以上の氷、２ｇ以上の氷、２．２ｇ以上の氷、２．４ｇ以上の氷、２．６ｇ以上の氷、２．８ｇ以上の氷、または３ｇ以上の氷を供給することを含み得る。方法は、１ｍＬのＨ２ＳＯ４あたり、約４．５ｇ未満の氷、４ｇ未満の氷、３．５ｇ未満の氷、３ｇ未満の氷、２．５ｇ未満の氷、２ｇ未満の氷、１．５ｇ未満の氷、１ｇ未満の氷、０．５ｇ未満の氷、０．２５ｇ未満の氷、または０．１ｇ未満の氷を供給することを含み得る。
特定の実施形態において、グラファイトは、粉末形態で提供され得る。反応物の量は、大規模生産のために好適に増減され得ることが理解されよう。実質的に全てのグラファイトが変換され得る。１単位のグラファイトあたりに生成されるＧＯの量は、ＧＯの酸素含有量に依存し得る。いくつかの実施形態において、ＧＯのＣ：Ｏ原子比は、例えば約４：１～５：１であり得、生成されるＧＯの量は、重量基準で、１単位のグラファイトあたり約１．２７～１．３３単位のＧＯであり得る（例えば１５ｇのグラファイトあたり約１９ｇ～２０ｇのＧＯ）。ＧＯのＣ：Ｏ原子比は、単層ＧＯと多層ＧＯでは異なり得る（例えば図８に関して説明されるように）。従って、１単位のグラファイトあたりに生成されるＧＯの量は、単層ＧＯと多層ＧＯでは異なり得る。反応物のうち１つ以上の反応物の濃度は、場合によっては変わり得ることも理解されよう。一例では、硫酸は、約９６％のＨ２ＳＯ４～９８％のＨ２ＳＯ４（例えば水溶液中の重量基準）の濃度で供給され得る。別の例では、いくつかの事例において、Ｈ２Ｏ２の絶対濃度は、反応条件に実質的に影響を与えないかもしれないが、代わりに反応条件は、ＫＭｎＯ４に対するＨ２Ｏ２の比に依存し得る（例えばより少ないマンガン種に影響を与える）。このような事例では、反応物の所与（例えば所定）の総質量またはモル量が供給されるように、反応混合物の体積及び／または質量が好適に調整され得る。いくつかの事例では、好適な反応条件を保証するために、最小限または最大限の濃度が求められ得ることがさらに理解されよう。例えば、約９６％～９８％より実質的に低い硫酸濃度（例えば水溶液中の重量基準）は、異なる形態のＧＯをもたらし得る（例えばより低い濃度は、酸素含有基に影響を及ぼし得る）。
グラファイト酸化物を生成する本非ハマーズベース法は、グラファイト粉末とＨ２ＳＯ４の混合物を供給し、同時にグラファイト粉末とＨ２ＳＯ４の混合物を第１の所定の温度に冷却することと、グラファイト粉末とＨ２ＳＯ４の混合物に所定量のＫＭｎＯ４を加えて、グラファイト酸化混合物を作ることと、グラファイト酸化混合物を所定の時間撹拌することと（例えば所定量のＫＭｎＯ４の添加が完了した後）、グラファイト酸化混合物を第２の所定の温度に冷却することと、グラファイト酸化混合物に所定量のＨ２Ｏ２を加えて、グラファイト酸化物を生み出すことの以上のステップを含み得る。いくつかの実施態様では、グラファイト粉末とＨ２ＳＯ４の混合物が供給され、その後に第１の所定の温度に冷却され得る。
本明細書で説明される非ハマーズベース法はさらに、グラファイト酸化物を水（例えば脱イオン水）ですすぐことによりグラファイト酸化物を精製すること、化学透析によりグラファイト酸化物を精製すること、またはこれらの組み合わせ（例えばすすぎの後に透析を行う）を含み得る。
グラファイト粉末とＨ２ＳＯ４の混合物を冷却することで得られる第１の所定温度は、約０℃であり得る。グラファイト粉末とＨ２ＳＯ４の混合物を冷却することで得られる第１の所定温度は、約－１０℃～約１５℃の範囲であり得る。第１の所定温度は、約－１０℃以上、－９℃以上、－８℃以上、－７℃以上、－６℃以上、－５℃以上、－４℃以上、－３℃以上、－２℃以上、－１℃以上、または０℃以上であり得るが、約１℃以下、２℃以下、３℃以下、４℃以下、５℃以下、６℃以下、７℃以下、８℃以下、９℃以下、１０℃以下、１１℃以下、１２℃以下、１３℃以下、１４℃以下、または１５℃以下であり得る。
グラファイト粉末とＨ２ＳＯ４の混合物に所定量のＫＭｎＯ４が加えられている間、グラファイト酸化混合物の反応温度が約１５℃を超えて上昇することが阻止され得る。グラファイト粉末とＨ２ＳＯ４の混合物にＫＭｎＯ４を加えることにより、発熱（自己発熱）反応が引き起こされ得る。グラファイト粉末とＨ２ＳＯ４の混合物に所定量のＫＭｎＯ４が加えられている間、グラファイト酸化混合物の反応温度は、約１５℃以下、１４℃以下、１３℃以下、１２℃以下、１１℃以下、１０℃以下、９℃以下、８℃以下、７℃以下、６℃以下、５℃以下、４℃以下、３℃以下、２℃以下、または１℃以下であり得る。特定の実施形態において、グラファイト粉末とＨ２ＳＯ４の混合物に所定量のＫＭｎＯ４が加えられている間、グラファイト酸化混合物の反応温度は約１５℃未満であり得る。
撹拌は、約５０回転数／分（ｒｐｍ）～約１５０ｒｐｍの範囲の速度で撹拌することを含み得る。いくつかの実施形態において、撹拌は、少なくとも約５０ｒｐｍ、６０ｒｐｍ、７０ｒｐｍ、８０ｒｐｍ、９０ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、１１０ｒｐｍ、１２０ｒｐｍ、１３０ｒｐｍ、１４０ｒｐｍ、または１５０ｒｐｍの速度で撹拌することを含み得る。いくつかの実施形態において、撹拌は、約１５０ｒｐｍ以下の撹拌する速度（（本明細書では「撹拌速度」とも称される）を維持しながら、このような速度で撹拌することを含み得る。グラファイト酸化混合物を撹拌する所定時間は、約４５分～約３００分の範囲であり得る。グラファイト酸化混合物を撹拌する所定時間は、少なくとも約４５分、５０分、６０分、７０分、８０分、９０分、１００分、１２０分、１４０分、１６０分、１８０分、２００分、２２０分、２４０分、２６０分、２８０分、または３００分であり得る。所定時間は、撹拌速度に依存してもしなくてもよい。いくつかの例では、所定時間は、所与の閾値（例えば最小撹拌速度）を超える及び／または所与の撹拌速度範囲内の撹拌速度とは、無関係であり得る。いくつかの実施形態において、撹拌中のグラファイト酸化混合物の反応温度は、約４５℃未満に維持され得る。いくつかの実施形態において、撹拌中のグラファイト酸化混合物の反応温度は、約１５℃以下に維持され得る。
グラファイト酸化混合物を第２の所定温度に冷却することは、グラファイト酸化混合物を水及び／または氷で急冷することにより達成され得る。第２の所定温度は、約０℃であり得る。第２の所定温度は、約０℃～約１０℃の範囲であり得る。第２の所定温度は、約０℃以上であり得るが、約１℃以下、２℃以下、３℃以下、４℃以下、５℃以下、６℃以下、７℃以下、８℃以下、９℃以下、または１０℃以下であり得る。
いくつかの実施形態において、単層ＧＯが生成される。第１の反応は、１キログラムのグラファイトあたり約３２Ｌの９８％のＨ２ＳＯ４を使用することを含み得る。１キログラムのグラファイトあたり約４．８ｋｇのＫＭｎＯ４の粉末が使用され得る。方法は、加熱時間を含んでも含まなくてもよい。方法は、所与の温度及びプロセスを含み得る。方法は、反応の開始から、約１．５時間のＫＭｎＯ４の添加（反応温度は約１５℃未満）、約２時間の反応時間（反応温度範囲は約２０～３０℃）、約１時間の約３２ｋｇの氷の添加（反応温度は約５０℃）、及び約１時間の反応時間（反応温度は約５０℃）を含み得る。反応を抑制するために、及び／または反応を冷却する氷として、１キログラムのグラファイトあたり約７２ｋｇの氷が使用され得る。反応を抑制するために、及び／または中和するために、１キログラムのグラファイトあたり約２Ｌの３０％のＨ２Ｏ２が使用され得る。グラファイトは、所与の種類のものでよい。グラファイトは、３２５ｓｈ天然鱗片状グラファイトであり得る。混合速度（例えば１つ以上の反応プロセスの間）は、約１００ｒｐｍであり得る。方法は、所与のタイミングの成分混合を含み得る。グラファイトの粉塵を最小限にするために、硫酸とグラファイトは事前に混合され、迅速に反応器に加えられ得る。過マンガン酸カリウムの追加は、発熱を生じ得る。ＫＭｎＯ４は、反応温度を約１５℃未満に維持するのに十分遅い速度で加えられ得る（例えばＫＭｎＯ４は約１．５時間にわたり加えられ得る）。
単層ＧＯの酸化中、グラファイト（約１ｋｇ）は９８％のＨ２ＳＯ４（約３２Ｌ）と混合され、約－１０℃に冷却され得る。ＧＯ反応器冷却コイルは、－２℃に冷却され得る。次に、グラファイト／Ｈ２ＳＯ４の混合物が、慎重に反応器に注がれ得る。過マンガン酸カリウム（約４．８ｋｇ）の粉末が約１．５時間かけてゆっくりと反応器に加えられ、反応温度は約１５℃未満に注意深く維持され得る。ＫＭｎＯ４の添加が完了すると、反応器冷却コイルの温度は約１２℃まで上がり、反応物は約１．５時間にわたり約３０℃まで熱が上がり得る。次に、反応器冷却コイルは約－２℃に冷却され、反応温度はさらに約３０分間、約３０℃の状態を維持し得る。砕氷（約３２ｋｇ）が、約１時間かけて加えられ得る。この時間に、反応温度は約５０℃に上昇することがある。氷が加えられた後、反応物は、約１時間撹拌されてもよい。次に反応物は、砕氷（約７２ｋｇ）により急冷され得る。この急冷中に氷は融解し得、次に３０％の過酸化水素（約２Ｌ）が、反応を止めるために加えられ得る。
いくつかの実施形態において、多層ＧＯが生成される。第１の反応は、１キログラムのグラファイトあたり約２５Ｌの９８％のＨ２ＳＯ４を使用することを含み得る。１キログラムのグラファイト酸化物あたり約２ｋｇのＫＭｎＯ４が使用され得る。方法は、加熱時間を含んでも含まなくてもよい。方法は、所与の温度及びプロセス（複数可）を含み得る。方法は、４５分間のＫＭｎＯ４の添加（反応温度は約１５℃未満）、及び３０分間の反応時間（反応温度は約１５℃）を含み得る。反応を抑制するために、及び／または反応を冷却する氷として、１キログラムのグラファイトあたり約１２５ｋｇの氷が使用され得る。反応を抑制するために、及び／または中和するために、１キログラムのグラファイトあたり約１Ｌの３０％の過酸化水素が使用され得る。グラファイトは、所与の種類のものでよい。グラファイトは、高度に剥離され粉砕されたもの、小鱗片状のもの、大表面積グラファイト、９ミクロンの鱗片状のもの、またはこれらの任意の組み合わせであり得る。混合速度（例えば１つ以上の反応プロセスの間）は、約１００ｒｐｍであり得る。方法は、所与のタイミングの成分混合を含み得る。グラファイトの粉塵を最小限にするために、硫酸とグラファイトは事前に混合され、迅速に反応器に加えられ得る。過マンガン酸カリウムの追加は、発熱を生じ得る。ＫＭｎＯ４は、反応温度を約１５℃未満に維持するのに十分遅い速度で加えられ得る（例えばＫＭｎＯ４は約１．５時間にわたり加えられ得る）。
多層ＧＯの酸化中、グラファイト（約１ｋｇ）は９８％のＨ２ＳＯ４（約３２Ｌ）と混合され、約－１０℃に冷却され得る。グラファイト酸化物／グラフェン酸化物反応器冷却コイルは、約－２℃に冷却され得る。次に、グラファイト／Ｈ２ＳＯ４の混合物が、慎重に反応器に注がれ得る。過マンガン酸カリウム（約２ｋｇ）の粉末が約４５分かけてゆっくりと反応器に加えられ、反応温度は約１５℃未満に注意深く維持され得る。次に反応物は、反応温度が約１５℃の状態で、約３０分間撹拌されてもよい。次に反応物は、砕氷（約１２５ｋｇ）により急冷され得る。この急冷中に氷は融解し得、次に３０％のＨ２Ｏ２（約１Ｌ）が、反応を止めるために加えられ得る。
第１の精製は、濾過を含み得る（本明細書では「第１の濾過」とも称される）。第１の濾過は、第１の反応後に行われ得る。第１の濾過は、酸化後の精製を含み得る。第１の濾過は、粗生成物から不純物を取り除き、ｐＨを少なくとも約５にし得る。酸化後、粗生成物は、ＧＯ、並びに、例えばＨ２ＳＯ４、酸化マンガン、及び硫酸マンガンといった１つ以上（例えばいくつか）の不純物を含み得る。精製が完了した後、次にＧＯは、例えば重量基準で約１％の溶液に濃縮され得る。第１の反応から生じる水及び／または酸は、濾過中に取り除かれ得る。第１の反応後、酸濃度は、約３０％（単層）または約１６％（多層）のＨ２ＳＯ４であり得、これは約０のｐＨに該当する。ｐＨが約５に達した時に濾過は完了し、これは約０．００００５％の酸濃度に該当し得る。所与の量または濃度が求められ得る（例えば第２の反応のための供給原料として使用される場合）。いくつかの実施形態において、ＧＯは、乾燥粉末形態及び／または約２％（重量基準）の水溶液であり得る。
精製は、接戦流濾過プロセスを用いて行われ得る。フィルターの種類は、約０．０２ミクロンの孔径を有する変性ポリエーテルスルホン中空フィルター膜であり得る。精製は、生成物のｐＨが約５に達した時に完了し得る。精製されたＧＯは次に、重量基準で約１％の溶液に濃縮され得る。第１の精製の後、生成物のＨ２ＳＯ４の濃度は、約０．００００５％であり、ｐＨは約５であり得る。
第２の反応は、還元ＧＯ（例えばＰＣＳ）を形成するためのＧＯ（溶液中）の還元を含み得る。いくつかの実施形態において、第１の反応から得られるＧＯは、第２の反応への投入物として使用され得る。例えば、第１の反応から得られる単層ＧＯは、第２の反応への投入物として使用され得る。いくつかの実施形態において、ハマーズベース法により生成されるＧＯは、第２の反応への投入物として使用され得る。例えば、ハマーズベース法から得られる単層ＧＯは、第２の反応への投入物として使用され得る。いくつかの実施形態において、単層ＧＯは、ＰＣＳを生成するために第２の反応への投入物として、多層ＧＯの代わりに使用され得る。場合によっては、単層を使用することは、第２の反応でＰＣＳが生成される時（例えばシートを生成するため）、多層ＧＯと比べて無駄な材料を削減し得る。例えば、ＰＣＳを生成するのに、多層ＧＯは、単層ＧＯが使用される場合よりも多い量が必要になり得る。
第２の反応は、反応物を約９０℃に加熱し、約１時間かけてＨ２Ｏ２を加えることを含み得る。反応物は、約９０℃でさらに約３時間加熱され続け得る。アスコルビン酸ナトリウム（例えばＣ６Ｈ７ＮａＯ６）が、約３０分間かけて加えられ得る。反応物は、約９０℃でさらに約１．５時間加熱され続け得る。約９０℃の状態の時間は合計で約６時間であり得る。混合速度（本明細書では「撹拌速度」とも称される）は、本明細書の他の箇所で説明される通りであり得る（例えばＧＯの合成に関して）。いくつかの実施形態において、混合速度（例えば１つ以上の反応プロセス中）は、少なくとも約１００ｒｐｍ、１１０ｒｐｍ、１２０ｒｐｍ、１３０ｒｐｍ、１４０ｒｐｍ、１５０ｒｐｍ、１６０ｒｐｍ、１７０ｒｐｍ、１８０ｒｐｍ、１９０ｒｐｍ、または２００ｒｐｍであり得る。
前述のように、反応温度は約９０℃であり得る。あるいは、前述のステップのうちの１つ以上は、約６０℃～１８０℃の温度で行われ得る。ステップは、同じ温度もしくは温度範囲で、または１つ以上の異なる温度もしくは温度範囲で（例えば約６０℃～１８０℃の１つ以上の異なる温度で）行われ得る。例えば、全てのステップが同じ温度（もしくは温度範囲）で行われてもよく、各ステップが異なる温度（もしくは温度範囲）で行われてもよく、またはステップの部分集合（複数可）が同じ温度（もしくは温度範囲）で行われてもよい。いくつかの実施形態において、温度は、約６０℃～８０℃、６０℃～９０℃、６０℃～１００℃、６０℃～１２０℃、６０℃～１４０℃、６０℃～１６０℃、６０℃～１８０℃、８０℃～９０℃、８０℃～１００℃、８０℃～１２０℃、８０℃～１４０℃、８０℃～１６０℃、８０℃～１８０℃、９０℃～１００℃、９０℃～１２０℃、９０℃～１４０℃、９０℃～１６０℃、９０℃～１８０℃、１００℃～１２０℃、１００℃～１４０℃、１００℃～１６０℃、１００℃～１８０℃、１２０℃～１４０℃、１２０℃～１６０℃、１２０℃～１８０℃、１４０℃～１６０℃、１４０℃～１８０℃、または１６０℃～１８０℃であり得る。温度は、所与の範囲内で変化または変動することが許容されてもされなくてもよい（例えば所与のステップの温度は、所要範囲内の所与の温度で一定に保たれてもよく、または所与の範囲内で変動することが許容されてもよい）。いくつかの事例では（例えば温度が約１００℃を超える場合）、反応室を密封する必要があり得る。
第２の反応前の溶液中のＧＯの濃度は、例えば質量基準で約０％～２％（例えば０～２ｋｇ／１００Ｌの水溶液）の範囲であり得る。例えば、質量基準のＧＯ濃度は、約０％～０．５％、０％～１％、０％～１．５％、０％～２％、０．５％～１％、０．５％～１．５％、０．５％～２％、１％～１．５％、１％～２％、または１．５％～２％であり得る。ＧＯ濃度は、質量基準で約２％以下、１．５％以下、１％以下、０．５％以下、０．２５％以下、０．１％以下（またはそれより小さい数値以下）であり得る。例えば、溶液中のＧＯの濃度（例えば第１反応から得られたもの）は、質量基準で約１％（１００Ｌの水溶液中に１ｋｇのＧＯ）であり得る。いくつかの実施形態において、濃度は、流動性を維持しながら水中に溶解できるＧＯの量により制限され得る。いくつかの実施形態において、溶液は粘体状になり得る（例えば２％以上の濃度、すなわち１００Ｌの水中に２ｋｇ以上のＧＯで）。いくつかの実施形態において、溶液粘度は、反応物の加熱が難しくなり得る粘度より低くあり得る。より高い濃度（例えば質量基準で１％）により、反応で使用される水の量を減らすことが可能になり得る（例えば可能な限り高い濃度により、反応で使用される水の量は最小限に抑えられ得る）。水は、第２の反応の最後に濾過され得る。第２の反応で使用される水の量の低減は、濾過時間を短縮し得る（例えば溶液の体積が大きいほど、濾過にかかる時間は長くなり得る）。
いくつかの実施形態において、Ｈ２Ｏ２（例えば重量基準で約３０％の濃度を有する）は、１ｋｇのＧＯあたり約１０Ｌ～１００Ｌの量で供給され得る。例えば、１ｋｇのＧＯあたり、約１０Ｌ～２０Ｌ、１０Ｌ～３０Ｌ、１０Ｌ～４０Ｌ、１０Ｌ～５０Ｌ、１０Ｌ～６０Ｌ、１０Ｌ～７０Ｌ、１０Ｌ～８０Ｌ、１０Ｌ～９０Ｌ、１０Ｌ～１００Ｌ、２０Ｌ～３０Ｌ、２０Ｌ～４０Ｌ、２０Ｌ～５０Ｌ、２０Ｌ～６０Ｌ、２０Ｌ～７０Ｌ、２０Ｌ～８０Ｌ、２０Ｌ～９０Ｌ、２０Ｌ～１００Ｌ、３０Ｌ～４０Ｌ、３０Ｌ～５０Ｌ、３０Ｌ～６０Ｌ、３０Ｌ～７０Ｌ、３０Ｌ～８０Ｌ、３０Ｌ～９０Ｌ、３０Ｌ～１００Ｌ、４０Ｌ～５０Ｌ、４０Ｌ～６０Ｌ、４０Ｌ～７０Ｌ、４０Ｌ～８０Ｌ、４０Ｌ～９０Ｌ、４０Ｌ～１００Ｌ、５０Ｌ～６０Ｌ、５０Ｌ～７０Ｌ、５０Ｌ～８０Ｌ、５０Ｌ～９０Ｌ、５０Ｌ～１００Ｌ、６０Ｌ～７０Ｌ、６０Ｌ～８０Ｌ、６０Ｌ～９０Ｌ、６０Ｌ～１００Ｌ、７０Ｌ～８０Ｌ、７０Ｌ～９０Ｌ、７０Ｌ～１００Ｌ、８０Ｌ～９０Ｌ、８０Ｌ～１００Ｌ、または９０Ｌ～１００ＬのＨ２Ｏ２（例えば重量基準で約３０％の濃度を有する）が供給され得る。いくつかの実施形態において、１ｋｇのＧＯあたり、約１０Ｌ以上、２０Ｌ以上、３０Ｌ以上、４０Ｌ以上、５０Ｌ以上、６０Ｌ以上、７０Ｌ以上、８０Ｌ以上、９０Ｌ以上、または１００Ｌ以上のＨ２Ｏ２（例えば重量基準で約３０％の濃度を有する）が供給され得る。いくつかの実施形態において、１ｋｇのＧＯあたり、約１００Ｌ未満、９０Ｌ未満、８０Ｌ未満、７０Ｌ未満、６０Ｌ未満、５０Ｌ未満、４０Ｌ未満、３０Ｌ未満、２０Ｌ未満、または１５Ｌ未満のＨ２Ｏ２（例えば重量基準で約３０％の濃度を有する）が供給され得る。３０％の溶液の前述の量のいずれかに相当するＨ２Ｏ２の量は、異なる濃度の溶液として、または濃縮形態もしくは純粋形態（例えば重量基準で９０％～１００％）で、加えられ得る。３０％の溶液の前述の量のいずれかに相当するＨ２Ｏ２の量は、１００％の（すなわち純粋な）溶液を基準とした体積で表され得る。３０％の溶液の前述の量のいずれかに相当するＨ２Ｏ２の量は、モルで、またはＨ２Ｏ２の重量で、表され得る。例えば、１ｋｇのＧＯあたり、約３ｋｇ（または８８モル）～３０ｋｇ（または８８２モル）の（純）Ｈ２Ｏ２が供給され得る。重量基準で表すと、１ｋｇのＧＯあたり、約３ｋｇ～６ｋｇ、３ｋｇ～９ｋｇ、３ｋｇ～１２ｋｇ、３ｋｇ～１５ｋｇ、３ｋｇ～１８ｋｇ、３ｋｇ～２１ｋｇ、３ｋｇ～２４ｋｇ、３ｋｇ～２７ｋｇ、３ｋｇ～３０ｋｇ、６ｋｇ～９ｋｇ、６ｋｇ～１２ｋｇ、６ｋｇ～１５ｋｇ、６ｋｇ～１８ｋｇ、６ｋｇ～２１ｋｇ、６ｋｇ～２４ｋｇ、６ｋｇ～２７ｋｇ、６ｋｇ～３０ｋｇ、９ｋｇ～１２ｋｇ、９ｋｇ～１５ｋｇ、９ｋｇ～１８ｋｇ、９ｋｇ～２１ｋｇ、９ｋｇ～２４ｋｇ、９ｋｇ～３０ｋｇ、１２ｋｇ～１５ｋｇ、１２ｋｇ～１８ｋｇ、１２ｋｇ～２１ｋｇ、１２ｋｇ～２４ｋｇ、１２ｋｇ～２７ｋｇ、１２ｋｇ～３０ｋｇ、１５ｋｇ～１８ｋｇ、１５ｋｇ～２１ｋｇ、１５ｋｇ～２４ｋｇ、１５ｋｇ～２７ｋｇ、１５ｋｇ～３０ｋｇ、１８ｋｇ～２１ｋｇ、１８ｋｇ～２４ｋｇ、１８ｋｇ～２７ｋｇ、１８ｋｇ～３０ｋｇ、２１ｋｇ～２４ｋｇ、２１ｋｇ～２７ｋｇ、２１ｋｇ～３０ｋｇ、２４ｋｇ～２７ｋｇ、２４ｋｇ～３０ｋｇ、または２７ｋｇ～３０ｋｇの純Ｈ２Ｏ２が加えられ得る。重量基準で表すと、１ｋｇのＧＯあたり、約３ｋｇ以上、６ｋｇ以上、９ｋｇ以上、１２ｋｇ以上、１５ｋｇ以上、１８ｋｇ以上、２１ｋｇ以上、２４ｋｇ以上、または３０ｋｇ以上の純Ｈ２Ｏ２が供給され得る。重量基準で表すと、１ｋｇのＧＯあたり、約３０ｋｇ未満、２４ｋｇ未満、２１ｋｇ未満、１８ｋｇ未満、１５ｋｇ未満、１２ｋｇ未満、９ｋｇ未満、６ｋｇ未満、または４．５ｋｇ未満の純Ｈ２Ｏ２が供給され得る。
いくつかの実施形態において、アスコルビン酸ナトリウムは、１ｋｇのＧＯあたり、約１ｋｇ～１０ｋｇの量で供給され得る。例えば、１ｋｇのＧＯあたり、約１ｋｇ～２ｋｇ、１ｋｇ～３ｋｇ、１ｋｇ～４ｋｇ、１ｋｇ～５ｋｇ、１ｋｇ～６ｋｇ、１ｋｇ～７ｋｇ、１ｋｇ～８ｋｇ、１ｋｇ～９ｋｇ、１ｋｇ～１０ｋｇ、２ｋｇ～３ｋｇ、２ｋｇ～４ｋｇ、２ｋｇ～５ｋｇ、２ｋｇ～６ｋｇ、２ｋｇ～７ｋｇ、２ｋｇ～８ｋｇ、２ｋｇ～９ｋｇ、２ｋｇ～１０ｋｇ、３ｋｇ～４ｋｇ、３ｋｇ～５ｋｇ、３ｋｇ～６ｋｇ、３ｋｇ～７ｋｇ、３ｋｇ～８ｋｇ、３ｋｇ～９ｋｇ、３ｋｇ～１０ｋｇ、４ｋｇ～５ｋｇ、４ｋｇ～６ｋｇ、４ｋｇ～７ｋｇ、４ｋｇ～８ｋｇ、４ｋｇ～９ｋｇ、４ｋｇ～１０ｋｇ、５ｋｇ～６ｋｇ、５ｋｇ～７ｋｇ、５ｋｇ～８ｋｇ、５ｋｇ～９ｋｇ、５ｋｇ～１０ｋｇ、６ｋｇ～７ｋｇ、６ｋｇ～８ｋｇ、６ｋｇ～９ｋｇ、６ｋｇ～１０ｋｇ、７ｋｇ～８ｋｇ、７ｋｇ～９ｋｇ、７ｋｇ～１０ｋｇ、８ｋｇ～９ｋｇ、８ｋｇ～１０ｋｇ、または９ｋｇ～１０ｋｇのアスコルビン酸ナトリウムが供給され得る。いくつかの実施形態において、１ｋｇのＧＯあたり、約１ｋｇ以上、２ｋｇ以上、３ｋｇ以上、４ｋｇ以上、５ｋｇ以上、６ｋｇ以上、７ｋｇ以上、８ｋｇ以上、９ｋｇ以上、または１０ｋｇ以上のアスコルビン酸ナトリウムが供給され得る。いくつかの実施形態において、１ｋｇのＧＯあたり、約１５ｋｇ未満、１４ｋｇ未満、１３ｋｇ未満、１２ｋｇ未満、１１ｋｇ未満、１０ｋｇ未満、９ｋｇ未満、８ｋｇ未満、７ｋｇ未満、６ｋｇ未満、５ｋｇ未満、４ｋｇ未満、３ｋｇ未満、２ｋｇ未満、または１．５ｋｇ未満のアスコルビン酸ナトリウムが供給され得る。
いくつかの実施形態において、１ｋｇのＧＯあたり、約１０Ｌ～１００Ｌの３０％のＨ２Ｏ２、及び約１ｋｇ～１０ｋｇのアスコルビン酸ナトリウムが使用され得る。
いくつかの実施形態において、少なくとも約ｙ＝９０％、９５％、９８％、９９％、もしくは９９．５％、または実質的に全てのＧＯが変換され得る。１単位のＧＯあたりに生成されるＰＣＳの量は、ＧＯの酸素含有量、及びＰＣＳの酸素含有量に依存し得る。いくつかの実施形態において、ＧＯのＣ：Ｏ原子比は、例えば約４：１～５：１であり得、ＰＣＳの酸素含有量は、例えば約５原子パーセント以下であり得る。このような場合、生成されるＰＣＳの量は、重量基準で１単位のＧＯあたり約０．７５ｙ～０．８４単位のＰＣＳであり得る。いくつかの実施形態において、ＧＯのＣ：Ｏ原子比は、例えば約７：３～５：１であり得、ＰＣＳの酸素含有量は、例えば約５原子パーセント以下であり得る。このような場合、生成されるＰＣＳの量は、重量基準で１単位のＧＯあたり約０．６４ｙ～０．８４単位のＰＣＳであり得る。いくつかの実施形態において、ＧＯのＣ：Ｏ原子比は、例えば少なくとも約７：３であり得、ＰＣＳの酸素含有量は、例えば約５原子パーセント以下であり得る。このような場合、生成されるＰＣＳの量は、重量基準で１単位のＧＯあたり少なくとも約０．６４ｙ単位のＰＣＳであり得る。いくつかの実施形態において、生成されるＰＣＳの量は、重量基準で１単位のＧＯあたり、少なくとも約０．５、０．５５、０．６、０．６５、０．７、０．７５、または０．８単位のＰＣＳであり得る。いくつかの実施形態において、生成されるＰＣＳの量は、重量基準で１単位のＧＯあたり、約０．５～０．８５、０．６～０．８、または０．７～０．８単位のＰＣＳであり得る。
第２の精製は、例えば２ミクロンの３１６ステインレス鋼メッシュフィルターを通した真空濾過によりＰＣＳを精製することを含み得る。濾過（本明細書では「第２の濾過」とも称される）は、第２の反応後に行われ得る。第２の反応後、例えばアスコルビン酸ナトリウム、さらに、少量のＨ２ＳＯ４、酸化マンガン、及びマンガン塩など、いくつかの不純物が存在し得る。濾過は、溶液から不純物の少なくとも一部を取り除き得る。第２の反応後、水、酸、及び／または塩が残留し得る。例えば、第２の反応後の溶液中に、１キロのＧＯあたり約４．９５ｋｇのアスコルビン酸ナトリウムが残留し得る。ＧＯからの不純物も存在し得る。例えば、最初の酸化（例えば第１の反応）で生じた少量のＨ２ＳＯ４、酸化マンガン、及びマンガン塩が残り得る。
塩を取り除くために、ＰＣＳ中に水が流され得る。還元後の溶液の伝導率は、約２００ミリジーメンス／センチメートル（ｍＳ／ｃｍ）を超え得る。ＰＣＳ溶液の伝導率が約５０マイクロジーメンス／センチメートル（μＳ／ｃｍ）以下に達するまで、ＰＣＳ溶液は、脱イオン水（例えば大量の脱イオン水で）洗浄され得る。ＰＣＳ溶液の導電率が約５０μＳ／ｃｍ以下になると、精製は完了し得る。ＰＣＳを直接使用するには、所与の量または濃度が求められ得る。例えば、重量基準で約２％以上の濃度が求められ得る。
エネルギー蓄積デバイス
本開示のエネルギー蓄積デバイスは、少なくとも１つの電極（例えば正極及び負極）を備え得る。本開示の炭素系材料は、正極（放電中のカソード）、負極（放電中のアノード）、または両方において提供され得る。特定の実施形態において、エネルギー蓄積デバイスは、リチウムイオンバッテリーであり得る。特定の実施形態において、エネルギー蓄積デバイスは、リチウム金属バッテリーであり得る。特定の実施形態において、エネルギー蓄積デバイスは、スーパーキャパシタであり得る。
本開示のエネルギー蓄積デバイスは、少なくとも１つの電極（例えば正極及び負極）を備え得る。本開示の炭素系材料は、正極（放電中のカソード）、負極（放電中のアノード）、または両方において提供され得る。特定の実施形態において、エネルギー蓄積デバイスは、リチウムイオンバッテリーであり得る。特定の実施形態において、エネルギー蓄積デバイスは、リチウム金属バッテリーであり得る。特定の実施形態において、エネルギー蓄積デバイスは、スーパーキャパシタであり得る。
バッテリーは、グラファイトを含む負極（放電中のアノード）と、ＰＣＳ／リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）を含む正極（放電中のカソード）とを備える少なくとも１つのセルを有し得る。バッテリーの構成／形状因子は、本明細書の他の箇所で説明される通りであり得る（例えば様々なサイズの円筒型、パウチ型、角柱型、またはボタン型のセル）。特定の実施形態において、バッテリーは、円筒状の構成／形状因子（例えば１８６５０包装形態）を有し得る。この例の正極及びバッテリーはＰＣＳを含むことが主に説明されるが、このような正極及びバッテリーは、本開示による任意の炭素系材料を含み得ることが理解されよう。
図９は、（バッテリー）セル（例えばＬＦＰベースのセル）の構造の一例を示す概略図である。バッテリーは、正極端子９０１と、正端子９０１に隣接するガス放出ベント９０２と、バッテリーの内部を密封するガスケット９０３とを備える。正極タブ９０４は、正極端子９０１を正極９０７に接続する。セパレータ９０６は、正極を負極９０５から分離する。いくつかの実施形態において、バッテリーは、順番にセパレータ９０６、正極９０７、セパレータ９０６、及び負極９０５の積層シートを有し、これらは円形断面を有する円筒状に巻かれている。この構成では、セルの外面の少なくとも一部（例えばセル缶の底面）が、負極端子として機能し得る。図１１は、完成したＬＦＰベースのバッテリーの例を示す。この事例では、バッテリーは、円筒状の構成／形状因子で構成される。
バッテリーは、グラファイトを含む負極（放電中のアノード）と、ＰＣＳ／リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物（ＮＣＡ）を含む正極（放電中のカソード）とを備える少なくとも１つのセルを有し得る。バッテリーの構成／形状因子は、本明細書の他の箇所で説明される通りであり得る（例えば様々なサイズの円筒型、パウチ型、角柱型、またはボタン型のセル）。特定の実施形態において、バッテリーは、円筒状の構成／形状因子（例えば１８６５０包装形態）を有し得る。図１６は、ＮＣＡベースのバッテリーの例示的な性能を示す。この例の正極及びバッテリーはＰＣＳを含むことが主に説明されるが、このような正極及びバッテリーは、本開示による任意の炭素系材料を含み得ることが理解されよう。
図１３は、（バッテリー）セル（例えばＮＣＡベースのセル）の構造の一例を示す概略図である。バッテリーの側面図１３０１及び上面図１３０２が示される。いくつかの実施形態において、バッテリーは、約６５ｍｍの高さ、及び約１８ｍｍの直径を有する。セパレータ１３１２は、カソード（正極）１３１３をアノード（負極）１３１１から分離する。いくつかの実施形態において、バッテリーは、アノード１３１１、セパレータ１３１２、及びカソード１３１３の積層シートを有し、これらは円形断面を有する円筒状に巻かれている。図１５は、完成したＮＣＡベースのバッテリーの例を示す。この事例では、バッテリーは、円筒状の構成／形状因子で構成される。
バッテリーは、グラファイトを含む負極（放電中のアノード）と、ＰＣＳ／リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（ＮＭＣ）を含む正極（放電中のカソード）とを備える少なくとも１つのセルを有し得る。バッテリーの構成／形状因子は、本明細書の他の箇所で説明される通りであり得る（例えば様々なサイズの円筒型、パウチ型、角柱型、またはボタン型のセル）。特定の実施形態において、バッテリーは、パウチ状の構成／形状因子（例えばＬｉＰｏｌｙ包装形態）を有し得る。この例の正極及びバッテリーはＰＣＳを含むことが主に説明されるが、このような正極及びバッテリーは、本開示による任意の炭素系材料を含み得ることが理解されよう。
図１７は、（バッテリー）セル（例えばＮＭＣベースのセル）の構造の一例を示す概略図である。セパレータ１７０２は、正極１７０１を負極１７０３から分離する。いくつかの実施形態において、バッテリーは、負極１７０３、セパレータ１７０２、及び正極１７０１の積層シートを有し、これらは矩形断面を有する筒状に巻かれている。正極及び負極は、正極タブ１７０４及び負極タブ１７０５とそれぞれ接続されている。バッテリーは、事前に成形されたアルミニウム積層板１７０６内に封入され得る。図２１は、完成したＮＭＣベースのバッテリーの一例を示す。この事例では、バッテリーは、パウチ状の構成／形状因子で構成される。
本開示のエネルギー蓄積デバイスは、異なる構成及び／または形状因子を有し得る（例えば図９、図１１、図１３、図１５、図１７、及び図２０～２１を参照）。所与の材料または一連の材料を含むエネルギー蓄積デバイスに関して説明される所与の構成及び／または形状因子に関して説明される本開示の任意の態様は、少なくともいくつかの構成において本明細書で説明される異なる材料または一連の材料を含むエネルギー蓄積デバイスに、等しく適用することができる。本開示のエネルギー蓄積デバイスは、任意の形状で包装され得る。包装形態は、最終用途により推進され得る。
所与の構成及び／または形状因子は、所与の包装形態を含み得る。構成及び／または形状因子は、用途に基づいて選択され得る（例えばパウチ型セルは、携帯電話での用途のために選択され得るが、円筒型セルは、他の特定の消費者向けデバイス用に選択され得る）。例えば、本明細書で説明されるエネルギー蓄積デバイスのセルは、円筒型セル、パウチ型セル、矩形型セル、角柱型セル、ボタン型セル、または別の構成として構成され得る。このような各構成は、所与のサイズ及び最終的な形状因子を有し得る。形状因子は、所与の包装形態に対応し得る。包装形態は、硬質でも軟質でもよい。包装形態は、セルを気密封止してもしなくてもよい。
円筒型、角柱型、及びボタン型セルは、金属製筐体を使用し得る。円筒型セルは、その包装形態として外部ステンレススチール缶を有し得る。いくつかの実施形態において、セルは、１８ｍｍ×６５ｍｍの円筒型セル包装形態（本明細書では「１８６５０包装形態」とも称される）、２５ｍｍ×６５ｍｍの円筒型セル包装形態（本明細書では「２６６５０包装形態」とも称される）、または３２ｍｍ×６５ｍｍの円筒型セル包装形態（本明細書では「３２６５０包装形態」とも称される）を含み得る。このような包装形態は、例えば、外側が金属製包装形態の負極端子（例えばセル缶）、ガスケット（複数可）、絶縁体（複数可）、セパレータ（複数可）（例えばアノードセパレータ）、金属メッシュ、及び／または他の構成要素のうちの１つ以上を含み得る（例えば図９及び図１３参照）。密封缶の外部は、高い内圧に耐え得る。いくつかの実施形態において、円筒型セルの包装形態は、例えば過剰な内圧には断裂する膜封止、及び／または内圧を解放する再封止可能ベントといった、圧力放出機構を含み得る。
ボタン型セルは、安全ベントを有さなくてもよい。ボタン型セルは、ガスケットによりキャップ（例えば負極と電気通信する）に対し封着されたセル缶（例えば正極と電気通信する）を含み得る。
角柱型セルは、矩形の缶内に包含され得る。角柱型セルは、例えば溶接アルミニウム筐体内に包装され得る。より厚い金属が、角柱型セル容器に使用され得る（例えば、円筒型構成と比べて低減した機械的安定性を補うために、角柱型セルには、わずかにより厚い壁のサイズが使用され得る）。いくつかの実施形態において、角柱型セルの電極は、積み重ねられ得る。いくつかの実施形態において、角柱型セルの電極は、扁平螺旋の形状であり得る。角柱型セルは、様々なフォーマット及び／またはサイズで構成され得る。このような形式及び／またはサイズは、例えば電荷蓄積容量に基づいて構成され得る（例えば、携帯電話、タブレット、薄型ラップトップ、及び他の携帯用家庭用電化製品には８００ミリアンペア時（ｍＡｈ）～４，０００ｍＡｈフォーマット、またはハイブリッド及び電気自動車内の電気パワートレインには２０～５０Ａｈ）。
軟質容器／パックまたはパウチ型のセルは、気密性のために異なる種類のポリマーで接着された薄いアルミ被覆プラスチックの袋の中に、積層構造を含み得る。パウチ型セルは、ヒートシール可能な多層ホイル包装形態を含み得る（例えば図１７参照）。このような包装形態は、軟質パックとして役立ち得る。パウチ型セル内の電気接点は、電極に溶接され、パウチ材料に対し封着された（例えば完全に封止された状態で外側にもたらされた）導電ホイルタブを含み得る。パウチ型セルは、例えばリチウムポリマーバッテリー包装形態（例えば固体電解質を有するリチウムポリマーセルに使用される包装形態、本明細書では「ＬｉＰｏｌｙ包装形態」とも称される）を用いて包装され得る。このような包装形態には、例えば、外側プラスチック積層を有するホイルパウチが含まれ得る。パウチ型セルは、異なるサイズを有し得る。いくつかの実施形態において、パウチ型セルは、特定の用途向けに構成またはサイズ設定され得る（例えばパウチ型セルは、カスタム電子機器の包装形態の間の小さい領域に配置され得る）。いくつかの実施形態において、パウチ型セルのサイズは、所与の電荷蓄積容量に対応し得る（例えばエネルギー蓄積システムで使用される４０Ａｈ範囲の電荷蓄積容量、または携帯電話及びドローン及び趣味の小物などの携帯用家庭用電化製品の用途に好適な電荷蓄積容量）。
エネルギー蓄積デバイスの組成
リチウムイオンバッテリー（ＬＩＢ）は、負極を含み得る。いくつかの実施形態において、ＬＩＢは、炭素ベースの負極（例えばグラファイトまたは炭素ナノチューブを含む）を備え得る。いくつかの実施形態において、ＬＩＢは、シリコン（Ｓｉ）の負極を備え得る。いくつかの実施形態において、ＬＩＢは、合金ベースの負極（例えば錫合金を含む）を備え得る。いくつかの実施形態において、ＬＩＢは、酸化物または硫化物ベースの負極（例えば酸化マンガン（ＩＩ）（ＭｎＯ）または硫化マグネシウム（ＭｇＳ）を含む）を備え得る。ＬＩＢは、例えば層状酸化物（例えばＬｉＣｏＯ２）、スピネル（例えばＬｉＭｎ２Ｏ４）、またはかんらん石（例えばＬｉＦｅＰＯ４）といった酸化物を含む正極を備え得る。ＬＩＢは、導電性添加剤（複数可）を含み得る。導電性添加剤（複数可）は、正極、負極、またはその両方に提供され得る。導電性添加剤（複数可）には、例えば黒色炭素または炭素ナノチューブが含まれ得る。ＬＩＢは、バインダーを備えてもよく、バインダーは、第１のバインダー及び第２のバインダーのうち少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態において、第１のバインダーは、第２のバインダーと同じである。いくつかの実施形態において、第１のバインダーは、第２のバインダーとは異なる。ＬＩＢは、電解質を含み得る。電解質には、例えば、有機溶液（例えば炭酸エチレン、炭酸ジメチル、または炭酸ジエチル）中のリチウム塩（例えば六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、または過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４））が含まれ得る。
リチウムイオンバッテリー（ＬＩＢ）は、負極を含み得る。いくつかの実施形態において、ＬＩＢは、炭素ベースの負極（例えばグラファイトまたは炭素ナノチューブを含む）を備え得る。いくつかの実施形態において、ＬＩＢは、シリコン（Ｓｉ）の負極を備え得る。いくつかの実施形態において、ＬＩＢは、合金ベースの負極（例えば錫合金を含む）を備え得る。いくつかの実施形態において、ＬＩＢは、酸化物または硫化物ベースの負極（例えば酸化マンガン（ＩＩ）（ＭｎＯ）または硫化マグネシウム（ＭｇＳ）を含む）を備え得る。ＬＩＢは、例えば層状酸化物（例えばＬｉＣｏＯ２）、スピネル（例えばＬｉＭｎ２Ｏ４）、またはかんらん石（例えばＬｉＦｅＰＯ４）といった酸化物を含む正極を備え得る。ＬＩＢは、導電性添加剤（複数可）を含み得る。導電性添加剤（複数可）は、正極、負極、またはその両方に提供され得る。導電性添加剤（複数可）には、例えば黒色炭素または炭素ナノチューブが含まれ得る。ＬＩＢは、バインダーを備えてもよく、バインダーは、第１のバインダー及び第２のバインダーのうち少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態において、第１のバインダーは、第２のバインダーと同じである。いくつかの実施形態において、第１のバインダーは、第２のバインダーとは異なる。ＬＩＢは、電解質を含み得る。電解質には、例えば、有機溶液（例えば炭酸エチレン、炭酸ジメチル、または炭酸ジエチル）中のリチウム塩（例えば六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、または過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４））が含まれ得る。
いくつかの実施形態において、本開示の炭素系材料は、リチウムイオンバッテリーの正極に提供され得る。炭素系材料は、導電性添加剤として使用され得る（例えば黒色炭素の代わりに）。炭素系材料は、正極における活物質として使用され得る。
いくつかの実施形態において、本開示の炭素系材料は、リチウムイオンバッテリーの負極に提供され得る。炭素系材料は、負極における活物質として使用され得る。炭素系材料は、負極用に、他の活物質（例えばＳｉ）上のコーティングとして使用されてもよく、及び／または他の活物質（例えばＳｉ）との合成物を形成してもよい。
いくつかの実施形態において、本開示の炭素系材料は、リチウム金属バッテリーの負極に提供され得る。炭素系材料は、リチウム負極上のコーティングとして（例えばデンドライトの成長を抑制するため）使用され得る。
いくつかの実施形態において、本開示の炭素系材料は、リチウムイオンバッテリーの正極及び負極に提供され得る。炭素系材料は、正極における導電性添加剤として、同時に負極における活物質として使用され得る。炭素系材料は、正極における活物質として使用され得る（例えばＧＯが負極で使用される場合）。
いくつかの実施形態において、本開示の炭素系材料は、活物質として対称型スーパーキャパシタに提供され得る。炭素系材料は、両電極において使用され得る（例えば炭素ベースのエーロゲルとして）。
いくつかの実施形態において、本開示の炭素系材料は、活物質として非対称型スーパーキャパシタに提供され得る。炭素系材料は、１つの電極として使用され、他の材料（例えばＭｎＯ２）から成る別の電極に接続され得る。炭素系材料はまた、２つの電極内の異なる材料と合成物を形成する場合、両電極で使用され得る。
本明細書で説明されるエネルギー蓄積デバイスは、電解質を含み得る。本明細書で説明される電解質には、例えば、水性、有機性、及び／またはイオン性液体ベースの電解質が含まれ得る。電解質は、液体、固体、またはゲルであり得る。イオン性液体は、例えばポリマーまたはシリカ（例えばヒュームドシリカ）といった別の個体成分とハイブリッド化され、ゲル状電解質（本明細書では「イオノゲル」とも称される）を形成し得る。水性電解質は、例えばポリマーとハイブリッド化され、ゲル状電解質（本明細書では「ヒドロゲル」及び「ヒドロゲルポリマー」とも称される）を形成し得る。有機電解質は、例えばポリマーとハイブリッド化され、ゲル状電解質を形成し得る。いくつかの実施形態において、電解質はまた、リチウム塩（例えばＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、またはＬｉＣｌＯ４）を含み得る。例えば、電解質には、有機溶液（例えば炭酸エチレン（ＥＣ）、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）、または炭酸ジエチル（ＤＥＣ））中のリチウム塩（例えばＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、またはＬｉＣｌＯ４）が含まれ得る。電解質は、１つ以上の追加成分（例えば１つ以上の添加剤）を含み得る。いくつかの実施形態において、電解質組成物（例えば軟質パックポリマーＬＩＢ電解質）には、ＥＣ、炭酸エチルメチル（ＥＭＣ）、ＤＥＣ、ＬｉＰＦ６、及び添加剤のうちの１つ以上が含まれ得る。いくつかの実施形態において、電解質組成物（例えば高容量ＬＩＢ電解質）には、ＥＣ、ＤＥＣ、炭酸プロピレン（ＰＣ）、ＬｉＰＦ６、及び添加剤のうちの１つ以上が含まれ得る。
エネルギー蓄積デバイスは、ポリマーを含み得る。いくつかの実施形態において、エネルギー蓄積デバイスは、セパレータを含み得る。例えば、エネルギー蓄積デバイスは、ポリエチレンセパレータ（例えば超高分子量ポリエチレンセパレータ）を含み得る。セパレータは、約１６μｍ以下、１５μｍ以下、１４μｍ以下、１３μｍ以下、１２μｍ以下、１１μｍ以下、１０μｍ以下、９μｍ以下、または８μｍ以下（例えば約１２±２．０μｍ以下）の厚さを有し得る。セパレータは、所与の透過率を有し得る。セパレータは、約１５０秒／１００ｍＬ以上、１６０秒／１００ｍＬ以上、１７０秒／１００ｍＬ以上、１８０秒／１００ｍＬ以上、１９０秒／１００ｍＬ以上、２００秒／１００ｍＬ以上、２１０秒／１００ｍＬ以上、２２０秒／１００ｍＬ以上、２３０秒／１００ｍＬ以上、２４０秒／１００ｍＬ以上、２５０秒／１００ｍＬ以上、２６０秒／１００ｍＬ以上、２７０秒／１００ｍＬ以上、２８０秒／１００ｍＬ以上、２９０秒／１００ｍＬ以上、または３００秒／１００ｍＬ以上（例えば１８０±５０秒／１００ｍＬ以上）の透過率（例えばガーレー式）を有し得る。あるいは、セパレータは、約１５０秒／１００ｍＬ未満、１６０秒／１００ｍＬ未満、１７０秒／１００ｍＬ未満、１８０秒／１００ｍＬ未満、１９０秒／１００ｍＬ未満、２００秒／１００ｍＬ未満、２１０秒／１００ｍＬ未満、２２０秒／１００ｍＬ未満、２３０秒／１００ｍＬ未満、２４０秒／１００ｍＬ未満、２５０秒／１００ｍＬ未満、２６０秒／１００ｍＬ未満、２７０秒／１００ｍＬ未満、２８０秒／１００ｍＬ未満、２９０秒／１００ｍＬ未満、または３００秒／１００ｍＬ未満の透過率（例えばガーレー式）を有し得る。セパレータは、所与の多孔率を有し得る。セパレータは、約３５％以上、４０％以上、４５％以上、または５０％以上（例えば４０％±５％以上）の多孔率を有し得る。あるいは、セパレータは、約３５％未満、４０％未満、４５％未満、または５０％未満の多孔率を有し得る。セパレータは、所与のシャットダウン温度を有し得る（例えばシャットダウン温度を超えると、セパレータは正常に機能することができない）。いくつかの実施形態において、セパレータは、約１５０℃以下、１４０℃以下、１３０℃以下、１２０℃以下、１１０℃以下、または１００℃以下のシャットダウン温度（実温度）を有し得る。いくつかの実施形態において、セパレータは、約１３０℃～１５０℃、１３０℃～１４０℃、または１３６℃～１４０℃のシャットダウン温度（ＤＳＣ）を有し得る。
電極（例えばＬＩＢの正極）の活物質には、例えば、グラフェン、リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ；ＬｉＦｅＰＯ４）、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物（ＮＣＡ；ＬｉＮｉＣｏＡｌＯ２）、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（ＮＭＣ；ＬｉＮｉＭｎＣｏＯ２）、リチウムコバルト酸化物（ＬＣＯ；ＬｉＣｏＯ２）、リチウムマンガン酸化物（ＬＭＯ；ＬｉＭｎ２Ｏ４）、チタン酸リチウム（ＬＴＯ；Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、リチウム硫黄、またはこれらの任意の組み合わせが含まれ得る。このような活物質のうちの１つ以上は、次の個別濃度または合同濃度（例えば溶媒を用いない乾燥重量基準）で、電極に存在し得る：約０．２５％～０．５％、０．２５％～０．７５％、０．２５％～１％、０．２５％～２％、０．２５％～５％、０．２５％～１０％、０．２５％～２０％、０．２５％～３０％、０．２５％～４０％、０．２５％～５０％、０．５％～０．７５％、０．５％～１％、０．５％～２％、０．５％～５％、０．５％～１０％、０．５％～２０％、０．５％～３０％、０．５％～４０％、０．５％～５０％、０．７５％～１％、０．７５％～２％、０．７５％～５％、０．７５％～１０％、０．７５％～２０％、０．７５％～３０％、０．７５％～４０％、０．７５％～５０％、１％～２％、１％～５％、１％～１０％、１％～２０％、１％～３０％、１％～４０％、１％～５０％、２％～５％、２％～１０％、２％～２０％、２％～３０％、２％～４０％、２％～５０％、５％～１０％、５％～２０％、５％～３０％、５％～４０％、５％～５０％、１０％～２０％、１０％～３０％、１０％～４０％、１０％～５０％、２０％～３０％、２０％～４０％、２０％～５０％、３０％～４０％、３０％～５０％、４０％～５０％、５０％～５５％、５０％～６０％、５０％～６５％、５０％～６７％、５０％～６９％、５０％～７１％、５０％～７３％、５０％～７５％、５０％～７７％、５０％～７９％、５０％～８１％、５０％～８３％、５０％～８５％、５０％～８７％、５０％～８９％、５０％～９１％、５０％～９３％、５０％～９５％、５０％～９７％、５０％～９９％、５５％～６０％、５５％～６５％、５５％～６７％、５５％～６９％、５５％～７１％、５５％～７３％、５５％～７５％、５５％～７７％、５５％～７９％、５５％～８１％、５５％～８３％、５５％～８５％、５５％～８７％、５５％～８９％、５５％～９１％、５５％～９３％、５５％～９５％、５５％～９７％、５５％～９９％、６０％～６５％、６０％～６７％、６０％～６９％、６０％～７１％、６０％～７３％、６０％～７５％、６０％～７７％、６０％～７９％、６０％～８１％、６０％～８３％、６０％～８５％、６０％～８７％、６０％～８９％、６０％～９１％、６０％～９３％、６０％～９５％、６０％～９７％、６０％～９９％、６５％～６７％、６５％～６９％、６５％～７１％、６５％～７３％、６５％～７５％、６５％～７７％、６５％～７９％、６５％～８１％、６５％～８３％、６５％～８５％、６５％～８７％、６５％～８９％、６５％～９１％、６５％～９３％、６５％～９５％、６５％～９７％、６５％～９９％、６７％～６９％、６７％～７１％、６７％～７３％、６７％～７５％、６７％～７７％、６７％～７９％、６７％～８１％、６７％～８３％、６７％～８５％、６７％～８７％、６７％～８９％、６７％～９１％、６７％～９３％、６７％～９５％、６７％～９７％、６７％～９９％、６９％～７１％、６９％～７３％、６９％～７５％、６９％～７７％、６９％～７９％、６９％～８１％、６９％～８３％、６９％～８５％、６９％～８７％、６９％～８９％、６９％～９１％、６９％～９３％、６９％～９５％、６９％～９７％、６９％～９９％、７１％～７３％、７１％～７５％、７１％～７７％、７１％～７９％、７１％～８１％、７１％～８３％、７１％～８５％、７１％～８７％、７１％～８９％、７１％～９１％、７１％～９３％、７１％～９５％、７１％～９７％、７１％～９９％、７３％～７５％、７３％～７７％、７３％～７９％、７３％～８１％、７３％～８３％、７３％～８５％、７３％～８７％、７３％～８９％、７３％～９１％、７３％～９３％、７３％～９５％、７３％～９７％、７３％～９９％、７５％～７７％、７５％～７９％、７５％～８１％、７５％～８３％、７５％～８５％、７５％～８７％、７５％～８９％、７５％～９１％、７５％～９３％、７５％～９５％、７５％～９７％、７５％～９９％、７７％～７９％、７７％～８１％、７７％～８３％、７７％～８５％、７７％～８７％、７７％～８９％、７７％～９１％、７７％～９３％、７７％～９５％、７７％～９７％、７７％～９９％、７９％～８１％、７９％～８３％、７９％～８５％、７９％～８７％、７９％～８９％、７９％～９１％、７９％～９３％、７９％～９５％、７９％～９７％、７９％～９９％、８１％～８３％、８１％～８５％、８１％～８７％、８１％～８９％、８１％～９１％、８１％～９３％、８１％～９５％、８１％～９７％、８１％～９９％、８３％～８５％、８３％～８７％、８３％～８９％、８３％～９１％、８３％～９３％、８３％～９５％、８３％～９７％、８３％～９９％、８５％～８７％、８５％～８９％、８５％～９１％、８５％～９３％、８５％～９５％、８５％～９７％、８５％～９９％、８７％～８９％、８７％～９１％、８７％～９３％、８７％～９５％、８７％～９７％、８７％～９９％、８９％～９１％、８９％～９３％、８９％～９５％、８９％～９７％、８９％～９９％、９０％～９０．５％、９０％～９１％、９０％～９１．５％、９０％～９２％、９０％～９２．５％、９０％～９３％、９０％～９３．５％、９０％～９４％、９０％～９４．５％、９０％～９５％、９０％～９５．５％、９０％～９６％、９０％～９６．５％、９０％～９７％、９０％～９７．５％、９０％～９８％、９０％～９８．５％、９０％～９９％、９０％～９９．５％、９０．５％～９１％、９０．５％～９１．５％、９０．５％～９２％、９０．５％～９２．５％、９０．５％～９３％、９０．５％～９３．５％、９０．５％～９４％、９０．５％～９４．５％、９０．５％～９５％、９０．５％～９５．５％、９０．５％～９６％、９０．５％～９６．５％、９０．５％～９７％、９０．５％～９７．５％、９０．５％～９８％、９０．５％～９８．５％、９０．５％～９９％、９０．５％～９９．５％、９１％～９１．５％、９１％～９２％、９１％～９２．５％、９１％～９３％、９１％～９３．５％、９１％～９４％、９１％～９４．５％、９１％～９５％、９１％～９５．５％、９１％～９６％、９１％～９６．５％、９１％～９７％、９１％～９７．５％、９１％～９８％、９１％～９８．５％、９１％～９９％、９１％～９９．５％、９１．５％～９２％、９１．５％～９２．５％、９１．５％～９３％、９１．５％～９３．５％、９１．５％～９４％、９１．５％～９４．５％、９１．５％～９５％、９１．５％～９５．５％、９１．５％～９６％、９１．５％～９６．５％、９１．５％～９７％、９１．５％～９７．５％、９１．５％～９８％、９１．５％～９８．５％、９１．５％～９９％、９１．５％～９９．５％、９２％～９２．５％、９２％～９３％、９２％～９３．５％、９２％～９４％、９２％～９４．５％、９２％～９５％、９２％～９５．５％、９２％～９６％、９２％～９６．５％、９２％～９７％、９２％～９７．５％、９２％～９８％、９２％～９８．５％、９２％～９９％、９２％～９９．５％、９２．５％～９３％、９２．５％～９３．５％、９２．５％～９４％、９２．５％～９４．５％、９２．５％～９５％、９２．５％～９５．５％、９２．５％～９６％、９２．５％～９６．５％、９２．５％～９７％、９２．５％～９７．５％、９２．５％～９８％、９２．５％～９８．５％、９２．５％～９９％、９２．５％～９９．５％、９３％～９３．５％、９３％～９４％、９３％～９４．５％、９３％～９５％、９３％～９５．５％、９３％～９６％、９３％～９６．５％、９３％～９７％、９３％～９７．５％、９３％～９８％、９３％～９８．５％、９３％～９９％、９３％～９９．５％、９３．５％～９４％、９３．５％～９４．５％、９３．５％～９５％、９３．５％～９５．５％、９３．５％～９６％、９３．５％～９６．５％、９３．５％～９７％、９３．５％～９７．５％、９３．５％～９８％、９３．５％～９８．５％、９３．５％～９９％、９３．５％～９９．５％、９４％～９４．５％、９４％～９５％、９４％～９５．５％、９４％～９６％、９４％～９６．５％、９４％～９７％、９４％～９７．５％、９４％～９８％、９４％～９８．５％、９４％～９９％、９４％～９９．５％、９４．５％～９５％、９４．５％～９５．５％、９４．５％～９６％、９４．５％～９６．５％、９４．５％～９７％、９４．５％～９７．５％、９４．５％～９８％、９４．５％～９８．５％、９４．５％～９９％、９４．５％～９９．５％、９５％～９５．５％、９５％～９６％、９５％～９６．５％、９５％～９７％、９５％～９７．５％、９５％～９８％、９５％～９８．５％、９５％～９９％、９５％～９９．５％、９５．５％～９６％、９５．５％～９６．５％、９５．５％～９７％、９５．５％～９７．５％、９５．５％～９８％、９５．５％～９８．５％、９５．５％～９９％、９５．５％～９９．５％、９６％～９６．５％、９６％～９７％、９６％～９７．５％、９６％～９８％、９６％～９８．５％、９６％～９９％、９６％～９９．５％、９６．５％～９７％、９６．５％～９７．５％、９６．５％～９８％、９６．５％～９８．５％、９６．５％～９９％、９６．５％～９９．５％、９７％～９７．５％、９７％～９８％、９７％～９８．５％、９７％～９９％、９７％～９９．５％、９７．５％～９８％、９７．５％～９８．５％、９７．５％～９９％、９７．５％～９９．５％、９８％～９８．５％、９８％～９９％、９８％～９９．５％、９８．５％～９９％、９８．５％～９９．５％、または９９％～９９．５％。このような活物質のうちの１つ以上は、次の個別濃度または合同濃度（例えば溶媒を用いない乾燥重量基準）で、電極に存在し得る：約５０％以上、５１％以上、５２％以上、５３％以上、５４％以上、５５％以上、５６％以上、５７％以上、５８％以上、５９％以上、６０％以上、６１％以上、６２％以上、６３％以上、６４％以上、６５％以上、６５．５％以上、６６％以上、６６．５％以上、６７％以上、６７．５％以上、６８％以上、６８．５％以上、６９％以上、６９．５％以上、７０％以上、７０．５％以上、７１％以上、７１．５％以上、７２％以上、７２．５％以上、７３％以上、７３．５％以上、７４％以上、７４．５％以上、７５％以上、７５．５％以上、７６％以上、７６．５％以上、７７％以上、７７．５％以上、７８％以上、７８．５％以上、７９％以上、７９．５％以上、８０％以上、８０．５％以上、８１％以上、８１．５％以上、８２％以上、８２．５％以上、８３％以上、８３．５％以上、８４％以上、８４．５％以上、８５％以上、８５．５％以上、８６％以上、８６．５％以上、８７％以上、８７．５％以上、８８％以上、８８．５％以上、８９％以上、８９．５％以上、９０％以上、９０．５％以上、９１％以上、９１．５％以上、９２％以上、９２．５％以上、９３％以上、９３．５％以上、９４％以上、９４．５％以上、９５％以上、９５．５％以上、９６％以上、９６．５％以上、９７％以上、９７．５％以上、９８％以上、９８．５％以上、９９％以上、９９．５％以上、または９９．９％以上。さらに、または代わりに、このような活物質のうちの１つ以上は、次の個別濃度または合同濃度で、電極に存在し得る：約９９．９％以下、９９．５％以下、９９％以下、９８．５％以下、９８％以下、９７．５％以下、９７％以下、９６．５％以下、９６％以下、９５．５％以下、９５％以下、９４．５％以下、９４％以下、９３．５％以下、９３％以下、９２．５％
以下、９２％以下、９１．５％以下、９１％以下、９０．５％以下、９０％以下、８９．５％以下、８９％以下、８８．５％以下、８８％以下、８７．５％以下、８７％以下、８６．５％以下、８６％以下、８５．５％以下、８５％以下、８４．５％以下、８４％以下、８３．５％以下、８３％以下、８２．５％以下、８２％以下、８１．５％以下、８１％以下、８０．５％以下、８０％以下、７９．５％以下、７９％以下、７８．５％以下、７８％以下、７７．５％以下、７７％以下、７６．５％以下、７６％以下、７５．５％以下、７５％以下、７４．５％以下、７４％以下、７３．５％以下、７３％以下、７２．５％以下、７２％以下、７１．５％以下、７１％以下、７０．５％以下、７０％以下、６９．５％以下、６９％以下、６８．５％以下、６８％以下、６７．５％以下、６７％以下、６６．５％以下、６６％以下、６５．５％以下、６５％以下、６４％以下、６３％以下、６２％以下、６１％以下、６０％以下、５９％以下、５８％以下、５７％以下、５６％以下、５５％以下、５４％以下、５３％以下、５２％以下、５１％以下、または５０％以下。このような活物質のうちの１つ以上は、１つ以上の他の材料（例えば本明細書で説明される１つ以上の他の電極材料及びそれらの濃度）と併せて、このような濃度で電極に存在し得る。
以下、９２％以下、９１．５％以下、９１％以下、９０．５％以下、９０％以下、８９．５％以下、８９％以下、８８．５％以下、８８％以下、８７．５％以下、８７％以下、８６．５％以下、８６％以下、８５．５％以下、８５％以下、８４．５％以下、８４％以下、８３．５％以下、８３％以下、８２．５％以下、８２％以下、８１．５％以下、８１％以下、８０．５％以下、８０％以下、７９．５％以下、７９％以下、７８．５％以下、７８％以下、７７．５％以下、７７％以下、７６．５％以下、７６％以下、７５．５％以下、７５％以下、７４．５％以下、７４％以下、７３．５％以下、７３％以下、７２．５％以下、７２％以下、７１．５％以下、７１％以下、７０．５％以下、７０％以下、６９．５％以下、６９％以下、６８．５％以下、６８％以下、６７．５％以下、６７％以下、６６．５％以下、６６％以下、６５．５％以下、６５％以下、６４％以下、６３％以下、６２％以下、６１％以下、６０％以下、５９％以下、５８％以下、５７％以下、５６％以下、５５％以下、５４％以下、５３％以下、５２％以下、５１％以下、または５０％以下。このような活物質のうちの１つ以上は、１つ以上の他の材料（例えば本明細書で説明される１つ以上の他の電極材料及びそれらの濃度）と併せて、このような濃度で電極に存在し得る。
前述の活物質は、非リチウム金属を所与の割合で含み得る。例えば、活物質は、ニッケル、コバルト、及びアルミニウムを所与の割合（例えばＮＣＡの場合約０．８１５：０．１５：０．０３５）で、またはニッケル、コバルト、及びマンガンを所与の割合（例えばＮＭＣの場合約６：２：２）で含み得る。活物質は、少なくとも１、２、３、４、５つ、またはそれ以上の非リチウム金属を含み得る。非リチウム金属は、例えば、ニッケル、コバルト、アルミニウム、マンガン、鉄、及びチタンの中から選択され得る。いくつかの実施形態において、活物質は、第２の非リチウム金属に対して、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、または１５の比（例えば重量基準またはモル基準）で、第１の非リチウム金属を含み得る。いくつかの実施形態において、活物質は、第３の非リチウム金属に対して、少なくとも約１、２、３、４、５、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０、または３５の比（例えば重量基準またはモル基準）で、第１の非リチウム金属を含み得る。いくつかの実施形態において、活物質は、第３の非リチウム金属に対して、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、または１５の比（例えば重量基準またはモル基準）で、第２の非リチウム金属を含み得る。活物質は、非リチウム金属（複数可）及び／または１つ以上の非金属を、約１％以上、２％以上、４％以上、６％以上、８％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５％以上、９０％以上、９５％以上、または９９％以上の個別濃度または合同濃度（例えば重量基準）で含み得る。さらに、または代わりに、活物質は、非リチウム金属（複数可）及び／または１つ以上の非金属を、約９９．５％以下、９９％以下、９５％以下、９０％以下、８５％以下、８０％以下、７５％以下、７０％以下、６５％以下、６０％以下、５５％以下、５０％以下、４５％以下、４０％以下、３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、１５％以下、１０％以下、５％以下、または２％以下の個別濃度または合同濃度（例えば重量基準）で含み得る。特定の実施形態において、活物質は、ニッケル、コバルト、及びアルミニウムを、少なくとも約５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％、５６％、５７％、５８％、５９％、または６０％（例えばＮＣＡの場合約５９±１．０％）の濃度（例えば総重量基準）で含み得る。特定の実施形態において、活物質は、鉄を約３３％～３６％の濃度（例えば重量基準）、及びリンを約１９％～２１％（例えばＮＭＣの場合約５８．５％以上）の濃度（例えば重量基準）で含み得る。特定の実施形態において、活物質は、ニッケル、コバルト、及びアルミニウムを、少なくとも約５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％、５６％、５７％、５８％、５９％、または６０％（例えばＮＣＡの場合約５９±１．０％）の濃度（例えば総重量基準）で含み得る。活物質は、リチウムを、約１％以上、１．５％以上、２％以上、２．５％以上、３％以上、３．５％以上、４％以上、４．５％以上、５％以上、５．５％以上、６％以上、６．５％以上、７％以上、７．５％以上、８％以上、８．５％以上、９％以上、９．５％以上、または１０％以上の濃度（例えば重量基準）で含み得る。さらに、または代わりに、活物質は、リチウムを、約１５％以下、１０％以下、８％以下、６％以下、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、またｈ１．５％以下の濃度（例えば重量基準）で含み得る。例えば、活物質は、リチウムを、ＮＣＡの場合約７．２±０．４％、ＮＭＣの場合７．１％、またはＬＦＰの場合約３．９％～４．９％の濃度（例えば重量基準）で含み得る。活物質は、非リチウム金属の（例えばニッケル、コバルト、及びアルミニウム、あるいはニッケル、コバルト、及びマンガンの）前述の濃度に加えて、このようなリチウム濃度を含み得る。活物質は、所与の比表面積を有し得る。活物質は、約０．１平方メートル／グラム（ｍ２／ｇ）以上、０．２ｍ２／ｇ以上、０．３ｍ２／ｇ以上、０．４ｍ２／ｇ以上、０．５ｍ２／ｇ以上、０．６ｍ２／ｇ以上、０．７ｍ２／ｇ以上、０．８ｍ２／ｇ以上、０．９ｍ２／ｇ以上、１ｍ２／ｇ以上、２ｍ２／ｇ以上、３ｍ２／ｇ以上、４ｍ２／ｇ以上、５ｍ２／ｇ以上、６ｍ２／ｇ以上、７ｍ２／ｇ以上、８ｍ２／ｇ以上、９ｍ２／ｇ以上、１０ｍ２／ｇ以上、１１ｍ２／ｇ以上、１２ｍ２／ｇ以上、１３ｍ２／ｇ以上、１４ｍ２／ｇ以上、１５ｍ２／ｇ以上、１６ｍ２／ｇ以上、１７ｍ２／ｇ以上、１８ｍ２／ｇ以上、１９ｍ２／ｇ以上、２０ｍ２／ｇ以上、または２５ｍ２／ｇ以上の比表面積を有し得る。さらに、または代わりに、活物質は、約３０ｍ２／ｇ以下、２５ｍ２／ｇ以下、２０ｍ２／ｇ以下、１９ｍ２／ｇ以下、１８ｍ２／ｇ以下、１７ｍ２／ｇ以下、１６ｍ２／ｇ以下、１５ｍ２／ｇ以下、１４ｍ２／ｇ以下、１３ｍ２／ｇ以下、１２ｍ２／ｇ以下、１１ｍ２／ｇ以下、１０ｍ２／ｇ以下、９ｍ２／ｇ以下、８ｍ２／ｇ以下、７ｍ２／ｇ以下、６ｍ２／ｇ以下、５ｍ２／ｇ以下、４ｍ２／ｇ以下、３ｍ２／ｇ以下、２ｍ２／ｇ以下、１ｍ２／ｇ以下、０．９ｍ２／ｇ以下、０．８ｍ２／ｇ以下、０．７ｍ２／ｇ以下、０．６ｍ２／ｇ以下、０．５ｍ２／ｇ以下、０．４ｍ２／ｇ以下、０．３ｍ２／ｇ以下、または０．２ｍ２／ｇ以下の比表面積を有し得る。いくつかの実施形態において、活物質（例えばＮＣＡ）は、約０．３ｍ２／ｇ～０．７ｍ２／ｇの比表面積を有し得る。いくつかの実施形態において、活物質（例えばＮＭＣ）は、約０．２ｍ２／ｇ～０．５ｍ２／ｇの比表面積を有し得る。いくつかの実施形態において、活物質（例えばＬＦＰ）は、約９ｍ２／ｇ～１３ｍ２／ｇ、または約８ｍ２／ｇ～１２ｍ２／ｇの比表面積を有し得る。活物質は、所与の第１の放電容量を有し得る。活物質は、約１００ミリアンペア時／グラム（ｍＡｈ／ｇ）以上、１０５ｍＡｈ／ｇ以上、１１０ｍＡｈ／ｇ以上、１１５ｍＡｈ／ｇ以上、１２０ｍＡｈ／ｇ以上、１２５ｍＡｈ／ｇ以上、１３０ｍＡｈ／ｇ以上、１３５ｍＡｈ／ｇ以上、１４０ｍＡｈ／ｇ以上、１４５ｍＡｈ／ｇ以上、１５０ｍＡｈ／ｇ以上、１５５ｍＡｈ／ｇ以上、１６０ｍＡｈ／ｇ以上、１６５ｍＡｈ／ｇ以上、１７０ｍＡｈ／ｇ以上、１７５ｍＡｈ／ｇ以上、１８０ｍＡｈ／ｇ以上、１８５ｍＡｈ／ｇ以上、１９０ｍＡｈ／ｇ以上、１９５ｍＡｈ／ｇ以上、２００ｍＡｈ／ｇ以上、２０５ｍＡｈ／ｇ以上、２１０ｍＡｈ／ｇ以上、２１５ｍＡｈ／ｇ以上、または２２０ｍＡｈ／ｇ以上の第１の放電容量を有し得る。さらに、または代わりに、活物質は、約２３０ｍＡｈ／ｇ以下、２２５ｍＡｈ／ｇ以下、２２０ｍＡｈ／ｇ以下、２１５ｍＡｈ／ｇ以下、２１０ｍＡｈ／ｇ以下、２０５ｍＡｈ／ｇ以下、２００ｍＡｈ／ｇ以下、１９５ｍＡｈ／ｇ以下、１９０ｍＡｈ／ｇ以下、１８５ｍＡｈ／ｇ以下、１８０ｍＡｈ／ｇ以下、１７５ｍＡｈ／ｇ以下、１７０ｍＡｈ／ｇ以下、１６５ｍＡｈ／ｇ以下、１６０ｍＡｈ／ｇ以下、１５５ｍＡｈ／ｇ以下、または１５０ｍＡｈ／ｇ以下の第１の放電容量を有し得る。いくつかの実施形態において、活物質（例えばＮＣＡ）は、約１９５ｍＡｈ／ｇ以上の第１の放電容量を有し得る（例えば０．１Ｃ／０．１Ｃの充電／放電速度、及び３．０～４．３ボルト（Ｖ）の電圧窓で）。いくつかの実施形態において、活物質（例えばＮＭＣ）は、約１７８ｍＡｈ／ｇ以上の第１の放電容量を有し得る（例えばリチウムに対して、０．１Ｃ／０．１Ｃの充電／放電速度、及び３．０Ｖ～４．３Ｖの電圧窓のコイン型セル（例えばＣＲ２０３２）の場合）。いくつかの実施形態において、活物質（例えばＬＦＰ）は、約１５０ｍＡｈ／ｇ以上の第１の放電容量を有し得る（例えば０．２Ｃで）。活物質は、所定の容量を有し得る。活物質は、約８０ｍＡｈ／ｇ以上、８５ｍＡｈ／ｇ以上、９０ｍＡｈ／ｇ以上、９５ｍＡｈ／ｇ以上、１００ｍＡｈ／ｇ以上、１０５ｍＡｈ／ｇ以上、１１０ｍＡｈ／ｇ以上、１１５ｍＡｈ／ｇ以上、１２０ｍＡｈ／ｇ以上、１２５ｍＡｈ／ｇ以上、１３０ｍＡｈ／ｇ以上、１３５ｍＡｈ／ｇ以上、１４０ｍＡｈ／ｇ以上、１４５ｍＡｈ／ｇ以上、１５０ｍＡｈ／ｇ以上、１５５ｍＡｈ／ｇ以上、１６０ｍＡｈ／ｇ以上、１６５ｍＡｈ／ｇ以上、１７０ｍＡｈ／ｇ以上、１７５ｍＡｈ／ｇ以上、１８０ｍＡｈ／ｇ以上、１８５ｍＡｈ／ｇ以上、１９０ｍＡｈ／ｇ以上、１９５ｍＡｈ／ｇ以上、２００ｍＡｈ／ｇ以上、２２０ｍＡｈ／ｇ以上、２４０ｍＡｈ／ｇ以上、２６０ｍＡｈ／ｇ以上、２８０ｍＡｈ／ｇ以上、３００ｍＡｈ／ｇ以上、４００ｍＡｈ／ｇ以上、５００ｍＡｈ／ｇ以上、６００ｍＡｈ／ｇ以上、７００ｍＡｈ／ｇ以上、８００ｍＡｈ／ｇ以上、または９００ｍＡｈ／ｇ以上の容量を有し得る。さらに、または代わりに、活物質は、約６００ｍＡｈ／ｇ以上、５００ｍＡｈ／ｇ以上、４００ｍＡｈ／ｇ以上、３００ｍＡｈ／ｇ以上、２５０ｍＡｈ／ｇ以上、２１０ｍＡｈ／ｇ以上、２０５ｍＡｈ／ｇ以上、２００ｍＡｈ／ｇ以上、１９５ｍＡｈ／ｇ以上、１９０ｍＡｈ／ｇ以上、１８５ｍＡｈ／ｇ以上、１８０ｍＡｈ／ｇ以上、１７５ｍＡｈ／ｇ以上、１７０ｍＡｈ／ｇ以上、１６５ｍＡｈ／ｇ以上、１６０ｍＡｈ／ｇ以上、１５５ｍＡｈ／ｇ以上、１５０ｍＡｈ／ｇ以上、１４５ｍＡｈ／ｇ以上、１４０ｍＡｈ／ｇ以上、１３５ｍＡｈ／ｇ以上、または１３０ｍＡｈ／ｇ以上の容量を有し得る。いくつかの実施形態において、活物質（例えばＮＭＣ）は、約１６２ｍＡｈ／ｇ～１６８ｍＡｈ／ｇの容量を有し得る（例えば０．５Ｃの充電／放電速度の完全なセルの場合）。活物質は、所与の第１の放電効率を有し得る（例えば約７５％以上、８１％以上、８２％以上、８３％以上、８４％以上、８５％以上（例えばＮＭＣ）、８６％以上、８７％以上、８８％以上、８９％以上（例えばＮＣＡ）、９０％以上、９１％以上、９２％以上、９３％以上、９４％以上、または９５％以上）。活物質は、前述の粒度構成、比表面積、第１の放電容量、容量、第１の放電効率、及び他の特性のうちの１つ以上の任意の組み合わせを有し得る。
電極（例えばＬＩＢの正極または負極）は、バインダーを含み得る。いくつかの実施形態において、バインダーは、第１のバインダー及び第２のバインダーのうち少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態において、第１のバインダーは、第２のバインダーと同じである。いくつかの実施形態において、第１のバインダーは、第２のバインダーとは異なる。バインダー（例えば第１のバインダーまたは第２のバインダー）は、例えば１つ以上のフルオロポリマー（例えば非反応性熱可塑性フルオロポリマー）、コポリマー、及び／または他のポリマータイプを含み得る。バインダーの例としては、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシポリマー（ＰＦＡ、ＭＦＡ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ポリエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、ペルフルオロ化プラストマ（ＦＦＰＭ／ＦＦＫＭ）、フッ化炭素（本明細書の特許請求の範囲では「フッ化クロロトリフルオロエチレンビニリデン」とも称される；ＦＰＭ／ＦＫＭ）、フルオロエラストマ（本明細書の特許請求の範囲では「テトラフルオロエチレン－プロピレン」とも称される；ＦＥＰＭ）、ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）、ペルフルオロスルホン酸（ＰＦＳＡ）、ペルフルオロポリオキセタン、Ｐ（ＶＤＦ－トリフルオロエチレン）、Ｐ（ＶＤＦ－テトラフルオロエチレン）、またはこれらの任意の組み合わせが挙げられ得るが、これらに限定されない。このようなバインダー材料のうちの１つ以上は、次の個別濃度または合同濃度（例えば溶媒を用いない乾燥重量基準）で、電極（例えば正極及び／または負極）に存在し得る：約０．５％～１％、０．５％～２％、０．５％～３％、０．５％～４％、０．５％～５％、０．５％～６％、０．５％～７％、０．５％～８％、０．５％～９％、０．５％～１０％、０．５％～１１％、０．５％～１２％、０．５％～１３％、０．５％～１４％、０．５％～１５％、０．５％～１６％、０．５％～１７％、０．５％～１８％、０．５％～１９％、０．５％～２０％、１％～２％、１％～３％、１％～４％、１％～５％、１％～６％、１％～７％、１％～８％、１％～９％、１％～１０％、１％～１１％、１％～１２％、１％～１３％、１％～１４％、１％～１５％、１％～１６％、１％～１７％、１％～１８％、１％～１９％、１％～２０％、２％～３％、２％～４％、２％～５％、２％～６％、２％～７％、２％～８％、２％～９％、２％～１０％、２％～１１％、２％～１２％、２％～１３％、２％～１４％、２％～１５％、２％～１６％、２％～１７％、２％～１８％、２％～１９％、２％～２０％、３％～４％、３％～５％、３％～６％、３％～７％、３％～８％、３％～９％、３％～１０％、３％～１１％、３％～１２％、３％～１３％、３％～１４％、３％～１５％、３％～１６％、３％～１７％、３％～１８％、３％～１９％、３％～２０％、４％～５％、４％～６％、４％～７％、４％～８％、４％～９％、４％～１０％、４％～１１％、４％～１２％、４％～１３％、４％～１４％、４％～１５％、４％～１６％、４％～１７％、４％～１８％、４％～１９％、４％～２０％、５％～６％、５％～７％、５％～８％、５％～９％、５％～１０％、５％～１１％、５％～１２％、５％～１３％、５％～１４％、５％～１５％、５％～１６％、５％～１７％、５％～１８％、５％～１９％、５％～２０％、６％～７％、６％～８％、６％～９％、６％～１０％、６％～１１％、６％～１２％、６％～１３％、６％～１４％、６％～１５％、６％～１６％、６％～１７％、６％～１８％、６％～１９％、６％～２０％、７％～８％、７％～９％、７％～１０％、７％～１１％、７％～１２％、７％～１３％、７％～１４％、７％～１５％、７％～１６％、７％～１７％、７％～１８％、７％～１９％、７％～２０％、８％～９％、８％～１０％、８％～１１％、８％～１２％、８％～１３％、８％～１４％、８％～１５％、８％～１６％、８％～１７％、８％～１８％、８％～１９％、８％～２０％、９％～１０％、９％～１１％、９％～１２％、９％～１３％、９％～１４％、９％～１５％、９％～１６％、９％～１７％、９％～１８％、９％～１９％、９％～２０％、１０％～１１％、１０％～１２％、１０％～１３％、１０％～１４％、１０％～１５％、１０％～１６％、１０％～１７％、１０％～１８％、１０％～１９％、１０％～２０％、１１％～１２％、１１％～１３％、１１％～１４％、１１％～１５％、１１％～１６％、１１％～１７％、１１％～１８％、１１％～１９％、１１％～２０％、１２％～１３％、１２％～１４％、１２％～１５％、１２％～１６％、１２％～１７％、１２％～１８％、１２％～１９％、１２％～２０％、１３％～１４％、１３％～１５％、１３％～１６％、１３％～１７％、１３％～１８％、１３％～１９％、１３％～２０％、１４％～１５％、１４％～１６％、１４％～１７％、１４％～１８％、１４％～１９％、１４％～２０％、１５％～１６％、１５％～１７％、１５％～１８％、１５％～１９％、１５％～２０％、１６％～１７％、１６％～１８％、１６％～１９％、１６％～２０％、１７％～１８％、１７％～１９％、１７％～２０％、１８％～１９％、１８％～２０％、または１９％～２０％。このようなバインダー材料のうちの１つ以上は、次の個別濃度または合同濃度（例えば溶媒を用いない乾燥重量基準）で、電極（例えば正極及び／または負極）に存在し得る：約０．５％以上、１％以上、１．５％以上、２％以上、２．５％以上、３％以上、３．５％以上、４％以上、４．５％以上、５％以上、５．５％以上、６％以上、６．５％以上、７％以上、７．５％以上、８％以上、８．５％以上、９％以上、９．５％以上、１０％以上、１０．５％以上、１１％以上、１１．５％以上、１２％以上、１２．５％以上、１３％以上、１３．５％以上、１４％以上、１４．５％以上、１５％以上、１５．５％以上、１６％以上、１６．５％以上、１７％以上、１７．５％以上、１８％以上、１８．５％以上、１９％以上、１９．５％以上、または２０％以上。さらに、または代わりに、このようなバインダー材料のうちの１つ以上は、次の個別濃度または合同濃度で、電極（例えば正極及び／または負極）に存在し得る：約２０％以下、１９．５％以下、１９％以下、１８．５％以下、１８％以下、１７．５％以下、１７％以下、１６．５％以下、１６％以下、１５．５％以下、１５％以下、１４．５％以下、１４％以下、１３．５％以下、１３％以下、１２．５％以下、１２％以下、１１．５％以下、１１％以下、１０．５％以下、１０％以下、９．５％以下、９％以下、８．５％以下、８％以下、７．５％以下、７％以下、６．５％以下、６％以下、５．５％以下、５％以下、４．５％以下、４％以下、３．５％以下、３％以下、２．５％以下、２％以下、１．５％以下、１％以下、または０．５％以下。このようなバインダー材料のうちの１つ以上は、１つ以上の他の材料（例えば本明細書で説明される１つ以上の他の電極材料及びそれらの濃度）と併せて、このような濃度で電極に存在し得る。
電極（例えばＬＩＢの正極または負極）は、溶媒を用いて調製され得る。処方は、様々なレベルの溶媒を含み得る。溶媒の少なくとも一部または全ては、電極から蒸発し得る。溶媒の例としては、２－ピロリドン（２‐Ｐｙ）、ｎ－ビニルピロリドン（ＮＶＰ）、ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、メチルエチルケトン、またはこれらの任意の組み合わせが挙げられ得るが、これらに限定されない。このような溶媒化合物の１つ以上は、次の個別濃度または合同濃度（例えば湿重量基準）で、電極（例えば正極及び／または負極）に存在し得る：約２０％～２５％、２０％～３０％、２０％～３５％、２０％～４０％、２０％～４５％、２０％～５０％、２０％～５５％、２０％～６０％、２０％～６５％、２０％～７０％、２０％～７５％、２５％～３０％、２５％～３５％、２５％～４０％、２５％～４５％、２５％～５０％、２５％～５５％、２５％～６０％、２５％～６５％、２５％～７０％、２５％～７５％、３０％～３５％、３０％～４０％、３０％～４５％、３０％～５０％、３０％～５５％、３０％～６０％、３０％～６５％、３０％～７０％、３０％～７５％、３５％～４０％、３５％～４５％、３５％～５０％、３５％～５５％、３５％～６０％、３５％～６５％、３５％～７０％、３５％～７５％、４０％～４５％、４０％～５０％、４０％～５５％、４０％～６０％、４０％～６５％、４０％～７０％、４０％～７５％、４５％～５０％、４５％～５５％、４５％～６０％、４５％～６５％、４５％～７０％、４５％～７５％、５０％～５５％、５０％～６０％、５０％～６５％、５０％～７０％、５０％～７５％、５５％～６０％、５５％～６５％、５５％～７０％、５５％～７５％、６０％～６５％、６０％～７０％、６０％～７５％、６５％～７０％、６５％～７５％、または７０％～７５％。このような溶媒化合物のうちの１つ以上は、次の個別濃度または合同濃度（例えば湿重量基準）で、電極（例えば正極及び／または負極）に存在し得る：約２０％以上、２１％以上、２２％以上、２３％以上、２４％以上、２５％以上、２６％以上、２７％以上、２８％以上、２９％以上、３０％以上、３１％以上、３２％以上、３３％以上、３４％以上、３５％以上、３６％以上、３７％以上、３８％以上、３９％以上、４０％以上、４１％以上、４２％以上、４３％以上、４４％以上、４５％以上、４６％以上、４７％以上、４８％以上、４９％以上、５０％以上、５１％以上、５２％以上、５３％以上、５４％以上、５５％以上、５６％以上、５７％以上、５８％以上、５９％以上、６０％以上、６１％以上、６２％以上、６３％以上、６４％以上、６５％以上、６６％以上、６７％以上、６８％以上、６９％以上、７０％以上、７１％以上、７２％以上、７３％以上、７４％以上、または７５％以上。さらに、または代わりに、このような溶媒化合物のうちの１つ以上は、次の個別濃度または合同濃度（例えば湿重量基準）で、電極（例えば正極及び／または負極）に存在し得る：約７５％以下、７４％以下、７３％以下、７２％以下、７１％以下、７０％以下、６９％以下、６８％以下、６７％以下、６６％以下、６５％以下、６４％以下、６３％以下、６２％以下、６１％以下、６０％以下、５９％以下、５８％以下、５７％以下、５６％以下、５５％以下、５４％以下、５３％以下、５２％以下、５１％以下、５０％以下、４９％以下、４８％以下、４７％以下、４６％以下、４５％以下、４４％以下、４３％以下、４２％以下、４１％以下、４０％以下、３９％以下、３８％以下、３７％以下、３６％以下、３５％以下、３４％以下、３３％以下、３２％以下、３１％以下、３０％以下、２９％以下、２８％以下、２７％以下、２６％以下、２５％以下、２４％以下、２３％以下、２２％以下、２１％以下、または２０％以下。このような溶媒化合物のうちの１つ以上は、１つ以上の他の材料（例えば本明細書で説明される１つ以上の他の電極材料及びそれらの濃度）と併せて、このような濃度で電極に存在し得る。
電極（例えばＬＩＢの負極）の活物質には、例えば、ポリアセチレン、グラファイト（例えば天然グラファイトまたは人工グラファイト）、気相成長炭素繊維、軟質炭素（易黒鉛化性炭素）、硬質炭素（難黒鉛化性炭素）、炭素ナノチューブ、またはこれらの任意の組み合わせが含まれ得る。このような活物質のうちの１つ以上は、次の個別濃度または合同濃度（例えば溶媒を用いない乾燥重量基準）で、電極に存在し得る：約０．２５％～０．５％、０．２５％～０．７５％、０．２５％～１％、０．２５％～２％、０．２５％～５％、０．２５％～１０％、０．２５％～２０％、０．２５％～３０％、０．２５％～４０％、０．２５％～５０％、０．５％～０．７５％、０．５％～１％、０．５％～２％、０．５％～５％、０．５％～１０％、０．５％～２０％、０．５％～３０％、０．５％～４０％、０．５％～５０％、０．７５％～１％、０．７５％～２％、０．７５％～５％、０．７５％～１０％、０．７５％～２０％、０．７５％～３０％、０．７５％～４０％、０．７５％～５０％、１％～２％、１％～５％、１％～１０％、１％～２０％、１％～３０％、１％～４０％、１％～５０％、２％～５％、２％～１０％、２％～２０％、２％～３０％、２％～４０％、２％～５０％、５％～１０％、５％～２０％、５％～３０％、５％～４０％、５％～５０％、１０％～２０％、１０％～３０％、１０％～４０％、１０％～５０％、２０％～３０％、２０％～４０％、２０％～５０％、３０％～４０％、３０％～５０％、４０％～５０％、５０％～５５％、５０％～６０％、５０％～６５％、５０％～７０％、５０％～７２％、５０％～７４％、５０％～７６％、５０％～７８％、５０％～８０％、５０％～８２％、５０％～８４％、５０％～８６％、５０％～８８％、５０％～９０％、５０％～９１％、５０％～９２％、５０％～９３％、５０％～９４％、５０％～９５％、５０％～９６％、５０％～９７％、５０％～９８％、５０％～９９％、５５％～６０％、５５％～６５％、５５％～７０％、５５％～７２％、５５％～７４％、５５％～７６％、５５％～７８％、５５％～８０％、５５％～８２％、５５％～８４％、５５％～８６％、５５％～８８％、５５％～９０％、５５％～９１％、５５％～９２％、５５％～９３％、５５％～９４％、５５％～９５％、５５％～９６％、５５％～９７％、５５％～９８％、５５％～９９％、６０％～６５％、６０％～７０％、６０％～７２％、６０％～７４％、６０％～７６％、６０％～７８％、６０％～８０％、６０％～８２％、６０％～８４％、６０％～８６％、６０％～８８％、６０％～９０％、６０％～９１％、６０％～９２％、６０％～９３％、６０％～９４％、６０％～９５％、６０％～９６％、６０％～９７％、６０％～９８％、６０％～９９％、６５％～７０％、６５％～７２％、６５％～７４％、６５％～７６％、６５％～７８％、６５％～８０％、６５％～８２％、６５％～８４％、６５％～８６％、６５％～８８％、６５％～９０％、６５％～９１％、６５％～９２％、６５％～９３％、６５％～９４％、６５％～９５％、６５％～９６％、６５％～９７％、６５％～９８％、６５％～９９％、７０％～７２％、７０％～７４％、７０％～７６％、７０％～７８％、７０％～８０％、７０％～８２％、７０％～８４％、７０％～８６％、７０％～８８％、７０％～９０％、７０％～９１％、７０％～９２％、７０％～９３％、７０％～９４％、７０％～９５％、７０％～９６％、７０％～９７％、７０％～９８％、７０％～９９％、７２％～７４％、７２％～７６％、７２％～７８％、７２％～８０％、７２％～８２％、７２％～８４％、７２％～８６％、７２％～８８％、７２％～９０％、７２％～９１％、７２％～９２％、７２％～９３％、７２％～９４％、７２％～９５％、７２％～９６％、７２％～９７％、７２％～９８％、７２％～９９％、７４％～７６％、７４％～７８％、７４％～８０％、７４％～８２％、７４％～８４％、７４％～８６％、７４％～８８％、７４％～９０％、７４％～９１％、７４％～９２％、７４％～９３％、７４％～９４％、７４％～９５％、７４％～９６％、７４％～９７％、７４％～９８％、７４％～９９％、７６％～７８％、７６％～８０％、７６％～８２％、７６％～８４％、７６％～８６％、７６％～８８％、７６％～９０％、７６％～９１％、７６％～９２％、７６％～９３％、７６％～９４％、７６％～９５％、７６％～９６％、７６％～９７％、７６％～９８％、７６％～９９％、７８％～８０％、７８％～８２％、７８％～８４％、７８％～８６％、７８％～８８％、７８％～９０％、７８％～９１％、７８％～９２％、７８％～９３％、７８％～９４％、７８％～９５％、７８％～９６％、７８％～９７％、７８％～９８％、７８％～９９％、８０％～８２％、８０％～８４％、８０％～８６％、８０％～８８％、８０％～９０％、８０％～９１％、８０％～９２％、８０％～９３％、８０％～９４％、８０％～９５％、８０％～９６％、８０％～９７％、８０％～９８％、８０％～９９％、８２％～８４％、８２％～８６％、８２％～８８％、８２％～９０％、８２％～９１％、８２％～９２％、８２％～９３％、８２％～９４％、８２％～９５％、８２％～９６％、８２％～９７％、８２％～９８％、８２％～９９％、８４％～８６％、８４％～８８％、８４％～９０％、８４％～９１％、８４％～９２％、８４％～９３％、８４％～９４％、８４％～９５％、８４％～９６％、８４％～９７％、８４％～９８％、８４％～９９％、８６％～８８％、８６％～９０％、８６％～９１％、８６％～９２％、８６％～９３％、８６％～９４％、８６％～９５％、８６％～９６％、８６％～９７％、８６％～９８％、８６％～９９％、８８％～９０％、８８％～９１％、８８％～９２％、８８％～９３％、８８％～９４％、８８％～９５％、８８％～９６％、８８％～９７％、８８％～９８％、８８％～９９％、９０％～９１％、９０％～９２％、９０％～９３％、９０％～９４％、９０％～９５％、９０％～９６％、９０％～９７％、９０％～９８％、９０％～９９％、９１％～９２％、９１％～９３％、９１％～９４％、９１％～９５％、９１％～９６％、９１％～９７％、９１％～９８％、９１％～９９％、９２％～９３％、９２％～９４％、９２％～９５％、９２％～９６％、９２％～９７％、９２％～９８％、９２％～９９％、９３％～９４％、９３％～９５％、９３％～９６％、９３％～９７％、９３％～９８％、９３％～９９％、９４％～９５％、９４％～９６％、９４％～９７％、９４％～９８％、９４％～９９％、９５％～９６％、９５％～９７％、９５％～９８％、９５％～９９％、９６％～９７％、９６％～９８％、９６％～９９％、９７％～９８％、９７％～９９％、または９８％～９９％。このような活物質のうちの１つ以上は、次の個別濃度または合同濃度（例えば溶媒を用いない乾燥重量基準）で、電極に存在し得る：約５０％以上、５１％以上、５２％以上、５３％以上、５４％以上、５５％以上、５６％以上、５７％以上、５８％以上、５９％以上、６０％以上、６１％以上、６２％以上、６３％以上、６４％以上、６５％以上、６６％以上、６７％以上、６８％以上、６９％以上、７０％以上、７０．５％以上、７１％以上、７１．５％以上、７２％以上、７２．５％以上、７３％以上、７３．５％以上、７４％以上、７４．５％以上、７５％以上、７５．５％以上、７６％以上、７６．５％以上、７７％以上、７７．５％以上、７８％以上、７８．５％以上、７９％以上、７９．５％以上、８０％以上、８０．５％以上、８１％以上、８１．５％以上、８２％以上、８２．５％以上、８３％以上、８３．５％以上、８４％以上、８４．５％以上、８５％以上、８５．５％以上、８６％以上、８６．５％以上、８７％以上、８７．５％以上、８８％以上、８８．５％以上、８９％以上、８９．５％以上、９０％以上、９０．５％以上、９１％以上、９１．５％以上、９２％以上、９２．５％以上、９３％以上、９３．５％以上、９４％以上、９４．５％以上、９５％以上、９５．５％以上、９６％以上、９６．５％以上、９７％以上、９７．５％以上、９８％以上、９８．５％以上、９９％以上、または９９．５％以上。さらに、または代わりに、このような活物質のうちの１つ以上は、次の個別濃度または合同濃度（例えば溶媒を用いない乾燥重量基準）で、電極に存在し得る：約９９．５％以下、９９％以下、９８．５％以下、９８％以下、９７．５％以下、９７％以下、９６．５％以下、９６％以下、９５．５％以下、９５％以下、９４．５％以下、９４％以下、９３．５％以下、９３％以下、９２．５％以下、９２％以下、９１．５％以下、９１％以下、９０．５％以下、９０％以下、８９．５％以下、８９％以下、８８．５％以下、８８％以下、８７．５％以下、８７％以下、８６．５％以下、８６％以下、８５．５％以下、８５％以下、８４．５％以下、８４％以下、８３．５％以下、８３％以下、８２．５％以下、８２％以下、８１．５％以下、８１％以下、８０．５％以下、８０％以下、７９．５％以下、７９％以下、７８．５％以下、７８％以下、７７．５％以下、７７％以下、７６．５％以下、７６％以下、７５．５％以下、７５％以下、７４．５％以下、７４％以下、７３．５％以下、７３％以下、７２．５％以下、７２％以下、７１．５％以下、７１％以下、７０．５％以下、７０％以下、６９％以下、６８％以下、６７％以下、６６％以下、６５％以下、６４％以下、６３％以下、６２％以下、６１％以下、６０％以下、５９％以下、５８％以下、５７％以下、５６％以下、５５％以下、５４％以下、５３％以下、５２％以下、５１％以下、または５０％以下。このような活物質のうちの１つ以上は、１つ以上の他の材料（例えば本明細書で説明される１つ以上の他の電極材料及びそれらの濃度）と併せて、このような濃度で電極に存在し得る。
前述の活物質は、例えば粒子の１０％が約１１μｍ、１０μｍ、９μｍ、８μｍ、７μｍ、６μｍ、５μｍ、または４μｍより小さくなるような粒径分布を有し得る。活物質は、このような粒径分布を、例えば粒子の５０％が約１６μｍ、１５μｍ、１４μｍ、１３μｍ、１２μｍ、１１μｍ、１０μｍ、または９μｍより小さい粒径分布と併せて有し得る。活物質は、このような粒径分布を、例えば粒子の９０％が約３１μｍ、３０μｍ、２９μｍ、２８μｍ、２７μｍ、２６μｍ、２５μｍ、２４μｍ、２３μｍ、２２μｍ、２１μｍ、２０μｍ、１９μｍ、１８μｍ、１７μｍ、１６μｍ、１５μｍ、または１４μｍより小さい粒径分布と併せて有し得る。一実施形態において、活物質は、粒子の１０％が約６．８μｍより小さく、粒子の５０％が約１１．６μｍより小さく、粒子の９０％が約１９．３μｍより小さい特徴を有する粒径分布を有し得る。活物質は、所与のタップ密度を有し得る（例えば約１．５グラム／立方センチメートル（ｇ／ｃｍ３）以下、１．４ｇ／ｃｍ３以下、１．３ｇ／ｃｍ３以下、１．２ｇ／ｃｍ３以下、１．１ｇ／ｃｍ３以下、１ｇ／ｃｍ３以下、０．９ｇ／ｃｍ３以下、０．８ｇ／ｃｍ３以下、０．７ｇ／ｃｍ３以下、０．６ｇ／ｃｍ３以下、または０．５ｇ／ｃｍ３以下のタップ密度）。一実施形態において、活物質は、約０．９９ｇ／ｃｍ３以下のタップ密度を有し得る。活物質は、所与の比表面積を有し得る（例えば約１ｍ２／ｇ以上、１．５ｍ２／ｇ以上、２ｍ２／ｇ以上、２．５ｍ２／ｇ以上、３ｍ２／ｇ以上、３．５ｍ２／ｇ以上、４ｍ２／ｇ以上、４．５ｍ２／ｇ以上、５ｍ２／ｇ以上、５．５ｍ２／ｇ以上、６ｍ２／ｇ以上、６．５ｍ２／ｇ以上、または７ｍ２／ｇ以上）。一実施形態において、活物質は、少なくとも約３．８ｍ２／ｇの比表面積を有し得る。活物質は、所与の第１の容量または第１の放電容量を有し得る。活物質は、少なくとも約３２０ｍＡｈ／ｇ、３２５ｍＡｈ／ｇ、３３０ｍＡｈ／ｇ、３３５ｍＡｈ／ｇ、３４０ｍＡｈ／ｇ、３４５ｍＡｈ／ｇ、３５０ｍＡｈ／ｇ、３５１ｍＡｈ／ｇ、３５２ｍＡｈ／ｇ、３５３ｍＡｈ／ｇ、３５４ｍＡｈ／ｇ、３５５ｍＡｈ／ｇ、３５６ｍＡｈ／ｇ、３５７ｍＡｈ／ｇ、３５８ｍＡｈ／ｇ、３５９ｍＡｈ／ｇ、３６０ｍＡｈ／ｇ、３６１ｍＡｈ／ｇ、３６２ｍＡｈ／ｇ、３６３ｍＡｈ／ｇ、３６４ｍＡｈ／ｇ、３６５ｍＡｈ／ｇ、３６６ｍＡｈ／ｇ、３６７ｍＡｈ／ｇ、３６８ｍＡｈ／ｇ、３６９ｍＡｈ／ｇ、３７０ｍＡｈ／ｇ、３７１ｍＡｈ／ｇ、３７２ｍＡｈ／ｇ、３７３ｍＡｈ／ｇ、３７４ｍＡｈ／ｇ、３７５ｍＡｈ／ｇ、３７６ｍＡｈ／ｇ、３７７ｍＡｈ／ｇ、３７８ｍＡｈ／ｇ、３７９ｍＡｈ／ｇ、３８０ｍＡｈ／ｇ、３８５ｍＡｈ／ｇ、３９０ｍＡｈ／ｇ、３９５ｍＡｈ／ｇ、または４００ｍＡｈ／ｇの第１の容量または第１の放電容量を有し得る。一実施形態において、活物質は、少なくとも約３６４．９ｍＡｈ／ｇの第１の容量を有し得る。活物質は、所与の効率または第１の放電効率を有し得る。活物質は、少なくとも約８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９１．５％、９２％、９２．５％、９３％、９３．５％、９４％、９４．５％、９５％、９５．５％、９６％、９６．５％、９７％、９７．５％、９８％、９８．５％、または９９％の効率または第１の放電効率を有し得る。一実施形態において、活物質は、少なくとも約９４．５％の効率を有し得る。活物質は、所与の濡れ性を有し得る（例えば少なくとも約８０秒（ｓ）、８２ｓ、８４ｓ、８６ｓ、８８ｓ、９０ｓ、９２ｓ、９４ｓ、９６ｓ、９８ｓ、１００ｓ、１０５ｓ、１１０ｓ、または１１５ｓの表面湿潤時間）。一実施形態において、活物質は、少なくとも約９２ｓの濡れ性を有し得る。活物質は、所与の粉末導電率を有し得る（例えば少なくとも約２５０ジーメンス／センチメートル（Ｓ／ｃｍ）、２５５Ｓ／ｃｍ、２６０Ｓ／ｃｍ、２６５Ｓ／ｃｍ、２７０Ｓ／ｃｍ、２７５Ｓ／ｃｍ、２８０Ｓ／ｃｍ、２８５Ｓ／ｃｍ、２９０Ｓ／ｃｍ、２９５Ｓ／ｃｍ、３００Ｓ／ｃｍ、３０５Ｓ／ｃｍ、３１０Ｓ／ｃｍ、３１５Ｓ／ｃｍ、３２０Ｓ／ｃｍ、３２５Ｓ／ｃｍ、３３０Ｓ／ｃｍ、３３５Ｓ／ｃｍ、３４０Ｓ／ｃｍ、３４５Ｓ／ｃｍ、３５０Ｓ／ｃｍ、３５５Ｓ／ｃｍ、３６０Ｓ／ｃｍ、３６５Ｓ／ｃｍ、または３７０Ｓ／ｃｍ）。一実施形態において、活物質は、少なくとも約３４０Ｓ／ｃｍの粉末導電率を有し得る。活物質は、所与の結晶方位を有し得る。活物質は、前述の粒径分布、タップ密度、比表面積、ペレット密度、第１の容量、効率、または第１の放電効率、濡れ性、粉末導電率、及び他の特性（例えば結晶方位）のうちの１つ以上の任意の組み合わせを有し得る。
電極（例えばＬＩＢの負極）は、導電性添加剤（複数可）を含み得る。導電性添加剤は、例えば、導電性炭素を含み得る。導電性添加剤の例としては、黒色炭素（例えばアセチレンブラック、ファーネスブラック、または他の炭素類）、気相成長炭素繊維、炭素ナノチューブ、またはこれらの任意の組み合わせが挙げられ得るが、これらに限定されない。このような導電性添加剤のうちの１つ以上は、次の個別濃度または合同濃度（例えば溶媒を用いない乾燥重量基準）で、電極に存在し得る：約０．１％～０．５％、０．１％～１％、０．１％～１．５％、０．１％～２％、０．１％～２．５％、０．１％～３％、０．１％～３．５％、０．１％～４％、０．１％～４．５％、０．１％～５％、０．１％～５．５％、０．１％～６％、０．１％～６．５％、０．１％～７％、０．１％～７．５％、０．１％～８％、０．１％～８．５％、０．１％～９％、０．１％～９．５％、０．１％～１０％、０．５％～１％、０．５％～１．５％、０．５％～２％、０．５％～２．５％、０．５％～３％、０．５％～３．５％、０．５％～４％、０．５％～４．５％、０．５％～５％、０．５％～５．５％、０．５％～６％、０．５％～６．５％、０．５％～７％、０．５％～７．５％、０．５％～８％、０．５％～８．５％、０．５％～９％、０．５％～９．５％、０．５％～１０％、１％～１．５％、１％～２％、１％～２．５％、１％～３％、１％～３．５％、１％～４％、１％～４．５％、１％～５％、１％～５．５％、１％～６％、１％～６．５％、１％～７％、１％～７．５％、１％～８％、１％～８．５％、１％～９％、１％～９．５％、１％～１０％、１．５％～２％、１．５％～２．５％、１．５％～３％、１．５％～３．５％、１．５％～４％、１．５％～４．５％、１．５％～５％、１．５％～５．５％、１．５％～６％、１．５％～６．５％、１．５％～７％、１．５％～７．５％、１．５％～８％、１．５％～８．５％、１．５％～９％、１．５％～９．５％、１．５％～１０％、２％～２．５％、２％～３％、２％～３．５％、２％～４％、２％～４．５％、２％～５％、２％～５．５％、２％～６％、２％～６．５％、２％～７％、２％～７．５％、２％～８％、２％～８．５％、２％～９％、２％～９．５％、２％～１０％、２．５％～３％、２．５％～３．５％、２．５％～４％、２．５％～４．５％、２．５％～５％、２．５％～５．５％、２．５％～６％、２．５％～６．５％、２．５％～７％、２．５％～７．５％、２．５％～８％、２．５％～８．５％、２．５％～９％、２．５％～９．５％、２．５％～１０％、３％～３．５％、３％～４％、３％～４．５％、３％～５％、３％～５．５％、３％～６％、３％～６．５％、３％～７％、３％～７．５％、３％～８％、３％～８．５％、３％～９％、３％～９．５％、３％～１０％、３．５％～４％、３．５％～４．５％、３．５％～５％、３．５％～５．５％、３．５％～６％、３．５％～６．５％、３．５％～７％、３．５％～７．５％、３．５％～８％、３．５％～８．５％、３．５％～９％、３．５％～９．５％、３．５％～１０％、４％～４．５％、４％～５％、４％～５．５％、４％～６％、４％～６．５％、４％～７％、４％～７．５％、４％～８％、４％～８．５％、４％～９％、４％～９．５％、４％～１０％、４．５％～５％、４．５％～５．５％、４．５％～６％、４．５％～６．５％、４．５％～７％、４．５％～７．５％、４．５％～８％、４．５％～８．５％、４．５％～９％、４．５％～９．５％、４．５％～１０％、５％～５．５％、５％～６％、５％～６．５％、５％～７％、５％～７．５％、５％～８％、５％～８．５％、５％～９％、５％～９．５％、５％～１０％、５．５％～６％、５．５％～６．５％、５．５％～７％、５．５％～７．５％、５．５％～８％、５．５％～８．５％、５．５％～９％、５．５％～９．５％、５．５％～１０％、６％～６．５％、６％～７％、６％～７．５％、６％～８％、６％～８．５％、６％～９％、６％～９．５％、６％～１０％、６．５％～７％、６．５％～７．５％、６．５％～８％、６．５％～８．５％、６．５％～９％、６．５％～９．５％、６．５％～１０％、７％～７．５％、７％～８％、７％～８．５％、７％～９％、７％～９．５％、７％～１０％、７．５％～８％、７．５％～８．５％、７．５％～９％、７．５％～９．５％、７．５％～１０％、８％～８．５％、８％～９％、８％～９．５％、８％～１０％、８．５％～９％、８．５％～９．５％、８．５％～１０％、９％～９．５％、９％～１０％、または９．５％～１０％。このような導電性添加剤のうちの１つ以上は、次の個別濃度または合同濃度（例えば溶媒を用いない乾燥重量基準）で、電極に存在し得る：約０．１％以上、０．５％以上、１％以上、１．５％以上、２％以上、２．５％以上、２．５％以上、３％以上、３．５％以上、４％以上、４．５％以上、５％以上、５．５％以上、６％以上、６．５％以上、７％以上、７．５％以上、８％以上、８．５％以上、９％以上、９．５％以上、または１０％以上。さらに、または代わりに、このような導電性添加剤のうちの１つ以上は、次の個別濃度または合同濃度（例えば溶媒を用いない乾燥重量基準）で、電極に存在し得る：約１０％以下、９．５％以下、９％以下、８．５％以下、８％以下、７．５％以下、７％以下、６．５％以下、６％以下、５．５％以下、５％以下、４．５％以下、４％以下、３．５％以下、３％以下、２．５％以下、２％以下、１．５％以下、１％以下、０．５％以下、または０．１％以下。このような導電性添加剤のうちの１つ以上は、１つ以上の他の材料（例えば本明細書で説明される１つ以上の他の電極材料及びそれらの濃度）と併せて、このような濃度で電極に存在し得る。
前述の導電性添加剤は、所与の導電率を有し得る。導電性添加剤は、少なくとも約５Ｓ／ｃｍ、６Ｓ／ｃｍ、７Ｓ／ｃｍ、８Ｓ／ｃｍ、９Ｓ／ｃｍ、１０Ｓ／ｃｍ、１５Ｓ／ｃｍ、２０Ｓ／ｃｍ、３０Ｓ／ｃｍ、３５Ｓ／ｃｍ、４０Ｓ／ｃｍ、４５Ｓ／ｃｍ、５０Ｓ／ｃｍ、５５Ｓ／ｃｍ、６０Ｓ／ｃｍ、または６５Ｓ／ｃｍの電気伝導率を有し得る。導電性添加剤は、粉末であり得る。いくつかの実施形態において、粉末は最初に圧縮され得る（例えば５０％または１００％圧縮）。導電性添加剤は、所与の表面積を有し得る。導電性添加剤は、少なくとも約１０ｍ２／ｇ、１５ｍ２／ｇ、２０ｍ２／ｇ、２５ｍ２／ｇ、３０ｍ２／ｇ、３５ｍ２／ｇ、４０ｍ２／ｇ、４５ｍ２／ｇ、５０ｍ２／ｇ、５５ｍ２／ｇ、６０ｍ２／ｇ、６５ｍ２／ｇ、または７０ｍ２／ｇの表面積（例えばＡＳＴＭ Ｄ３０３７－８９試験方法により測定される、例えばブルナウアー－エメット－テラー（ＢＥＴ）窒素表面積）を有し得る。導電性添加剤は、所与の密度を有し得る。導電性添加剤は、少なくとも約１００キログラム／立方メートル（ｋｇ／ｍ３）、１１０ｋｇ／ｍ３、１２０ｋｇ／ｍ３、１３０ｋｇ／ｍ３、１４０ｋｇ／ｍ３、１５０ｋｇ／ｍ３、１６０ｋｇ／ｍ３、１７０ｋｇ／ｍ３、１８０ｋｇ／ｍ３、２００ｋｇ／ｍ３、２１０ｋｇ／ｍ３、２２０ｋｇ／ｍ３、２３０ｋｇ／ｍ３、２４０ｋｇ／ｍ３、または２５０ｋｇ／ｍ３の密度（例えば好適な試験方法により測定される袋の中）を有し得る。
本開示の炭素系材料は、活物質として、導電性添加剤として、及び／またはバインダーとして、電極で使用され得る。特定の実施形態において、電極における本開示の炭素系材料の使用により、電極における活物質（複数可）の向上した利用が可能になり得る。例えば、従来のＬＩＢでは、電極の大部分は活性ではあり得ず、パーコレーション閾値に達することを可能にするためには、大量の導電性添加剤（例えば黒色炭素）が加えられる必要があり得る。一例では、リチウムイオンバッテリーの正極における（例えばＬＦＰにおける）黒色炭素のパーコレーション閾値は、約１０～１５ｗｔ％である。よって、パーコレーション閾値に達するために、大量の導電性添加剤（例えば約１０～１５ｗｔ％の黒色炭素）が電極に加えられる必要があり得、これにより、提供され得る活物質の量は減少する。閾値は、正極の活物質における粒子のサイズ及びアスペクト比に依存し得る（例えば金属酸化物は、約２ミクロン～１０ミクロンの直径を有する球状粒子を形成し得る）。黒色炭素（または他の導電性添加剤）の代わりに本開示の炭素系材料が使用される場合、パーコレーション閾値は大幅に低くなり得る（例えば少なくとも約２倍、３倍、４倍、５倍、またはそれ以上の倍数で）。パーコレーション閾値のこのような低減は、炭素系材料が単独で、または１つ以上の他の導電性添加剤と併せて（例えば炭素系材料が取って代わる導電性添加剤のうちのいくつかと併せて）使用される場合に、もたらされ得る。本開示の炭素系材料は、他の導電性添加剤を完全に置き換えるために使用され得る。このような場合、パーコレーション閾値は存在してもしなくてもよい。本開示の炭素系材料を含まない、実質的に同じ導電率（例えば電気伝導率）を有する電極と比較した場合に、本開示の炭素系材料の使用（単独で、または１つ以上の他の導電性添加剤と併せて）は、活物質が、少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、または２５％（例えば重量基準）多く電極に包含されることを可能にし得る。本明細書で説明される炭素系網状組織による性能の向上は、その組成、形態、及び／または分布に起因し得る。例えば、炭素系材料は、単位重量あたり、より高い導電率を有し得る。炭素系材料は、単位重量あたり、より高い導電率を有し、バインダーとして機能し得る。いくつかの実施形態において、本明細書の他の箇所で説明されるように、本明細書で説明される炭素系材料は、ＰＣＳを形成し得る。本開示の炭素系材料内の炭素は、多孔質網状組織を形成し得る。本開示の炭素系材料の少なくとも一部は、非ｓｐ２炭素を含み得る。
本開示の炭素系材料（例えばＰＣＳ）は、次の濃度（例えば溶媒を用いない乾燥重量基準）で、電極（例えばＬＩＢの正極）に存在し得る：約０．０１％～０．０５％、０．０１％～０．１％、０．０１％～０．５％、０．０１％～１％、０．０１％～２％、０．０１％～３％、０．０１％～４％、０．０１％～５％、０．０１％～６％、０．０１％～７％、０．０１％～８％、０．０１％～９％、０．０１％～１０％、０．０１％～１１％、０．０１％～１２％、０．０１％～１３％、０．０１％～１４％、０．０１％～１５％、０．０１％～１６％、０．０１％～１７％、０．０１％～１８％、０．０１％～１９％、０．０１％～２０％、０．０１％～２５％、０．０１％～３０％、０．０１％～３５％、０．０１％～４０％、０．０５％～０．１％、０．０５％～０．５％、０．０５％～１％、０．０５％～２％、０．０５％～３％、０．０５％～４％、０．０５％～５％、０．０５％～６％、０．０５％～７％、０．０５％～８％、０．０５％～９％、０．０５％～１０％、０．０５％～１１％、０．０５％～１２％、０．０５％～１３％、０．０５％～１４％、０．０５％～１５％、０．０５％～１６％、０．０５％～１７％、０．０５％～１８％、０．０５％～１９％、０．０５％～２０％、０．０５％～２５％、０．０５％～３０％、０．０５％～３５％、０．０５％～４０％、０．１％～０．５％、０．１％～１％、０．１％～２％、０．１％～３％、０．１％～４％、０．１％～５％、０．１％～６％、０．１％～７％、０．１％～８％、０．１％～９％、０．１％～１０％、０．１％～１１％、０．１％～１２％、０．１％～１３％、０．１％～１４％、０．１％～１５％、０．１％～１６％、０．１％～１７％、０．１％～１８％、０．１％～１９％、０．１％～２０％、０．１％～２５％、０．１％～３０％、０．１％～３５％、０．１％～４０％、０．５％～１％、０．５％～２％、０．５％～３％、０．５％～４％、０．５％～５％、０．５％～６％、０．５％～７％、０．５％～８％、０．５％～９％、０．５％～１０％、０．５％～１１％、０．５％～１２％、０．５％～１３％、０．５％～１４％、０．５％～１５％、０．５％～１６％、０．５％～１７％、０．５％～１８％、０．５％～１９％、０．５％～２０％、０．５％～２５％、０．５％～３０％、０．５％～３５％、０．５％～４０％、１％～２％、１％～３％、１％～４％、１％～５％、１％～６％、１％～７％、１％～８％、１％～９％、１％～１０％、１％～１１％、１％～１２％、１％～１３％、１％～１４％、１％～１５％、１％～１６％、１％～１７％、１％～１８％、１％～１９％、１％～２０％、１％～２５％、１％～３０％、１％～３５％、１％～４０％、２％～３％、２％～４％、２％～５％、２％～６％、２％～７％、２％～８％、２％～９％、２％～１０％、２％～１１％、２％～１２％、２％～１３％、２％～１４％、２％～１５％、２％～１６％、２％～１７％、２％～１８％、２％～１９％、２％～２０％、２％～２５％、２％～３０％、２％～３５％、２％～４０％、３％～４％、３％～５％、３％～６％、３％～７％、３％～８％、３％～９％、３％～１０％、３％～１１％、３％～１２％、３％～１３％、３％～１４％、３％～１５％、３％～１６％、３％～１７％、３％～１８％、３％～１９％、３％～２０％、３％～２５％、３％～３０％、３％～３５％、３％～４０％、４％～５％、４％～６％、４％～７％、４％～８％、４％～９％、４％～１０％、４％～１１％、４％～１２％、４％～１３％、４％～１４％、４％～１５％、４％～１６％、４％～１７％、４％～１８％、４％～１９％、４％～２０％、４％～２５％、４％～３０％、４％～３５％、４％～４０％、５％～６％、５％～７％、５％～８％、５％～９％、５％～１０％、５％～１１％、５％～１２％、５％～１３％、５％～１４％、５％～１５％、５％～１６％、５％～１７％、５％～１８％、５％～１９％、５％～２０％、５％～２５％、５％～３０％、５％～３５％、５％～４０％、６％～７％、６％～８％、６％～９％、６％～１０％、６％～１１％、６％～１２％、６％～１３％、６％～１４％、６％～１５％、６％～１６％、６％～１７％、６％～１８％、６％～１９％、６％～２０％、６％～２５％、６％～３０％、６％～３５％、６％～４０％、７％～８％、７％～９％、７％～１０％、７％～１１％、７％～１２％、７％～１３％、７％～１４％、７％～１５％、７％～１６％、７％～１７％、７％～１８％、７％～１９％、７％～２０％、７％～２５％、７％～３０％、７％～３５％、７％～４０％、８％～９％、８％～１０％、８％～１１％、８％～１２％、８％～１３％、８％～１４％、８％～１５％、８％～１６％、８％～１７％、８％～１８％、８％～１９％、８％～２０％、８％～２５％、８％～３０％、８％～３５％、８％～４０％、９％～１０％、９％～１１％、９％～１２％、９％～１３％、９％～１４％、９％～１５％、９％～１６％、９％～１７％、９％～１８％、９％～１９％、９％～２０％、９％～２５％、９％～３０％、９％～３５％、９％～４０％、１０％～１１％、１０％～１２％、１０％～１３％、１０％～１４％、１０％～１５％、１０％～１６％、１０％～１７％、１０％～１８％、１０％～１９％、１０％～２０％、１０％～２５％、１０％～３０％、１０％～３５％、１０％～４０％、１１％～１２％、１１％～１３％、１１％～１４％、１１％～１５％、１１％～１６％、１１％～１７％、１１％～１８％、１１％～１９％、１１％～２０％、１１％～２５％、１１％～３０％、１１％～３５％、１１％～４０％、１２％～１３％、１２％～１４％、１２％～１５％、１２％～１６％、１２％～１７％、１２％～１８％、１２％～１９％、１２％～２０％、１２％～２５％、１２％～３０％、１２％～３５％、１２％～４０％、１３％～１４％、１３％～１５％、１３％～１６％、１３％～１７％、１３％～１８％、１３％～１９％、１３％～２０％、１３％～２５％、１３％～３０％、１３％～３５％、１３％～４０％、１４％～１５％、１４％～１６％、１４％～１７％、１４％～１８％、１４％～１９％、１４％～２０％、１４％～２５％、１４％～３０％、１４％～３５％、１４％～４０％、１５％～１６％、１５％～１７％、１５％～１８％、１５％～１９％、１５％～２０％、１５％～２５％、１５％～３０％、１５％～３５％、１５％～４０％、１６％～１７％、１６％～１８％、１６％～１９％、１６％～２０％、１６％～２５％、１６％～３０％、１６％～３５％、１６％～４０％、１７％～１８％、１７％～１９％、１７％～２０％、１７％～２５％、１７％～３０％、１７％～３５％、１７％～４０％、１８％～１９％、１８％～２０％、１８％～２５％、１８％～３０％、１８％～３５％、１８％～４０％、１９％～２０％、１９％～２５％、１９％～３０％、１９％～３５％、１９％～４０％、２０％～２５％、２０％～３０％、２０％～３５％、２０％～４０％、２５％～３０％、２５％～３５％、２５％～４０％、３０％～３５％、３０％～４０％、または３５％～４０％。炭素系材料は、次の濃度（例えば溶媒を用いない乾燥重量基準）で、電極に存在し得る：約０．０１％以上、０．０５％以上、０．１％以上、０．５％以上、１％以上、１．５％以上、２％以上、２．５％以上、３％以上、３．５％以上、４％以上、４．５％以上、５％以上、５．５％以上、６％以上、６．５％以上、７％以上、７．５％以上、８％以上、８．５％以上、９％以上、９．５％以上、１０％以上、１０．５％以上、１１％以上、１１．５％以上、１２％以上、１２．５％以上、１３％以上、１３．５％以上、１４％以上、１４．５％以上、１５％以上、１５．５％以上、１６％以上、１６．５％以上、１７％以上、１７．５％以上、１８％以上、１８．５％以上、１９％以上、１９．５％以上、２０％以上、２１％以上、２２％以上、２３％以上、２４％以上、２５％以上、２６％以上、２７％以上、２８％以上、２９％以上、３０％以上、３１％以上、３２％以上、３３％以上、３４％以上、３５％以上、３６％以上、３７％以上、３８％以上、３９％以上、または４０％以上。さらに、または代わりに、炭素系材料は、次の濃度（例えば溶媒を用いない乾燥重量基準）で、電極に存在し得る：約４０％以下、３９％以下、３８％以下、３７％以下、３６％以下、３５％以下、３４％以下、３３％以下、３２％以下、３１％以下、３０％以下、２９％以下、２８％以下、２７％以下、２６％以下、２５％以下、２４％以下、２３％以下、２２％以下、２１％以下、２０％以下、１９．５％以下、１９％以下、１８．５％以下、１８％以下、１７．５％以下、１７％以下、１６．５％以下、１６％以下、１５．５％以下、１５％以下、１４．５％以下、１４％以下、１３．５％以下、１３％以下、１２．５％以下、１２％以下、１１．５％以下、１１％以下、１０．５％以下、１０％以下、９．５％以下、９％以下、８．５％以下、８％以下、７．５％以下、７％以下、６．５％以下、６％以下、５．５％以下、５％以下、４．５％以下、４％以下、３．５％以下、３％以下、２．５％以下、２％以下、１．５％以下、１％以下、０．５％以下、０．１％以下、０．０５％以下、または０．０１％以下。炭素系材料は、１つ以上の他の材料（例えば本明細書で説明される１つ以上の他の電極材料及びそれらの濃度）と併せて、このような濃度で電極に存在し得る。
特定の実施形態において、本開示の炭素系材料（例えばＰＣＳ）は、次の濃度（例えば重量基準）で、電極（例えばスーパーキャパシタの電極）に存在し得る：約０．０１％以上、０．０５％以上、０．１％以上、０．５％以上、１％以上、１．５％以上、２％以上、２．５％以上、３％以上、３．５％以上、４％以上、４．５％以上、５％以上、５．５％以上、６％以上、６．５％以上、７％以上、７．５％以上、８％以上、８．５％以上、９％以上、９．５％以上、１０％以上、１０．５％以上、１１％以上、１１．５％以上、１２％以上、１２．５％以上、１３％以上、１３．５％以上、１４％以上、１４．５％以上、１５％以上、１５．５％以上、１６％以上、１６．５％以上、１７％以上、１７．５％以上、１８％以上、１８．５％以上、１９％以上、１９．５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５％以上、９０％以上、または９５％以上。
エネルギー蓄積デバイスの形成方法
本開示のエネルギー蓄積デバイスは、電極、セパレータ（複数可）、電解質、及び包装形態を含み得る。このような構成要素は、異なる方法で、製造され、組み立てられ得る。特定の実施形態では、個々の構成要素が製造され、後で組み立てられ得る。いくつかの実施形態において、構成要素は、巻き込みまたは回転により組み立てられ得る。（例えば図９及び図２０を参照）。例えば、バッテリーセルを作る方法は、セパレータの第１のシートを用意することと、セパレータの第１のシート上に正極のシート（例えば本開示の炭素系材料を含む）を配置することと、正極のシート上にセパレータの第２のシートを配置することと、セパレータの第２のシート上に負極のシート（例えばグラファイトを含む）を配置することと、シートを回転させてバッテリーセル（巻込型セル）を形成することとを含み得る。いくつかの実施形態において、構成要素は、積層することにより組み立てられ得る（例えば図１８及び図１９参照）。
本開示のエネルギー蓄積デバイスは、電極、セパレータ（複数可）、電解質、及び包装形態を含み得る。このような構成要素は、異なる方法で、製造され、組み立てられ得る。特定の実施形態では、個々の構成要素が製造され、後で組み立てられ得る。いくつかの実施形態において、構成要素は、巻き込みまたは回転により組み立てられ得る。（例えば図９及び図２０を参照）。例えば、バッテリーセルを作る方法は、セパレータの第１のシートを用意することと、セパレータの第１のシート上に正極のシート（例えば本開示の炭素系材料を含む）を配置することと、正極のシート上にセパレータの第２のシートを配置することと、セパレータの第２のシート上に負極のシート（例えばグラファイトを含む）を配置することと、シートを回転させてバッテリーセル（巻込型セル）を形成することとを含み得る。いくつかの実施形態において、構成要素は、積層することにより組み立てられ得る（例えば図１８及び図１９参照）。
図２は、本開示の炭素系材料を含むバッテリーの処方を得て処理を行うプロセスの一例を概略的に示す。処方は、電極混合物（例えばカソード混合物）の少なくとも一部を含み得る。特定の実施形態において、処方は、電極混合物（例えばカソード混合物全体）の全成分を含み得る。特定の実施形態において、処方は、スラリーであり得る、またはスラリーを形成し得る。プロセスは、バインダー２０１及び溶媒２０２を用意することを含み得る。バインダー２０１と溶媒２０２は、反応器２０３内で化合され得る。反応器２０３は、所与の温度（例えば少なくとも約９０℃）に加熱され得る。プロセスは、リチウム化金属化合物（例えばリチウム化金属酸化物またはリン酸塩）２０４と、炭素系材料（例えばＰＣＳ）２０５とをもたらすことを含み得る。混合器２０６は、反応器２０３から材料の少なくとも一部（例えば加熱されたバインダー及び加熱され溶媒）と、リチウム化金属化合物（例えばリチウム化金属酸化物またはリン酸塩）２０４と、炭素系材料（例えばＰＣＳ）２０５とを受け取り得る。混合器２０６は、スラリー２０７（例えば混合器内の成分の混合物を含む）を産出し得る。スラリー２０７は、ロールコーティング及び乾燥２０８、その後ロールプレス２１０により、処理され得る。次に、プロセスは、切断２１１と、金属タブの適用２１２を含み得る。プロセスはさらに、巻き込み２１３、続いてネッキング２１４を含み得る。プロセスはさらに、電解質の追加２１５を含み得る。最後に、プロセスは、セルクリンピング２１６を含み得る。
あるいは、いくつかの実施形態において、バインダー２０１、溶媒２０２、リチウム化金属化合物２０４、炭素系材料２０５、及び／または任意の他の電極成分のうちの少なくとも一部は、混ぜ合わされてもよい。例えば、これらの成分またはこれらの成分の部分集合は、全て混合器２０６（例えば加熱され得る）に直接供給されてもよい。
図２５は、ロールコーティングの例示的な装置を実例として示し、スロットダイ２５０１は、フィルム２５０３がローラー２５０４の上を通る時に、スラリー２５０２をフィルム２５０３上に積み重ねる。
図３～７は、バッテリー電極（複数可）の処理の例を示す。このような処理は、１つ以上のプロセス（処理）ステップ（例えば図２のステップ２０８）を含み得る。プロセス（処理）は、図３に示されるような大規模なロールツーロール処理を用いて、スラリー（例えば、炭素系材料、例を挙げるとＰＣＳを含むスラリー）で基材をコーティングすることを含み得る。基材（例えば導電性の場合）は、電極集電体として機能し得る。いくつかの実施形態において、プロセス（処理）は、アルミニウムホイルを基材として使用することを含み得る。アルミニウムホイルは、集電体を形成し得る。
いくつかの実施形態において、活物質は、約２０％～約７５％の濃度でスラリー中に存在する。いくつかの実施形態において、活物質は、少なくとも約２０％の濃度でスラリー中に存在する。いくつかの実施形態において、活物質は、最大約７５％の濃度でスラリー中に存在する。いくつかの実施形態において、活物質は、次の濃度でスラリー中に存在する：約２０％～約２５％、約２０％～約３０％、約２０％～約３５％、約２０％～約４０％、約２０％～約４５％、約２０％～約５０％、約２０％～約５５％、約２０％～約６０％、約２０％～約６５％、約２０％～約７０％、約２０％～約７５％、約２５％～約３０％、約２５％～約３５％、約２５％～約４０％、約２５％～約４５％、約２５％～約５０％、約２５％～約５５％、約２５％～約６０％、約２５％～約６５％、約２５％～約７０％、約２５％～約７５％、約３０％～約３５％、約３０％～約４０％、約３０％～約４５％、約３０％～約５０％、約３０％～約５５％、約３０％～約６０％、約３０％～約６５％、約３０％～約７０％、約３０％～約７５％、約３５％～約４０％、約３５％～約４５％、約３５％～約５０％、約３５％～約５５％、約３５％～約６０％、約３５％～約６５％、約３５％～約７０％、約３５％～約７５％、約４０％～約４５％、約４０％～約５０％、約４０％～約５５％、約４０％～約６０％、約４０％～約６５％、約４０％～約７０％、約４０％～約７５％、約４５％～約５０％、約４５％～約５５％、約４５％～約６０％、約４５％～約６５％、約４５％～約７０％、約４５％～約７５％、約５０％～約５５％、約５０％～約６０％、約５０％～約６５％、約５０％～約７０％、約５０％～約７５％、約５５％～約６０％、約５５％～約６５％、約５５％～約７０％、約５５％～約７５％、約６０％～約６５％、約６０％～約７０％、約６０％～約７５％、約６５％～約７０％、約６５％～約７５％、または約７０％～約７５％。いくつかの実施形態において、活物質は、約２０％、約２５％、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％、または約７５％の濃度でスラリー中に存在する。
いくつかの実施形態において、バインダーは、約０．２％～約１０％の濃度でスラリー中に存在する。いくつかの実施形態において、バインダーは、少なくとも約０．２％の濃度でスラリー中に存在する。いくつかの実施形態において、バインダーは、最大約１０％の濃度でスラリー中に存在する。いくつかの実施形態において、バインダーは、次の濃度でスラリー中に存在する：約０．２％～約０．５％、約０．２％～約０．７５％、約０．２％～約１％、約０．２％～約２％、約０．２％～約３％、約０．２％～約４％、約０．２％～約５％、約０．２％～約６％、約０．２％～約７％、約０．２％～約８％、約０．２％～約１０％、約０．５％～約０．７５％、約０．５％～約１％、約０．５％～約２％、約０．５％～約３％、約０．５％～約４％、約０．５％～約５％、約０．５％～約６％、約０．５％～約７％、約０．５％～約８％、約０．５％～約１０％、約０．７５％～約１％、約０．７５％～約２％、約０．７５％～約３％、約０．７５％～約４％、約０．７５％～約５％、約０．７５％～約６％、約０．７５％～約７％、約０．７５％～約８％、約０．７５％～約１０％、約１％～約２％、約１％～約３％、約１％～約４％、約１％～約５％、約１％～約６％、約１％～約７％、約１％～約８％、約１％～約１０％、約２％～約３％、約２％～約４％、約２％～約５％、約２％～約６％、約２％～約７％、約２％～約８％、約２％～約１０％、約３％～約４％、約３％～約５％、約３％～約６％、約３％～約７％、約３％～約８％、約３％～約１０％、約４％～約５％、約４％～約６％、約４％～約７％、約４％～約８％、約４％～約１０％、約５％～約６％、約５％～約７％、約５％～約８％、約５％～約１０％、約６％～約７％、約６％～約８％、約６％～約１０％、約７％～約８％、約７％～約１０％、または約８％～約１０％。いくつかの実施形態において、バインダーは、約０．２％、約０．５％、約０．７５％、約１％、約２％、約３％、約４％、約５％、約６％、約７％、約８％、または約１０％の濃度でスラリー中に存在する。
いくつかの実施形態において、溶媒は、約５％～約８０％の濃度でスラリー中に存在する。いくつかの実施形態において、溶媒は、少なくとも約５％の濃度でスラリー中に存在する。いくつかの実施形態において、溶媒は、最大約８０％の濃度でスラリー中に存在する。いくつかの実施形態において、溶媒は、次の濃度でスラリー中に存在する：約５％～約１０％、約５％～約１５％、約５％～約２０％、約５％～約２５％、約５％～約３０％、約５％～約３５％、約５％～約４０％、約５％～約５０％、約５％～約６０％、約５％～約７０％、約５％～約８０％、約１０％～約１５％、約１０％～約２０％、約１０％～約２５％、約１０％～約３０％、約１０％～約３５％、約１０％～約４０％、約１０％～約５０％、約１０％～約６０％、約１０％～約７０％、約１０％～約８０％、約１５％～約２０％、約１５％～約２５％、約１５％～約３０％、約１５％～約３５％、約１５％～約４０％、約１５％～約５０％、約１５％～約６０％、約１５％～約７０％、約１５％～約８０％、約２０％～約２５％、約２０％～約３０％、約２０％～約３５％、約２０％～約４０％、約２０％～約５０％、約２０％～約６０％、約２０％～約７０％、約２０％～約８０％、約２５％～約３０％、約２５％～約３５％、約２５％～約４０％、約２５％～約５０％、約２５％～約６０％、約２５％～約７０％、約２５％～約８０％、約３０％～約３５％、約３０％～約４０％、約３０％～約５０％、約３０％～約６０％、約３０％～約７０％、約３０％～約８０％、約３５％～約４０％、約３５％～約５０％、約３５％～約６０％、約３５％～約７０％、約３５％～約８０％、約４０％～約５０％、約４０％～約６０％、約４０％～約７０％、約４０％～約８０％、約５０％～約６０％、約５０％～約７０％、約５０％～約８０％、約６０％～約７０％、約６０％～約８０％、または約７０％～約８０％。いくつかの実施形態において、溶媒は、約５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、約３５％、約４０％、約５０％、約６０％、約７０％、または約８０％の濃度でスラリー中に存在する。
プロセス（処理）は、図４に示されるように、スラリー（例えば処方のスラリー）をコーティングするために、巻かれたアルミニウムホイルを展開することから始まり得る。図５は、アルミニウムホイル上にスラリーがコーティングされている様子の拡大図の一例を示す（スラリーは黒色である）。コーティングされたスラリーは、フィルムを形成し得る。プロセス（処理）は、コーティングされたフィルムを乾燥することを含み得る。図６は、インライン加熱オーブンを用いて１２０℃で乾燥した後の電極のコーティングされたフィルム（例えば、炭素系材料、例を挙げるとＰＣＳを含むフィルム）の一例を示す。プロセス（処理）は、アルミニウムホイルをコーティング完了後に巻き戻すことを含み得る。図７は、アルミニウムホイルを、炭素系材料（例えばＰＣＳ）でコーティングした後に巻き戻す一例を示す。
バッテリー（例えばＬＦＰベースのセル）の製造プロセスは、図１０に示される通りであり得る。正極（放電中のカソード）は、ＰＣＳ／ＬＦＰを含むカソード材料１００１で調製され得る。カソード材料１００１の混合１００２に続いて、アルミニウムホイル１００３上にコーティング及び乾燥１００４が行われ得る。コーティングされたホイルに対し、切断１００５及びロールプレス１００６の処理が行われ得る。負極（放電中のアノード）は、グラファイトを含むアノード材料１０１１で調製され得る。アノード材料１０１１の混合１０１２に続いて、銅ホイル１０１３上にコーティング及び乾燥１０１４が行われ得る。コーティングされたホイルに対し、切断１０１５及びロールプレス１０１６の処理が行われ得る。
その後、セパレータ１０２１が、正極及び負極と統合され得る（例えばこれらの間に配置され得る）。次に、プロセスは、正極、負極、及びセパレータの巻き込み１０２２を含み得る。巻かれたロールは、缶１０２４内に配置され、続いて巻き込み及びネッキング１０２３が行われ得る。次に、真空乾燥１０３２が行われ、続いて電解質１０３４の充填１０３３が行われ得る。上部缶１０３５を用いて、密封１０３６が行われ得る。ステップ１０３２、１０３３、及び１０３６は、乾燥室１０３１にて行われ得る。いくつかの実施形態において、電解質１０３４及び上部缶１０３５は、乾燥室環境で準備または保管され得る。最後に、バッテリーは、ラベル貼付け及び試験１０４１に送られ得る。
バッテリー（例えばＮＣＡベースのセル）の製造プロセスは、図１４に示される通りであり得る。正極（放電中のカソード）は、ＰＣＳ／ＮＣＡを含むカソード材料１４０１で調製され得る。正極材料の混合１４０２に続いて、アルミニウムホイル１４０３上にコーティング及び乾燥１４０４が行われ得る。コーティングされたホイルに対し、切断１４０５及びロールプレス１４０６の処理が行われ得る。負極（放電中のアノード）は、グラファイトを含むアノード材料１４１１で調製され得る。アノード材料１４１１の混合１４１２に続いて、銅ホイル１４１３上にコーティング及び乾燥１４１４が行われ得る。コーティングされたホイルに対し、切断１４１５及びロールプレス１４１６の処理が行われ得る。
その後、セパレータ１４２１が、正極及び負極と統合され得る（例えばこれらの間に配置され得る）。次に、プロセスは、正極、負極、及びセパレータの巻き込み１４２２を含み得る。巻かれたロールは、缶１４２４内に配置され、続いて巻き込み及びネッキング１４２３が行われ得る。次に、真空乾燥１４３２が行われ、続いて電解質１４３４の充填１４３３が行われ得る。上部缶１４３５を用いて、密封１４３６が行われ得る。ステップ１４３２、１４３３、及び１４３６は、乾燥室１４３１にて行われ得る。いくつかの実施形態において、電解質１４３４及び上部缶１４３５は、乾燥室環境で準備または保管され得る。最後に、バッテリーは、ラベル貼付け及び試験１４４１に送られ得る。
いくつかの実施形態において、バッテリー（例えばＮＭＣベースセル）の組み立てプロセスは、図１８～２０に示される通りであり得る。プロセスは、積層（図１８～１９）、及び／または巻き込みもしくは回転（図２０）を含み得る。例えば、バッテリーは、積層または巻き込みにより組み立てられ得る。
図１８は、セル（例えばＮＭＣベースのセル）の積層の鳥瞰図である。組み立ては、冶具１８０７上で行われ得る。組み立ては、基材１８００（例えば木質基材）上で行われ得る。金属棒１８０１は、アルミニウムホイル集電体１８０３を有する正極１８０２と、セパレータ１８０４と、銅ホイル集電体１８０６を有する負極１８０５との組み立てを保持し得る。正極１８０２及びアルミニウムホイル集電体１８０３は、本明細書の他の箇所で（例えば図２～７、図１０、及び図１４に関連して）説明されるように形成され得る（少なくとも部分的に）。負極１８０５及び銅ホイル集電体１８０６は、本明細書の他の箇所で（例えば図２～７、図１０、及び図１４に関連して）説明されるように形成され得る（少なくとも部分的に）。
図１９は、セル（例えばＮＭＣベースのセル）の積層の断面図である。組み立ては、冶具１９０７上で行われ得る。組み立ては、基材１９００（例えば木質基材）上で行われ得る。セパレータ１９０１が最初に敷かれ、これによりセパレータの第１の層が作られ得る。セパレータは、図１９に示されるように巻きが展開され、冶具により適切な位置に保持され得る。正極（例えば正極集電体として機能するアルミニウムホイルを備える、またはこれに接合された正極）１９０２は、セパレータの第１の層１９０１の上に配置され得る（図左）。次に、セパレータは正極１９０２の上に折り重ねられて、セパレータの第２の層が作られ得、負極（例えば負極集電体として機能する銅ホイルを備える、またはこれに接合された負極）１９１２は、セパレータの第２の層１９１１の上に配置され得る（図右）。負極及び正極（例えば集電体を含む）は、本明細書の他の箇所で（例えば図２～７、図１０、及び図１４に関連して）説明されるように形成され得る（少なくとも部分的に）。
図２０は、セル（例えばＮＭＣベースのセル）の巻き込みの一例である。セパレータの第１のシート２００１と、正極２００２と、セパレータの第２のシート２００３と、負極２００４とを含む積層シートは、軸２０００に沿って回転され、セルが形成され得る。負極及び正極（例えば集電体を含む）は、本明細書の他の箇所で（例えば図２～７、図１０、及び図１４に関連して）説明されるように形成され得る（少なくとも部分的に）。
図２の製造プロセスの１つ以上のステップ、及び／または図３～７の処理ステップのうちの１つ以上は、図１１、図１５、及び図２１に示されるような最終製品（バッテリー）を生産するために使用され得る。
エネルギー蓄積デバイスの性能
市販されているエネルギー蓄積デバイスは、約１０００ｍＡｈの電荷蓄積容量、１キログラムあたり５００～１５００ワット（Ｗ／ｋｇ）の電力密度、及び５００サイクルのサイクル安定性を提供し得る。しかしながら、これらの数値をさらに向上させるためには、当技術の幅広い採用、特に、電気自動車及び電力網規模のエネルギー蓄積などの大規模な適用が必要である（例えば電気自動車の価格を引き下げ、清潔で緑豊かな環境に貢献する）。
市販されているエネルギー蓄積デバイスは、約１０００ｍＡｈの電荷蓄積容量、１キログラムあたり５００～１５００ワット（Ｗ／ｋｇ）の電力密度、及び５００サイクルのサイクル安定性を提供し得る。しかしながら、これらの数値をさらに向上させるためには、当技術の幅広い採用、特に、電気自動車及び電力網規模のエネルギー蓄積などの大規模な適用が必要である（例えば電気自動車の価格を引き下げ、清潔で緑豊かな環境に貢献する）。
対照的に、本明細書で提供されるエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリー）は、いくつかの実施形態において、２２００または３４００ｍＡｈを超える容量（例えば電荷蓄積容量）及び約３０００Ｗ／ｋｇの電力密度を提供し、１０００サイクルを超えて使用され得る。このような特徴は、例えば本明細書で説明される炭素系材料の優れた電気的及び機械的特性、本明細書で説明される炭素系材料の非常に広い表面積、またはこれらの組み合わせにより、可能となり得る。本明細書で説明される炭素系材料は、エネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリー）を、より軽量に、より強力に、より効率的に、またはこれらの任意の組み合わせにし得る。
図１２は、ＬＦＰベースのバッテリーの例示的な性能を示す。図２２は、ＮＭＣベースのバッテリーの例示的な性能を示す。
図２６によると、本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、市販されているＬＩＢ（例えば１０００または３４００ｍＡｈの電荷蓄積容量を有するＬＩＢ）と比べて、少なくとも約１．５倍、２倍、２．１倍、２．２倍、２．３倍、２．４倍、２．５倍、２．６倍、２．７倍、２．８倍、２．９倍、または３倍の電荷蓄積容量を有し得る。現在市販されている例示的なＬＩＢには、図２６によると、パナソニック製のＮＣＲ－１８６５０Ａ、ＮＣＲ－１８６５０Ｂ、及びＮＣＲ－１８６５０ＰＦのＬＩＢ、並びにサムソン製のＩＮＲ－１８６５０－２５ＲのＬＩＢが含まれる。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、市販されているＬＩＢ（例えば５００～１５００Ｗ／ｋｇの電力密度を有するＬＩＢ）と比べて、少なくとも約１．５倍、２倍、２．５倍、３倍、３．５倍、４倍、４．５倍、５倍、５．５倍、６倍、６．５倍、７倍、７．５倍、または８倍の電力密度を有し得る。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、市販されているＬＩＢ（例えば５００または１０００サイクルのサイクル安定性またはサイクル寿命を有するＬＩＢ）と比べて、少なくとも約１．５倍、２倍、または２．５倍のサイクル安定性またはサイクル寿命を有し得る。例えば、本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、電子デバイス（複数可）を２倍の長さで作動させることができ、競合技術の使用サイクルが５００サイクルであることと比べて、１０００サイクルを超えて使用することができる。いくつかの実施形態において、本開示のバッテリーは、市販のセルよりはるかに大きい容量を有し得るだけでなく、高出力を提供し、より長く持続し得る。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、市販されているＬＩＢ（例えばキログラムあたり９０～１５０ワット時（Ｗｈ／ｋｇ）のエネルギー密度を有するＬＩＢ）と比べて、少なくとも約１．５倍、２倍、または２．５倍のエネルギー密度を有し得る。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、市販の（例えばＬＩＢ）セルと比べて、少なくとも約２倍強力であり得る（例えば少なくとも２倍の電荷蓄積容量、少なくとも２倍の電力密度、及び／または少なくとも２倍のサイクル安定性／サイクル寿命）。
本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、次の電荷蓄積容量を有し得る：約７５０ｍＡｈ以上、８００ｍＡｈ以上、８５０ｍＡｈ以上、９５０ｍＡｈ以上、１０００ｍＡｈ以上、１１００ｍＡｈ以上、１２００ｍＡｈ以上、１３００ｍＡｈ以上、１４００ｍＡｈ以上、１５００ｍＡｈ以上、１６００ｍＡｈ以上、１７００ｍＡｈ以上、１８００ｍＡｈ以上、１９００ｍＡｈ以上、２０００ｍＡｈ以上、２１００ｍＡｈ以上、２２００ｍＡｈ以上、２３００ｍＡｈ以上、２４００ｍＡｈ以上、２５００ｍＡｈ以上、２６００ｍＡｈ以上、２７００ｍＡｈ以上、２８００ｍＡｈ以上、２９００ｍＡｈ以上、３０００ｍＡｈ以上、３１００ｍＡｈ以上、３２００ｍＡｈ以上、３３００ｍＡｈ以上、３４００ｍＡｈ以上、３５００ｍＡｈ以上、３６００ｍＡｈ以上、３７００ｍＡｈ以上、３８００ｍＡｈ以上、３９００ｍＡｈ以上、４０００ｍＡｈ以上、４２００ｍＡｈ以上、４６００ｍＡｈ以上、４８００ｍＡｈ以上、または５０００ｍＡｈ以上。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、次の電荷蓄積容量を有し得る：約１０００ｍＡｈ～２５００ｍＡｈ、１０００ｍＡｈ～３０００ｍＡｈ、１０００ｍＡｈ～３５００ｍＡｈ、１０００ｍＡｈ～４０００ｍＡｈ、１１００ｍＡｈ～２５００ｍＡｈ、１１００ｍＡｈ～３０００ｍＡｈ、１１００ｍＡｈ～３５００ｍＡｈ、１１００ｍＡｈ～４０００ｍＡｈ、１２００ｍＡｈ～２５００ｍＡｈ、１２００ｍＡｈ～３０００ｍＡｈ、１２００ｍＡｈ～３５００ｍＡｈ、１２００ｍＡｈ～４０００ｍＡｈ、１３００ｍＡｈ～２５００ｍＡｈ、１３００ｍＡｈ～３０００ｍＡｈ、１３００ｍＡｈ～３５００ｍＡｈ、１３００ｍＡｈ～４０００ｍＡｈ、１４００ｍＡｈ～２５００ｍＡｈ、１４００ｍＡｈ～３０００ｍＡｈ、１４００ｍＡｈ～３５００ｍＡｈ、１４００ｍＡｈ～４０００ｍＡｈ、１５００ｍＡｈ～２５００ｍＡｈ、１５００ｍＡｈ～３０００ｍＡｈ、１５００ｍＡｈ～３５００ｍＡｈ、１５００ｍＡｈ～４０００ｍＡｈ、１６００ｍＡｈ～２５００ｍＡｈ、１６００ｍＡｈ～３０００ｍＡｈ、１６００ｍＡｈ～３５００ｍＡｈ、１６００ｍＡｈ～４０００ｍＡｈ、１７００ｍＡｈ～２５００ｍＡｈ、１７００ｍＡｈ～３０００ｍＡｈ、１７００ｍＡｈ～３５００ｍＡｈ、１７００ｍＡｈ～４０００ｍＡｈ、１８００ｍＡｈ～２５００ｍＡｈ、１８００ｍＡｈ～３０００ｍＡｈ、１８００ｍＡｈ～３５００ｍＡｈ、１８００ｍＡｈ～４０００ｍＡｈ、１９００ｍＡｈ～２５００ｍＡｈ、１９００ｍＡｈ～３０００ｍＡｈ、１９００ｍＡｈ～３５００ｍＡｈ、１９００ｍＡｈ～４０００ｍＡｈ、２０００ｍＡｈ～２５００ｍＡｈ、２０００ｍＡｈ～３０００ｍＡｈ、２０００ｍＡｈ～３５００ｍＡｈ、２０００ｍＡｈ～４０００ｍＡｈ、２５００ｍＡｈ～３０００ｍＡｈ、２５００ｍＡｈ～３５００ｍＡｈ、２５００ｍＡｈ～４０００ｍＡｈ、３０００ｍＡｈ～３５００ｍＡｈ、３０００ｍＡｈ～４０００ｍＡｈ、または３５００ｍＡｈ～４０００ｍＡｈ。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、本明細書で説明される１つ以上の電力密度、エネルギー密度、及び／またはサイクル安定性／サイクル寿命と併せて、このような電荷蓄積容量を有し得る。いくつかの実施形態において、本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、約８００ｍＡｈ～約４，０００ｍＡｈの蓄積容量を有する。いくつかの実施形態において、本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、少なくとも約１，０００ｍＡｈの蓄積容量を有する。
本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、約８０ｍＡｈ／ｇ～約８００ｍＡｈ／ｇの電荷蓄積容量を有し得る。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、少なくとも約８０ｍＡｈ／ｇの電荷蓄積容量を有し得る。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、最大約８００ｍＡｈ／ｇの電荷蓄積容量を有し得る。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、次の電荷蓄積容量を有し得る：約８０ｍＡｈ／ｇ～約１００ｍＡｈ／ｇ、約８０ｍＡｈ／ｇ～約１５０ｍＡｈ／ｇ、約８０ｍＡｈ／ｇ～約２００ｍＡｈ／ｇ、約８０ｍＡｈ／ｇ～約３００ｍＡｈ／ｇ、約８０ｍＡｈ／ｇ～約４００ｍＡｈ／ｇ、約８０ｍＡｈ／ｇ～約５００ｍＡｈ／ｇ、約８０ｍＡｈ／ｇ～約６００ｍＡｈ／ｇ、約８０ｍＡｈ／ｇ～約７００ｍＡｈ／ｇ、約８０ｍＡｈ／ｇ～約８００ｍＡｈ／ｇ、約１００ｍＡｈ／ｇ～約１５０ｍＡｈ／ｇ、約１００ｍＡｈ／ｇ～約２００ｍＡｈ／ｇ、約１００ｍＡｈ／ｇ～約３００ｍＡｈ／ｇ、約１００ｍＡｈ／ｇ～約４００ｍＡｈ／ｇ、約１００ｍＡｈ／ｇ～約５００ｍＡｈ／ｇ、約１００ｍＡｈ／ｇ～約６００ｍＡｈ／ｇ、約１００ｍＡｈ／ｇ～約７００ｍＡｈ／ｇ、約１００ｍＡｈ／ｇ～約８００ｍＡｈ／ｇ、約１５０ｍＡｈ／ｇ～約２００ｍＡｈ／ｇ、約１５０ｍＡｈ／ｇ～約３００ｍＡｈ／ｇ、約１５０ｍＡｈ／ｇ～約４００ｍＡｈ／ｇ、約１５０ｍＡｈ／ｇ～約５００ｍＡｈ／ｇ、約１５０ｍＡｈ／ｇ～約６００ｍＡｈ／ｇ、約１５０ｍＡｈ／ｇ～約７００ｍＡｈ／ｇ、約１５０ｍＡｈ／ｇ～約８００ｍＡｈ／ｇ、約２００ｍＡｈ／ｇ～約３００ｍＡｈ／ｇ、約２００ｍＡｈ／ｇ～約４００ｍＡｈ／ｇ、約２００ｍＡｈ／ｇ～約５００ｍＡｈ／ｇ、約２００ｍＡｈ／ｇ～約６００ｍＡｈ／ｇ、約２００ｍＡｈ／ｇ～約７００ｍＡｈ／ｇ、約２００ｍＡｈ／ｇ～約８００ｍＡｈ／ｇ、約３００ｍＡｈ／ｇ～約４００ｍＡｈ／ｇ、約３００ｍＡｈ／ｇ～約５００ｍＡｈ／ｇ、約３００ｍＡｈ／ｇ～約６００ｍＡｈ／ｇ、約３００ｍＡｈ／ｇ～約７００ｍＡｈ／ｇ、約３００ｍＡｈ／ｇ～約８００ｍＡｈ／ｇ、約４００ｍＡｈ／ｇ～約５００ｍＡｈ／ｇ、約４００ｍＡｈ／ｇ～約６００ｍＡｈ／ｇ、約４００ｍＡｈ／ｇ～約７００ｍＡｈ／ｇ、約４００ｍＡｈ／ｇ～約８００ｍＡｈ／ｇ、約５００ｍＡｈ／ｇ～約６００ｍＡｈ／ｇ、約５００ｍＡｈ／ｇ～約７００ｍＡｈ／ｇ、約５００ｍＡｈ／ｇ～約８００ｍＡｈ／ｇ、約６００ｍＡｈ／ｇ～約７００ｍＡｈ／ｇ、約６００ｍＡｈ／ｇ～約８００ｍＡｈ／ｇ、または約７００ｍＡｈ／ｇ～約８００ｍＡｈ／ｇ。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、約８０ｍＡｈ／ｇ、約１００ｍＡｈ／ｇ、約１５０ｍＡｈ／ｇ、約２００ｍＡｈ／ｇ、約３００ｍＡｈ／ｇ、約４００ｍＡｈ／ｇ、約５００ｍＡｈ／ｇ、約６００ｍＡｈ／ｇ、約７００ｍＡｈ／ｇ、または約８００ｍＡｈ／ｇの電荷蓄積容量を有し得る。
本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、本明細書で説明される１つ以上の電力密度、エネルギー密度、及び／またはサイクル安定性／サイクル寿命と併せて、このような電荷蓄積容量を有し得る。いくつかの実施形態において、本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、約８０ｍＡｈ／ｇ～約８００ｍＡｈ／ｇの蓄積容量を有する。いくつかの実施形態において、本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、少なくとも約１，０００ｍＡｈ／ｇの蓄積容量を有する。
本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、次の電力密度を有し得る：約５００Ｗ／ｋｇ以上、６００Ｗ／ｋｇ以上、７００Ｗ／ｋｇ以上、８００Ｗ／ｋｇ以上、９００Ｗ／ｋｇ以上、１０００Ｗ／ｋｇ以上、１１００Ｗ／ｋｇ以上、１２００Ｗ／ｋｇ以上、１３００Ｗ／ｋｇ以上、１４００Ｗ／ｋｇ以上、１５００Ｗ／ｋｇ以上、１６００Ｗ／ｋｇ以上、１７００Ｗ／ｋｇ以上、１８００Ｗ／ｋｇ以上、１９００Ｗ／ｋｇ以上、２０００Ｗ／ｋｇ以上、２１００Ｗ／ｋｇ以上、２２００Ｗ／ｋｇ以上、２３００Ｗ／ｋｇ以上、２４００Ｗ／ｋｇ以上、２５００Ｗ／ｋｇ以上、２６００Ｗ／ｋｇ以上、２７００Ｗ／ｋｇ以上、２８００Ｗ／ｋｇ以上、２９００Ｗ／ｋｇ以上、３０００Ｗ／ｋｇ以上、３１００Ｗ／ｋｇ以上、３２００Ｗ／ｋｇ以上、３３００Ｗ／ｋｇ以上、３４００Ｗ／ｋｇ以上、または３５００Ｗ／ｋｇ以上。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、次の電力密度を有し得る：約５００Ｗ／ｋｇ～３０００Ｗ／ｋｇ、５００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ、１０００Ｗ／ｋｇ～３０００Ｗ／ｋｇ、１０００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ、１５００Ｗ／ｋｇ～３０００Ｗ／ｋｇ、１５００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ、１６００Ｗ／ｋｇ～３０００Ｗ／ｋｇ、１６００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ、１７００Ｗ／ｋｇ～３０００Ｗ／ｋｇ、１７００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ、１８００Ｗ／ｋｇ～３０００Ｗ／ｋｇ、１８００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ、１９００Ｗ／ｋｇ～３０００Ｗ／ｋｇ、１９００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ、２０００Ｗ／ｋｇ～３０００Ｗ／ｋｇ、２０００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ、２１００Ｗ／ｋｇ～３０００Ｗ／ｋｇ、２１００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ、２２００Ｗ／ｋｇ～３０００Ｗ／ｋｇ、２２００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ、２３００Ｗ／ｋｇ～３０００Ｗ／ｋｇ、２３００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ、２４００Ｗ／ｋｇ～３０００Ｗ／ｋｇ、２４００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ、２５００Ｗ／ｋｇ～３０００Ｗ／ｋｇ、２５００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ、２６００Ｗ／ｋｇ～３０００Ｗ／ｋｇ、２６００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ、２７００Ｗ／ｋｇ～３０００Ｗ／ｋｇ、２７００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ、２８００Ｗ／ｋｇ～３０００Ｗ／ｋｇ、２８００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ、２９００Ｗ／ｋｇ～３０００Ｗ／ｋｇ、２９００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ、または３０００Ｗ／ｋｇ～３５００Ｗ／ｋｇ。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、本明細書で説明される１つ以上の電荷蓄積容量、エネルギー密度、及び／またはサイクル安定性／サイクル寿命と併せて、このような電力密度を有し得る。
本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、約５００サイクル以上、６００サイクル以上、７００サイクル以上、８００サイクル以上、９００サイクル以上、１０００サイクル以上、１１００サイクル以上、１２００サイクル以上、１３００サイクル以上、１４００サイクル以上、１５００サイクル以上、または２０００サイクル以上のサイクル安定性またはサイクル寿命を有し得る。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、約５００サイクル～１０００サイクル、５００サイクル～１５００サイクル、６００サイクル～１０００サイクル、６００サイクル～１５００サイクル、７００サイクル～１０００サイクル、７００サイクル～１５００サイクル、８００サイクル～１０００サイクル、８００サイクル～１５００サイクル、９００サイクル～１０００サイクル、９００サイクル～１５００サイクル、１０００サイクル～１５００サイクル、または１５００サイクル～２０００サイクルのサイクル安定性またはサイクル寿命を有し得る。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、本明細書で説明される１つ以上の電荷蓄積容量、電力密度、及び／またはエネルギー密度と併せて、このようなサイクル安定性／サイクル寿命を有し得る。
本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、次のエネルギー密度を有し得る：約５０Ｗｈ／ｋｇ以上、７５Ｗｈ／ｋｇ以上、９０Ｗｈ／ｋｇ以上、１００Ｗｈ／ｋｇ以上、１１０Ｗｈ／ｋｇ以上、１２０Ｗｈ／ｋｇ以上、１３０Ｗｈ／ｋｇ以上、１４０Ｗｈ／ｋｇ以上、１５０Ｗｈ／ｋｇ以上、１６０Ｗｈ／ｋｇ以上、１７０Ｗｈ／ｋｇ以上、１８０Ｗｈ／ｋｇ以上、１９０Ｗｈ／ｋｇ以上、２００Ｗｈ／ｋｇ以上、２１０Ｗｈ／ｋｇ以上、２２０Ｗｈ／ｋｇ以上、２３０Ｗｈ／ｋｇ以上、２４０Ｗｈ／ｋｇ以上、２５０Ｗｈ／ｋｇ以上、２６０Ｗｈ／ｋｇ以上、２７０Ｗｈ／ｋｇ以上、２８０Ｗｈ／ｋｇ以上、２９０Ｗｈ／ｋｇ以上、３００Ｗｈ／ｋｇ以上、３１０Ｗｈ／ｋｇ以上、３２０Ｗｈ／ｋｇ以上、３３０Ｗｈ／ｋｇ以上、３４０Ｗｈ／ｋｇ以上、３５０Ｗｈ／ｋｇ以上、３６０Ｗｈ／ｋｇ以上、３７０Ｗｈ／ｋｇ以上、３８０Ｗｈ／ｋｇ以上、３９０Ｗｈ／ｋｇ以上、または４００Ｗｈ／ｋｇ以上。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、次のエネルギー密度を有し得る：約９０Ｗｈ／ｋｇ～２５０Ｗｈ／ｋｇ、９０Ｗｈ／ｋｇ～３００Ｗｈ／ｋｇ、９０Ｗｈ／ｋｇ～３５０Ｗｈ／ｋｇ、９０Ｗｈ／ｋｇ～４００Ｗｈ／ｋｇ、１５０Ｗｈ／ｋｇ～２５０Ｗｈ／ｋｇ、１５０Ｗｈ／ｋｇ～３００Ｗｈ／ｋｇ、１５０Ｗｈ／ｋｇ～３５０Ｗｈ／ｋｇ、１５０Ｗｈ／ｋｇ～４００Ｗｈ／ｋｇ、２００Ｗｈ／ｋｇ～２５０Ｗｈ／ｋｇ、２００Ｗｈ／ｋｇ～３００Ｗｈ／ｋｇ、２００Ｗｈ／ｋｇ～３５０Ｗｈ／ｋｇ、２００Ｗｈ／ｋｇ～４００Ｗｈ／ｋｇ、２５０Ｗｈ／ｋｇ～３００Ｗｈ／ｋｇ、２５０Ｗｈ／ｋｇ～３５０Ｗｈ／ｋｇ、２５０Ｗｈ／ｋｇ～４００Ｗｈ／ｋｇ、３００Ｗｈ／ｋｇ～３５０Ｗｈ／ｋｇ、３００Ｗｈ／ｋｇ～４００Ｗｈ／ｋｇ、または３５０Ｗｈ／ｋｇ～４００Ｗｈ／ｋｇ。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、本明細書で説明される１つ以上の電荷蓄積容量、電力密度、及び／またはサイクル安定性／サイクル寿命と併せて、このようなエネルギー密度を有し得る。
本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、約２Ｖ以上、２．１Ｖ以上、２．２Ｖ以上、２．３Ｖ以上、２．４Ｖ以上、２．５Ｖ以上、２．６Ｖ以上、２．７Ｖ以上、２．８Ｖ以上、２．９Ｖ以上、３Ｖ以上、３．１Ｖ以上、３．２Ｖ以上、３．３Ｖ以上、３．４Ｖ以上、３．５Ｖ以上、３．６Ｖ以上、３．７Ｖ以上、３．８Ｖ以上、３．９Ｖ以上、４Ｖ以上、４．１Ｖ以上、４．２Ｖ以上、４．３Ｖ以上、４．４Ｖ以上、または４．５Ｖ以上の充電電圧を有し得る。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、次の充電電圧を有し得る：約２Ｖ～２．５Ｖ、２Ｖ～３Ｖ、２Ｖ～３．５Ｖ、２Ｖ～４Ｖ、２Ｖ～４．５Ｖ、２．５Ｖ～３Ｖ、２．５Ｖ～３．５Ｖ、２．５Ｖ～４Ｖ、２．５Ｖ～４．５Ｖ、３Ｖ～３．５Ｖ、３Ｖ～４Ｖ、３Ｖ～４．５Ｖ、３．５Ｖ～４Ｖ、３．５Ｖ～４．５Ｖ、または４Ｖ～４．５Ｖ。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、約２Ｖ以上、２．５Ｖ以上、３Ｖ以上、３．５Ｖ以上、４Ｖ以上、または４．５Ｖ以上の放電電圧を有し得る。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、次の放電電圧を有し得る：約２Ｖ～２．５Ｖ、２Ｖ～３Ｖ、２Ｖ～３．５Ｖ、２Ｖ～４Ｖ、２Ｖ～４．５Ｖ、２．５Ｖ～３Ｖ、２．５Ｖ～３．５Ｖ、２．５Ｖ～４Ｖ、２．５Ｖ～４．５Ｖ、３Ｖ～３．５Ｖ、３Ｖ～４Ｖ、３Ｖ～４．５Ｖ、３．５Ｖ～４Ｖ、３．５Ｖ～４．５Ｖ、または４Ｖ～４．５Ｖ。いくつかの実施形態において、充電電圧及び放電電圧は、約２５％以下、２０％以下、１５％以下、１０％以下、または５％以下で異なり得る（図１２参照）。充電電圧及び放電電圧は、所与の容量範囲にわたり（例えば約１０００ｍＡｈまで、１１００ｍＡｈまで、１２００ｍＡｈまで、１３００ｍＡｈまで、１４００ｍＡｈまで、１６００ｍＡｈまで、１７００ｍＡｈまで、１８００ｍＡｈまで、１９００ｍＡｈまで、２０００ｍＡｈまで、２２００ｍＡｈまで、２４００ｍＡｈまで、２６００ｍＡｈまで、２８００ｍＡｈまで、３０００ｍＡｈまで、３２００ｍＡｈまで、３４００ｍＡｈまで、３６００ｍＡｈまで、３８００ｍＡｈまで、または４０００ｍＡｈまで）、このような類似性を有し得る。
図２７によると、市販されているエネルギー蓄積デバイスは、約４０Ω～約７０Ωの等価直列抵抗（ＥＳＲ）を示す。しかしながら、これらの数値をさらに向上させるためには、当技術の幅広い採用、特に、電気自動車及び電力網規模のエネルギー蓄積などの大規模な適用が必要である（例えば電気自動車の価格を引き下げ、清潔で緑豊かな環境に貢献する）。
対照的に、本明細書で提供されるエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリー）は、いくつかの実施形態において、図２８の電位－時間グラフにより計算されるように、３０Ω未満のＥＳＲを示し得る。このような特徴は、例えば本明細書で説明される炭素系材料の優れた電気的及び機械的特性、本明細書で説明される炭素系材料の非常に広い表面積、またはこれらの組み合わせにより、可能となり得る。
本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、１キロヘルツ（ｋＨｚ）で１４ミリオーム～８０ミリオームのＥＳＲを有し得る。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、１ｋＨｚで少なくとも１４ミリオームのＥＳＲを有し得る。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、１ｋＨｚで最大８０ミリオームのＥＳＲを有し得る。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、１ｋＨｚで次のＥＳＲを有し得る：１４ミリオーム～２０ミリオーム、１４ミリオーム～２５ミリオーム、１４ミリオーム～３０ミリオーム、１４ミリオーム～３５ミリオーム、１４ミリオーム～４０ミリオーム、１４ミリオーム～４５ミリオーム、１４ミリオーム～５０ミリオーム、１４ミリオーム～５５ミリオーム、１４ミリオーム～６０ミリオーム、１４ミリオーム～７０ミリオーム、１４ミリオーム～８０ミリオーム、２０ミリオーム～２５ミリオーム、２０ミリオーム～３０ミリオーム、２０ミリオーム～３５ミリオーム、２０ミリオーム～４０ミリオーム、２０ミリオーム～４５ミリオーム、２０ミリオーム～５０ミリオーム、２０ミリオーム～５５ミリオーム、２０ミリオーム～６０ミリオーム、２０ミリオーム～７０ミリオーム、２０ミリオーム～８０ミリオーム、２５ミリオーム～３０ミリオーム、２５ミリオーム～３５ミリオーム、２５ミリオーム～４０ミリオーム、２５ミリオーム～４５ミリオーム、２５ミリオーム～５０ミリオーム、２５ミリオーム～５５ミリオーム、２５ミリオーム～６０ミリオーム、２５ミリオーム～７０ミリオーム、２５ミリオーム～８０ミリオーム、３０ミリオーム～３５ミリオーム、３０ミリオーム～４０ミリオーム、３０ミリオーム～４５ミリオーム、３０ミリオーム～５０ミリオーム、３０ミリオーム～５５ミリオーム、３０ミリオーム～６０ミリオーム、３０ミリオーム～７０ミリオーム、３０ミリオーム～８０ミリオーム、３５ミリオーム～４０ミリオーム、３５ミリオーム～４５ミリオーム、３５ミリオーム～５０ミリオーム、３５ミリオーム～５５ミリオーム、３５ミリオーム～６０ミリオーム、３５ミリオーム～７０ミリオーム、３５ミリオーム～８０ミリオーム、４０ミリオーム～４５ミリオーム、４０ミリオーム～５０ミリオーム、４０ミリオーム～５５ミリオーム、４０ミリオーム～６０ミリオーム、４０ミリオーム～７０ミリオーム、４０ミリオーム～８０ミリオーム、４５ミリオーム～５０ミリオーム、４５ミリオーム～５５ミリオーム、４５ミリオーム～６０ミリオーム、４５ミリオーム～７０ミリオーム、４５ミリオーム～８０ミリオーム、５０ミリオーム～５５ミリオーム、５０ミリオーム～６０ミリオーム、５０ミリオーム～７０ミリオーム、５０ミリオーム～８０ミリオーム、５５ミリオーム～６０ミリオーム、５５ミリオーム～７０ミリオーム、５５ミリオーム～８０ミリオーム、６０ミリオーム～７０ミリオーム、６０ミリオーム～８０ミリオーム、または７０ミリオーム～８０ミリオーム。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、１ｋＨｚで、１４ミリオーム、２０ミリオーム、２５ミリオーム、３０ミリオーム、３５ミリオーム、４０ミリオーム、４５ミリオーム、５０ミリオーム、５５ミリオーム、６０ミリオーム、７０ミリオーム、または８０ミリオームのＥＳＲを有し得る。
本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、１ｋＨｚで約５ミリオーム～約１００ミリオームのＥＳＲを有し得る。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、１ｋＨｚで少なくとも約５ミリオームのＥＳＲを有し得る。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、１ｋＨｚで最大約１００ミリオームのＥＳＲを有し得る。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、１ｋＨｚで次のＥＳＲを有し得る：約５ミリオーム～約１０ミリオーム、約５ミリオーム～約２０ミリオーム、約５ミリオーム～約３０ミリオーム、約５ミリオーム～約４０ミリオーム、約５ミリオーム～約５０ミリオーム、約５ミリオーム～約６０ミリオーム、約５ミリオーム～約７０ミリオーム、約５ミリオーム～約８０ミリオーム、約５ミリオーム～約９０ミリオーム、約５ミリオーム～約１００ミリオーム、約１０ミリオーム～約２０ミリオーム、約１０ミリオーム～約３０ミリオーム、約１０ミリオーム～約４０ミリオーム、約１０ミリオーム～約５０ミリオーム、約１０ミリオーム～約６０ミリオーム、約１０ミリオーム～約７０ミリオーム、約１０ミリオーム～約８０ミリオーム、約１０ミリオーム～約９０ミリオーム、約１０ミリオーム～約１００ミリオーム、約２０ミリオーム～約３０ミリオーム、約２０ミリオーム～約４０ミリオーム、約２０ミリオーム～約５０ミリオーム、約２０ミリオーム～約６０ミリオーム、約２０ミリオーム～約７０ミリオーム、約２０ミリオーム～約８０ミリオーム、約２０ミリオーム～約９０ミリオーム、約２０ミリオーム～約１００ミリオーム、約３０ミリオーム～約４０ミリオーム、約３０ミリオーム～約５０ミリオーム、約３０ミリオーム～約６０ミリオーム、約３０ミリオーム～約７０ミリオーム、約３０ミリオーム～約８０ミリオーム、約３０ミリオーム～約９０ミリオーム、約３０ミリオーム～約１００ミリオーム、約４０ミリオーム～約５０ミリオーム、約４０ミリオーム～約６０ミリオーム、約４０ミリオーム～約７０ミリオーム、約４０ミリオーム～約８０ミリオーム、約４０ミリオーム～約９０ミリオーム、約４０ミリオーム～約１００ミリオーム、約５０ミリオーム～約６０ミリオーム、約５０ミリオーム～約７０ミリオーム、約５０ミリオーム～約８０ミリオーム、約５０ミリオーム～約９０ミリオーム、約５０ミリオーム～約１００ミリオーム、約６０ミリオーム～約７０ミリオーム、約６０ミリオーム～約８０ミリオーム、約６０ミリオーム～約９０ミリオーム、約６０ミリオーム～約１００ミリオーム、約７０ミリオーム～約８０ミリオーム、約７０ミリオーム～約９０ミリオーム、約７０ミリオーム～約１００ミリオーム、約８０ミリオーム～約９０ミリオーム、約８０ミリオーム～約１００ミリオーム、または約９０ミリオーム～約１００ミリオーム。本開示のエネルギー蓄積デバイス（例えばバッテリーまたはバッテリーセル）は、１ｋＨｚで、約５ミリオーム、約１０ミリオーム、約２０ミリオーム、約３０ミリオーム、約４０ミリオーム、約５０ミリオーム、約６０ミリオーム、約７０ミリオーム、約８０ミリオーム、約９０ミリオーム、または約１００ミリオームのＥＳＲを有し得る。
用語と定義
別段の定義がない限り、本明細書で使用される全ての技術用語は、本開示が属する技術分野の当業者により一般に理解される意味と同じ意味を有する。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに別段の指示がない限り、複数の言及を含む。本明細書における「または」へのいずれの言及も、別段の明記がない限り、「及び／または」を包含することが意図される。
別段の定義がない限り、本明細書で使用される全ての技術用語は、本開示が属する技術分野の当業者により一般に理解される意味と同じ意味を有する。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに別段の指示がない限り、複数の言及を含む。本明細書における「または」へのいずれの言及も、別段の明記がない限り、「及び／または」を包含することが意図される。
本開示の好ましい実施形態が本明細書で示され説明されたが、このような実施形態は例示としてのみ提供されていることが、当業者には明らかであろう。当業者は、本開示から逸脱することなく、数々の変形、変更、及び置換を思い付くであろう。本明細書で説明される本開示のデバイスの実施形態の様々な代替形態が、本開示を実施する際に用いられてもよいことを理解されたい。以下の特許請求の範囲は本開示の範囲を定義し、これにより、この特許請求の範囲内の方法及び構造並びにそれらの均等物が包含されることが意図される。
本開示を通して、数値的特徴は、範囲形式で提示される。範囲形式での説明は、単に便宜及び簡潔さを目的にしており、いかなる実施形態の範囲に対する柔軟性のない限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。従って、範囲の記載は、文脈上明らかに別段の指示がない限り、全ての可能な部分範囲、並びにその範囲内の下限から１０番目の構成単位までの個々の数値を、具体的に開示していると見なすべきである。例えば、１～６などの範囲の記載は、１～３、１～４、１～５、２～４、２～６、及び３～６などの部分範囲、並びにその範囲内の個々の値、例を挙げると１．１、２、２．３、５、及び５．９を、具体的に開示していると見なされるべきである。これは、範囲の幅に関係なく当てはまる。これらの介在範囲の上限及び下限は、明記される範囲においていずれかの限度が具体的に除外された場合、より小さい範囲に独立して含まれることができ、本開示に同様に包含される。明記される範囲が限度のうちの１つまたは両方を含む場合、文脈上明らかに別段の指示がない限り、これらの含まれる限度のうちのどちらかまたは両方を除外する範囲も、本開示に含まれる。
文脈上具体的に明記されていない、または明らかでない限り、本明細書で使用される数または数の範囲に関する用語「約」は、明記される数（複数可）の±１０％、または範囲として記載される値では下限記載値より１０％下及び上限記載値の１０％上を意味すると理解される。
実施例１－ＮＣＡセル
例示のバッテリーは、表１に示されるように、グラファイトを含む負極（放電中のアノード）と、ＰＣＳ／リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物（ＮＣＡ）を含む正極（放電中のカソード）とを備える少なくとも１つのセルを有する。
実施例２－ＮＭＣセル
例示のバッテリーは、表２に示されるように、グラファイトを含む負極（放電中のアノード）と、ＰＣＳ／リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（ＮＭＣ）を含む正極（放電中のカソード）とを備える少なくとも１つのセルを有する。
実施例３－ＬＦＰセル
例示のバッテリーは、表３に示されるように、グラファイトを含む負極（放電中のアノード）と、ＰＣＳ／リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）を含む正極（放電中のカソード）とを備える少なくとも１つのセルを有する。
例示のバッテリーは、表１に示されるように、グラファイトを含む負極（放電中のアノード）と、ＰＣＳ／リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物（ＮＣＡ）を含む正極（放電中のカソード）とを備える少なくとも１つのセルを有する。
例示のバッテリーは、表２に示されるように、グラファイトを含む負極（放電中のアノード）と、ＰＣＳ／リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（ＮＭＣ）を含む正極（放電中のカソード）とを備える少なくとも１つのセルを有する。
例示のバッテリーは、表３に示されるように、グラファイトを含む負極（放電中のアノード）と、ＰＣＳ／リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）を含む正極（放電中のカソード）とを備える少なくとも１つのセルを有する。
Claims (26)
- ａ）第１の電極と、
ｂ）第２の電極と、
ｃ）前記第１の電極と前記第２の電極との間にセパレータと
を有するエネルギー蓄積デバイスであって、
前記第１の電極は、
ｉ）グラフェンシートの縁部にのみ接合した１又はそれ以上のカルボキシル官能基を含む複数の多孔質グラフェンシートと、
ｉｉ）第１のバインダーとを備え、
前記第２の電極は、
ｉ）活物質と、
ｉｉ）第２のバインダーと、
ｉｉｉ）導電性添加剤とを備える、
前記エネルギー蓄積デバイス。 - 前記第１のバインダー及び前記第２のバインダーのうちの少なくとも１つは、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシポリマー、フッ素化エチレンプロピレン、ポリエチレンテトラフルオロエチレン、ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロ化プラストマ、フッ化炭素、フッ化クロロトリフルオロエチレンビニリデン、フルオロエラストマ、テトラフルオロエチレン－プロピレン、ペルフルオロポリエーテル、ペルフルオロスルホン酸、ペルフルオロポリオキセタン、Ｐ（ＶＤＦ－トリフルオロエチレン）、Ｐ（ＶＤＦ－テトラフルオロエチレン）、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載のデバイス。
- 前記導電性添加剤は、黒色炭素、アセチレンブラック、ファーネスブラック、気相成長炭素繊維、炭素ナノチューブ、多孔質炭素シート、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載のデバイス。
- 前記活物質は、リン酸鉄リチウム、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物、リチウムコバルト酸化物、リチウムマンガン酸化物、チタン酸リチウム、リチウム硫黄、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載のデバイス。
- 約８００ミリアンペア時（ｍＡｈ）～約４，０００ｍＡｈの蓄積容量を有する、請求項１に記載のデバイス。
- 少なくとも約８００ｍＡｈの蓄積容量を有する、請求項１に記載のデバイス。
- 約８０ｍＡｈ／ｇ～約１０００ｍＡｈ／ｇの蓄積容量を有する、請求項１に記載のデバイス。
- 少なくとも約８０ｍＡｈ／ｇの蓄積容量を有する、請求項１に記載のデバイス。
- 約５００サイクル～約１５００サイクルのサイクル寿命を有する、請求項１に記載のデバイス。
- 少なくとも約５００サイクルのサイクル寿命を有する、請求項１に記載のデバイス。
- 約５ミリオーム～約１００ミリオームの等価直列抵抗を有する、請求項１に記載のデバイス。
- 最大約１００ミリオームの等価直列抵抗を有する、請求項１に記載のデバイス。
- 電極を製造する方法であって、
ａ）バインダーと溶媒を混合することと、
ｂ）前記バインダー及び前記溶媒を加熱することと、
ｃ）グラフェンシートの縁部にのみ接合した１又はそれ以上のカルボキシル官能基を含む複数の多孔質グラフェンシートを、前記バインダー及び前記溶媒に混ぜて、スラリーを形成することと、
ｄ）ホイル上に前記スラリーをロールコーティングすることと、
ｅ）前記ホイル上の前記スラリーを乾燥させることと、
ｆ）前記ホイル上の前記スラリーをロールプレスすることと、
ｇ）前記ホイル上の前記スラリーを切断することと
を含む前記方法。 - 前記バインダーは、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシポリマー、フッ素化エチレンプロピレン、ポリエチレンテトラフルオロエチレン、ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロ化プラストマ、フッ化炭素、フッ化クロロトリフルオロエチレンビニリデン、フルオロエラストマ、テトラフルオロエチレン－プロピレン、ペルフルオロポリエーテル、ペルフルオロスルホン酸、ペルフルオロポリオキセタン、Ｐ（ＶＤＦ－トリフルオロエチレン）、Ｐ（ＶＤＦ－テトラフルオロエチレン）、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１３に記載の方法。
- 前記溶媒は、２－ピロリドン、ｎ－ビニルピロリドン、ｎ－メチル－２－ピロリドン、メチルエチルケトン、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１３に記載の方法。
- 前記スラリーは、リチウム化金属化合物をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
- 前記リチウム化金属化合物は、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物、リン酸鉄リチウム、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１６に記載の方法。
- 前記複数の多孔質グラフェンシートは、０．３～０．６ｗ／ｗ％の濃度で前記スラリー中に存在する、請求項１３に記載の方法。
- 前記複数の多孔質グラフェンシートは、０．５～１．０ｗ／ｗ％の濃度で前記電極に存在する、請求項１３に記載の方法。
- 前記バインダーは、約０．５～約１０ｗ／ｗ％の濃度で前記スラリー中に存在する、請求項１３に記載の方法。
- 前記バインダーは、約１～約１５ｗ／ｗ％の濃度で前記電極に存在する、請求項１３に記載の方法。
- 前記溶媒は、約１０～約６０ｗ／ｗ％の濃度で前記スラリー中に存在する、請求項１３に記載の方法。
- 前記第１の電極は、前記複数の多孔質グラフェンシートを約０．５～約１質量％の濃度で含み、
前記第１の電極は、さらに、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物を約９６～約９７質量％の濃度で含み、
前記第１のバインダーは、ポリフッ化ビニリデンを含み、
前記第１の電極は、さらに、前記第１のバインダーを約２．５質量％の濃度で含む、請求項１に記載のデバイス。 - 前記第２の電極は、さらに、約９５質量％のグラファイトを含み、
前記第２のバインダーは、ポリフッ化ビニリデンを含み、
前記導電性添加剤は、黒色炭素を含み、
前記第２の電極は、さらに、前記第２のバインダーを約５質量％の濃度で含み、
前記第２の電極は、さらに、前記導電性添加剤を約１質量％の濃度で含む、請求項１に記載のデバイス。 - 前記第１の電極は、前記複数の多孔質グラフェンシートを約０．５～約１質量％の濃度で含み、
前記第１の電極は、さらに、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物を約９６～約９７質量％の濃度で含み、
前記第１のバインダーは、ポリフッ化ビニリデンを含み、
前記第１の電極は、さらに、前記第１のバインダーを約２．５質量％の濃度で含む、請求項１に記載のデバイス。 - 前記第１の電極は、前記複数の多孔質グラフェンシートを約０．５～約１質量％の濃度
で含み、
前記第１の電極は、さらに、リン酸鉄リチウムを約９６～約９７質量％の濃度で含み、
前記第１のバインダーは、ポリフッ化ビニリデンを含み、
前記第１の電極は、さらに、前記第１のバインダーを約２．５質量％の濃度で含む、請求項１に記載のデバイス。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201662381859P | 2016-08-31 | 2016-08-31 | |
| US62/381,859 | 2016-08-31 | ||
| PCT/US2017/048883 WO2018044786A1 (en) | 2016-08-31 | 2017-08-28 | Devices comprising carbon-based material and fabrication thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019526901A JP2019526901A (ja) | 2019-09-19 |
| JP7109790B2 true JP7109790B2 (ja) | 2022-08-01 |
Family
ID=61243575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019511650A Active JP7109790B2 (ja) | 2016-08-31 | 2017-08-28 | 炭素系材料を含むデバイス及びその製造 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US10938021B2 (ja) |
| EP (1) | EP3507846A4 (ja) |
| JP (1) | JP7109790B2 (ja) |
| KR (1) | KR102535218B1 (ja) |
| CN (1) | CN109845004B (ja) |
| AU (1) | AU2017321294B2 (ja) |
| CA (1) | CA3033140A1 (ja) |
| EA (1) | EA201990587A1 (ja) |
| IL (1) | IL264868A (ja) |
| MX (1) | MX2019001891A (ja) |
| WO (1) | WO2018044786A1 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112661139A (zh) | 2011-12-21 | 2021-04-16 | 加州大学评议会 | 互连波纹状碳基网络 |
| CN109524246B (zh) | 2012-03-05 | 2021-07-27 | 加州大学评议会 | 具有由互连波纹状碳基网络制成的电极的电容器 |
| US10211495B2 (en) | 2014-06-16 | 2019-02-19 | The Regents Of The University Of California | Hybrid electrochemical cell |
| AU2015349949B2 (en) | 2014-11-18 | 2019-07-25 | The Regents Of The University Of California | Porous interconnected corrugated carbon-based network (ICCN) composite |
| WO2017112575A1 (en) | 2015-12-22 | 2017-06-29 | The Regents Of The University Of California | Cellular graphene films |
| IL260398B (en) | 2016-01-22 | 2022-08-01 | Univ California | high voltage devices |
| CN109074966A (zh) | 2016-03-23 | 2018-12-21 | 加利福尼亚大学董事会 | 用于高电压和太阳能应用的装置和方法 |
| CA3033140A1 (en) | 2016-08-31 | 2018-03-08 | The Regents Of The University Of California | Devices comprising carbon-based material and fabrication thereof |
| TWI822676B (zh) * | 2017-04-18 | 2023-11-21 | 英商立可行有限公司 | 能量儲存裝置 |
| JP7091696B2 (ja) * | 2018-02-20 | 2022-06-28 | 株式会社デンソー | 物理量センサおよび半導体装置 |
| US11594718B2 (en) * | 2019-05-23 | 2023-02-28 | Sila Nanotechnologies, Inc. | Densified battery electrodes with electrode parts having different porosities and methods thereof |
| US10938032B1 (en) | 2019-09-27 | 2021-03-02 | The Regents Of The University Of California | Composite graphene energy storage methods, devices, and systems |
| US20210217999A1 (en) * | 2020-01-10 | 2021-07-15 | Techtronic Cordless Gp | Batteries providing high power and high energy density |
| CN113113671B (zh) * | 2021-04-12 | 2022-11-22 | 清华大学深圳国际研究生院 | 一种聚偏氟乙烯基固态电解质、其制备方法及锂离子电池 |
| TW202320375A (zh) * | 2021-09-09 | 2023-05-16 | 美商科慕Ｆｃ有限責任公司 | 用於高電壓鋰離子二次電池的陰極及用於製造其之乾式法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001266856A (ja) | 2000-03-24 | 2001-09-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用電極板の製造方法 |
| JP2014096360A (ja) | 2012-10-09 | 2014-05-22 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 蓄電装置 |
| US20140255785A1 (en) | 2012-05-18 | 2014-09-11 | Xg Science, Inc. | Silicon-graphene nanocomposites for electrochemical applications |
| JP2015057767A (ja) | 2013-08-09 | 2015-03-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | リチウムイオン二次電池用電極、及びその作製方法、並びにリチウムイオン二次電池 |
| JP2016033851A (ja) | 2014-07-30 | 2016-03-10 | 株式会社東芝 | 複合体、複合体の製造方法、非水電解質電池用活物質材料、及び非水電解質電池 |
| JP2016509757A (ja) | 2013-02-08 | 2016-03-31 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | グラフェンリチウムイオンキャパシタ |
Family Cites Families (272)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2800616A (en) | 1954-04-14 | 1957-07-23 | Gen Electric | Low voltage electrolytic capacitor |
| US3288641A (en) | 1962-06-07 | 1966-11-29 | Standard Oil Co | Electrical energy storage apparatus |
| US3223639A (en) | 1962-07-10 | 1965-12-14 | Union Carbide Corp | Solion electrolyte |
| US3536963A (en) | 1968-05-29 | 1970-10-27 | Standard Oil Co | Electrolytic capacitor having carbon paste electrodes |
| US3652902A (en) | 1969-06-30 | 1972-03-28 | Ibm | Electrochemical double layer capacitor |
| US3749608A (en) * | 1969-11-24 | 1973-07-31 | Bogue J | Primary electrochemical energy cell |
| US4327157A (en) | 1981-02-20 | 1982-04-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Stabilized nickel-zinc battery |
| JPS6110855A (ja) | 1984-06-26 | 1986-01-18 | Asahi Glass Co Ltd | 電池用電極及びその製造方法 |
| US4645713A (en) | 1985-01-25 | 1987-02-24 | Agency Of Industrial Science & Technology | Method for forming conductive graphite film and film formed thereby |
| JPH0754701B2 (ja) | 1986-06-04 | 1995-06-07 | 松下電器産業株式会社 | アルカリ蓄電池の製造法 |
| US5143709A (en) | 1989-06-14 | 1992-09-01 | Temple University | Process for production of graphite flakes and films via low temperature pyrolysis |
| JPH0817092B2 (ja) * | 1989-11-21 | 1996-02-21 | 株式会社リコー | 電極用基材及びその製造方法 |
| CA2022802A1 (en) * | 1989-12-05 | 1991-06-06 | Steven E. Koenck | Fast battery charging system and method |
| DE69228065T3 (de) * | 1991-09-13 | 2003-05-08 | Asahi Chemical Ind | Sekundärzelle |
| FR2685122B1 (fr) | 1991-12-13 | 1994-03-25 | Alcatel Alsthom Cie Gle Electric | Supercondensateur a base de polymere conducteur. |
| JPH11503816A (ja) | 1995-04-13 | 1999-03-30 | アライド・シグナル・インコーポレーテツド | カーボン・カーボン複合材で作られた平行なプレートで構成される熱交換器 |
| US5744258A (en) | 1996-12-23 | 1998-04-28 | Motorola,Inc. | High power, high energy, hybrid electrode and electrical energy storage device made therefrom |
| US6117585A (en) | 1997-07-25 | 2000-09-12 | Motorola, Inc. | Hybrid energy storage device |
| JP3503438B2 (ja) * | 1997-09-02 | 2004-03-08 | 株式会社デンソー | リチウムイオン二次電池および二次電池の製造方法 |
| TW431004B (en) * | 1998-10-29 | 2001-04-21 | Toshiba Corp | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| US6252762B1 (en) | 1999-04-21 | 2001-06-26 | Telcordia Technologies, Inc. | Rechargeable hybrid battery/supercapacitor system |
| US8107223B2 (en) | 1999-06-11 | 2012-01-31 | U.S. Nanocorp, Inc. | Asymmetric electrochemical supercapacitor and method of manufacture thereof |
| US6677637B2 (en) | 1999-06-11 | 2004-01-13 | International Business Machines Corporation | Intralevel decoupling capacitor, method of manufacture and testing circuit of the same |
| US7576971B2 (en) | 1999-06-11 | 2009-08-18 | U.S. Nanocorp, Inc. | Asymmetric electrochemical supercapacitor and method of manufacture thereof |
| EP1218897A1 (en) | 1999-08-31 | 2002-07-03 | Vishay Intertechnology, Inc. | Conductive polymer capacitor and method for making same |
| US6790556B1 (en) | 1999-12-06 | 2004-09-14 | E.C.R. - Electro Chemical Research, Ltd. | Electrochemical energy storage device having improved enclosure arrangement |
| US6522522B2 (en) | 2000-02-01 | 2003-02-18 | Cabot Corporation | Capacitors and supercapacitors containing modified carbon products |
| EP1269547A4 (en) | 2000-02-03 | 2006-02-01 | Univ Case Western Reserve | HIGH POWER CAPACITORS MADE FROM THIN POWDER LAYERS OF METAL OR METAL SPONG PARTICLES |
| KR100515572B1 (ko) | 2000-02-08 | 2005-09-20 | 주식회사 엘지화학 | 중첩 전기화학 셀 및 그의 제조 방법 |
| KR100515571B1 (ko) | 2000-02-08 | 2005-09-20 | 주식회사 엘지화학 | 중첩 전기 화학 셀 |
| US6356433B1 (en) | 2000-03-03 | 2002-03-12 | The Regents Of The University Of California | Conducting polymer ultracapacitor |
| JP2002063894A (ja) | 2000-08-22 | 2002-02-28 | Sharp Corp | 炭素材料膜の作製方法及び該炭素材料膜を用いた非水電解質二次電池 |
| DE10044450C1 (de) | 2000-09-08 | 2002-01-17 | Epcos Ag | Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für Kondensatoren und zur Herstellung eines Kondensators |
| JP3981566B2 (ja) | 2001-03-21 | 2007-09-26 | 守信 遠藤 | 膨張炭素繊維体の製造方法 |
| WO2002093679A1 (fr) | 2001-05-10 | 2002-11-21 | Nisshinbo Industries, Inc. | Solution electrolytique non aqueuse, composition pour electrolyte en gel polymere, electrolyte en gel polymere, accumulateur, et condensateur electrique forme de deux couches |
| JP4197859B2 (ja) | 2001-05-30 | 2008-12-17 | 株式会社Ｇｓｉクレオス | リチウム二次電池の電極材およびこれを用いたリチウム二次電池 |
| DE10152270B4 (de) | 2001-10-20 | 2004-08-05 | Robert Bosch Gmbh | Schaltungsanordnung zur Entladung eines Bufferkondensators |
| US6643119B2 (en) | 2001-11-02 | 2003-11-04 | Maxwell Technologies, Inc. | Electrochemical double layer capacitor having carbon powder electrodes |
| TW535178B (en) | 2001-12-31 | 2003-06-01 | Luxon Energy Devices Corp | Cylindrical high-voltage super capacitor and its manufacturing method |
| JP3714665B2 (ja) | 2002-01-25 | 2005-11-09 | Ｎｅｃトーキン栃木株式会社 | リチウムイオン二次電池の製造方法 |
| JP2004055541A (ja) | 2002-05-31 | 2004-02-19 | Hitachi Maxell Ltd | 複合エネルギー素子 |
| JP2004039491A (ja) | 2002-07-04 | 2004-02-05 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| JP2004063297A (ja) | 2002-07-30 | 2004-02-26 | Yuasa Corp | アルカリ蓄電池用負極とその製造方法およびそれを用いたアルカリ蓄電池 |
| US6890670B2 (en) | 2002-09-16 | 2005-05-10 | University Of Iowa Research Foundation | Magnetically modified electrodes as well as methods of making and using the same |
| US7122760B2 (en) | 2002-11-25 | 2006-10-17 | Formfactor, Inc. | Using electric discharge machining to manufacture probes |
| GB0229079D0 (en) | 2002-12-12 | 2003-01-15 | Univ Southampton | Electrochemical cell for use in portable electronic devices |
| KR100583610B1 (ko) | 2003-03-07 | 2006-05-26 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 전이금속산화물/탄소나노튜브 합성물 제작방법 |
| US7531267B2 (en) | 2003-06-02 | 2009-05-12 | Kh Chemicals Co., Ltd. | Process for preparing carbon nanotube electrode comprising sulfur or metal nanoparticles as a binder |
| CA2536021A1 (en) | 2003-08-18 | 2005-03-03 | Powergenix Systems, Inc. | Method of manufacturing nickel zinc batteries |
| US7248458B2 (en) | 2003-09-15 | 2007-07-24 | American Technical Ceramics Corporation | Orientation-insensitive ultra-wideband coupling capacitor and method of making |
| CN100372035C (zh) | 2003-10-17 | 2008-02-27 | 清华大学 | 聚苯胺/碳纳米管混杂型超电容器 |
| JP2005138204A (ja) | 2003-11-05 | 2005-06-02 | Kaken:Kk | 超微粒子担持炭素材料とその製造方法および担持処理装置 |
| JP2005199267A (ja) | 2003-12-15 | 2005-07-28 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 金属担持体の製造方法及び金属担持体 |
| US7255924B2 (en) | 2004-01-13 | 2007-08-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Carbon nanoarchitectures with ultrathin, conformal polymer coatings for electrochemical capacitors |
| JP2005317902A (ja) | 2004-03-29 | 2005-11-10 | Kuraray Co Ltd | 電気二重層キャパシタ用電解質組成物及びそれを用いた電気二重層キャパシタ |
| JP2005294020A (ja) | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Sk Kaken Co Ltd | 固体電解質 |
| WO2005118688A1 (en) | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Mcgill University | Method for fabricating intrinsically conducting polymer nanorods |
| US8034222B2 (en) | 2004-10-26 | 2011-10-11 | The Regents Of The University Of California | Conducting polymer nanowire sensors |
| JP2006147210A (ja) | 2004-11-17 | 2006-06-08 | Hitachi Ltd | 二次電池及びその製造方法 |
| JP2006252902A (ja) | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ハイブリッド電池 |
| JP4731967B2 (ja) | 2005-03-31 | 2011-07-27 | 富士重工業株式会社 | リチウムイオンキャパシタ |
| EP1889313A4 (en) | 2005-05-26 | 2009-11-04 | California Inst Of Techn | LI-ION BATTERIES WITH INTERCALIATING DUAL ELECTRODE WITH HIGH VOLTAGE AND HIGH SPECIFIC CAPACITY |
| WO2006130511A1 (en) | 2005-05-31 | 2006-12-07 | Corning Incorporated | Cellular honeycomb ultracapacitors and hybrid capacitors and methods for producing |
| US20060275733A1 (en) | 2005-06-01 | 2006-12-07 | Cao Group, Inc. | Three-dimensional curing light |
| RU2413339C2 (ru) | 2005-06-30 | 2011-02-27 | Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. | Батарея и способ ее крепления к одежде |
| EP1947662A4 (en) | 2005-09-30 | 2018-03-14 | Mitsubishi Chemical Corporation | Electrolysis solution for electrolytic capacitor, and electrolytic capacitor |
| JP2007160151A (ja) | 2005-12-09 | 2007-06-28 | K & W Ltd | 反応方法及びこの方法で得られた金属酸化物ナノ粒子、またはこの金属酸化物ナノ粒子を担持したカーボン及びこのカーボンを含有する電極、並びにこれを用いた電気化学素子。 |
| WO2007075867A2 (en) | 2005-12-19 | 2007-07-05 | Polyplus Battery Company | Composite solid electrolyte for protection of active metal anodes |
| WO2007088163A1 (en) | 2006-02-01 | 2007-08-09 | Sgl Carbon Ag | Carbonized biopolymers |
| CA2541232A1 (en) | 2006-03-29 | 2007-09-29 | Transfert Plus, S.E.C. | Redox couples, compositions and uses thereof |
| US7990679B2 (en) | 2006-07-14 | 2011-08-02 | Dais Analytic Corporation | Nanoparticle ultracapacitor |
| US8098482B2 (en) | 2006-07-28 | 2012-01-17 | Illinois Tool Works Inc. | Double layer capacitor using polymer electrolyte in multilayer construction |
| US7623340B1 (en) | 2006-08-07 | 2009-11-24 | Nanotek Instruments, Inc. | Nano-scaled graphene plate nanocomposites for supercapacitor electrodes |
| JP4225334B2 (ja) | 2006-08-25 | 2009-02-18 | トヨタ自動車株式会社 | 蓄電装置用電極および蓄電装置 |
| GB0618033D0 (en) | 2006-09-13 | 2006-10-25 | Univ Nottingham | Electrochemical synthesis of composites |
| US8385046B2 (en) | 2006-11-01 | 2013-02-26 | The Arizona Board Regents | Nano scale digitated capacitor |
| AR064292A1 (es) | 2006-12-12 | 2009-03-25 | Commw Scient Ind Res Org | Dispositivo mejorado para almacenamiento de energia |
| CN101584065B (zh) | 2007-01-12 | 2013-07-10 | 易诺维公司 | 三维电池及其制造方法 |
| RU2484565C2 (ru) | 2007-02-16 | 2013-06-10 | ЮНИВЕРСАЛ СУПЕРКАПАСИТОРЗ ЭлЭлСи | Гибридное устройство аккумулирования электрической энергии с электрохимическим суперконденсатором/свинцово-кислотной батареей |
| WO2008123380A1 (ja) | 2007-03-28 | 2008-10-16 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | 電極、並びに、それを用いたリチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ及び燃料電池 |
| JP2008300467A (ja) | 2007-05-30 | 2008-12-11 | Taiyo Yuden Co Ltd | 電気化学デバイス |
| US8593714B2 (en) | 2008-05-19 | 2013-11-26 | Ajjer, Llc | Composite electrode and electrolytes comprising nanoparticles and resulting devices |
| US7948739B2 (en) | 2007-08-27 | 2011-05-24 | Nanotek Instruments, Inc. | Graphite-carbon composite electrode for supercapacitors |
| US8497225B2 (en) | 2007-08-27 | 2013-07-30 | Nanotek Instruments, Inc. | Method of producing graphite-carbon composite electrodes for supercapacitors |
| US7875219B2 (en) | 2007-10-04 | 2011-01-25 | Nanotek Instruments, Inc. | Process for producing nano-scaled graphene platelet nanocomposite electrodes for supercapacitors |
| US7745047B2 (en) | 2007-11-05 | 2010-06-29 | Nanotek Instruments, Inc. | Nano graphene platelet-base composite anode compositions for lithium ion batteries |
| JP4934607B2 (ja) | 2008-02-06 | 2012-05-16 | 富士重工業株式会社 | 蓄電デバイス |
| JP2009283658A (ja) | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Elpida Memory Inc | キャパシタ素子用の絶縁膜、キャパシタ素子及び半導体装置 |
| US8450014B2 (en) | 2008-07-28 | 2013-05-28 | Battelle Memorial Institute | Lithium ion batteries with titania/graphene anodes |
| EP2472656A3 (en) | 2008-08-15 | 2013-02-20 | Massachusetts Institute of Technology | Layer-by-layer assemblies of carbon-based nanostructures and their applications in energy storage and generation devices |
| WO2010019648A2 (en) | 2008-08-15 | 2010-02-18 | The Regents Of The University Of California | Hierarchical nanowire composites for electrochemical energy storage |
| FR2935546B1 (fr) | 2008-09-02 | 2010-09-17 | Arkema France | Materiau composite d'electrode, electrode de batterie constituee dudit materiau et batterie au lithium comprenant une telle electrode. |
| WO2010027337A1 (en) | 2008-09-08 | 2010-03-11 | Nanyang Technological University | Electrode materials for metal-air batteries, fuel cells and supercapacitors |
| US20110157774A1 (en) | 2008-09-09 | 2011-06-30 | Phillip Brett Aitchison | Package for an Electrical Device |
| US9099253B2 (en) | 2008-10-21 | 2015-08-04 | Brookhaven Science Associates, Llc | Electrochemical synthesis of elongated noble metal nanoparticles, such as nanowires and nanorods, on high-surface area carbon supports |
| CN102292285B (zh) | 2009-01-26 | 2014-05-28 | 陶氏环球技术有限责任公司 | 用于制备氧化石墨的硝酸盐基方法 |
| EP2392020A2 (en) | 2009-02-02 | 2011-12-07 | Space Charge, LLC | Capacitors using preformed electrode |
| KR101024940B1 (ko) | 2009-02-03 | 2011-03-31 | 삼성전기주식회사 | 표면 산화된 전이금속질화물 에어로젤을 이용한 하이브리드수퍼커패시터 |
| US8968525B2 (en) | 2009-02-27 | 2015-03-03 | Northwestern University | Methods of flash reduction and patterning of graphite oxide and its polymer composites |
| KR101074027B1 (ko) | 2009-03-03 | 2011-10-17 | 한국과학기술연구원 | 그래펜 복합 나노섬유 및 그 제조 방법 |
| US9118078B2 (en) | 2009-03-20 | 2015-08-25 | Northwestern University | Method of forming a film of graphite oxide single layers, and applications of same |
| US8147791B2 (en) | 2009-03-20 | 2012-04-03 | Northrop Grumman Systems Corporation | Reduction of graphene oxide to graphene in high boiling point solvents |
| US8317984B2 (en) | 2009-04-16 | 2012-11-27 | Northrop Grumman Systems Corporation | Graphene oxide deoxygenation |
| US8213157B2 (en) | 2009-04-17 | 2012-07-03 | University Of Delaware | Single-wall carbon nanotube supercapacitor |
| KR101036164B1 (ko) | 2009-04-24 | 2011-05-23 | 성균관대학교산학협력단 | 복합전극 및 이의 제조방법 |
| CN101894679B (zh) | 2009-05-20 | 2011-09-28 | 中国科学院金属研究所 | 一种石墨烯基柔性超级电容器及其电极材料的制备方法 |
| US9428394B2 (en) | 2009-05-22 | 2016-08-30 | William Marsh Rice University | Highly oxidized graphene oxide and methods for production thereof |
| KR101038869B1 (ko) | 2009-07-06 | 2011-06-02 | 삼성전기주식회사 | 커패시터용 전극 및 이를 포함하는 전기 이중층 커패시터 |
| JP5399801B2 (ja) | 2009-07-22 | 2014-01-29 | 日本化学工業株式会社 | イオン性液体含有ゲル、その製造方法及びイオン伝導体 |
| US8890476B2 (en) | 2009-08-07 | 2014-11-18 | Oerlikon Advanced Technologies Ag | Fuel cell/supercapacitor/battery power system for vehicular propulsion |
| US20110038100A1 (en) | 2009-08-11 | 2011-02-17 | Chun Lu | Porous Carbon Oxide Nanocomposite Electrodes for High Energy Density Supercapacitors |
| SG178410A1 (en) | 2009-08-20 | 2012-04-27 | Univ Nanyang Tech | Integrated electrode architectures for energy generation and storage |
| KR20110035906A (ko) | 2009-09-30 | 2011-04-06 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 커패시터 |
| US20110079748A1 (en) | 2009-10-02 | 2011-04-07 | Ruoff Rodney S | Exfoliation of Graphite Oxide in Propylene Carbonate and Thermal Reduction of Resulting Graphene Oxide Platelets |
| CN101723310B (zh) | 2009-12-02 | 2013-06-05 | 吉林大学 | 一种利用氧化石墨烯制备导电微纳结构的光加工方法 |
| US9768355B2 (en) | 2009-12-10 | 2017-09-19 | Virginia Commonwealth University | Production of graphene and nanoparticle catalysts supported on graphene using laser radiation |
| JP4527194B1 (ja) | 2009-12-11 | 2010-08-18 | エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー | グラフェン構造体、グラフェン構造体の製造方法、及び電子デバイス |
| US8883042B2 (en) | 2009-12-16 | 2014-11-11 | Georgia Tech Research Corporation | Production of graphene sheets and features via laser processing of graphite oxide/ graphene oxide |
| CN102712779A (zh) | 2009-12-22 | 2012-10-03 | 徐光锡 | 石墨烯分散液以及石墨烯-离子液体聚合物复合材料 |
| US8652687B2 (en) | 2009-12-24 | 2014-02-18 | Nanotek Instruments, Inc. | Conductive graphene polymer binder for electrochemical cell electrodes |
| US8315039B2 (en) | 2009-12-28 | 2012-11-20 | Nanotek Instruments, Inc. | Spacer-modified nano graphene electrodes for supercapacitors |
| US9640334B2 (en) | 2010-01-25 | 2017-05-02 | Nanotek Instruments, Inc. | Flexible asymmetric electrochemical cells using nano graphene platelet as an electrode material |
| WO2011116369A2 (en) | 2010-03-19 | 2011-09-22 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Electrophoretic deposition and reduction of graphene oxide to make graphene film coatings and electrode structures |
| FR2957910B1 (fr) | 2010-03-23 | 2012-05-11 | Arkema France | Melange maitre de nanotubes de carbone pour les formulations liquides, notamment dans les batteries li-ion |
| US8451584B2 (en) | 2010-03-31 | 2013-05-28 | University Of Miami | Solid state energy storage device and method |
| EP2593403B1 (en) | 2010-07-14 | 2020-03-04 | Monash University | Method for producing a gel film and filtration membrane prepared with this method |
| US8134333B2 (en) | 2010-08-17 | 2012-03-13 | Ford Global Technologies, Llc | Battery and ultracapacitor device and method of use |
| US8753772B2 (en) | 2010-10-07 | 2014-06-17 | Battelle Memorial Institute | Graphene-sulfur nanocomposites for rechargeable lithium-sulfur battery electrodes |
| WO2012051110A1 (en) | 2010-10-10 | 2012-04-19 | Roy-Mayhew Joseph D | Graphene electrodes for solar cells |
| WO2012049616A1 (en) | 2010-10-14 | 2012-04-19 | Ramot At Tel-Aviv University Ltd. | A direct liquid fuel cell having ammonia borane, hydrazine, derivatives thereof or/and mixtures thereof as fuel |
| CN103098162A (zh) | 2010-10-27 | 2013-05-08 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 复合电极材料及其制备方法和应用 |
| KR20120056556A (ko) | 2010-11-25 | 2012-06-04 | 삼성전기주식회사 | 다층 구조의 전극, 및 상기 전극을 포함하는 슈퍼 캐패시터 |
| CN106252581B (zh) | 2010-12-23 | 2021-01-22 | 纳米技术仪器公司 | 表面介导的锂离子交换能量存储装置 |
| US8828608B2 (en) | 2011-01-06 | 2014-09-09 | Springpower International Inc. | Secondary lithium batteries having novel anodes |
| KR101233420B1 (ko) | 2011-02-11 | 2013-02-13 | 성균관대학교산학협력단 | 신규한 그래핀옥사이드 환원제 및 이에 의한 환원그래핀옥사이드의 제조방법 |
| JP2012169576A (ja) | 2011-02-17 | 2012-09-06 | Nec Tokin Corp | 電気化学デバイス |
| CA2827919C (en) | 2011-02-21 | 2019-11-26 | Japan Capacitor Industrial Co., Ltd. | Electrode foil, current collector, electrode, and electric energy storage element using same |
| JP2012188484A (ja) | 2011-03-09 | 2012-10-04 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 制御された形状を有する導電性ポリマーの製造方法 |
| US9312078B2 (en) | 2011-03-18 | 2016-04-12 | William Marsh Rice University | Patterned graphite oxide films and methods to make and use same |
| US8503161B1 (en) | 2011-03-23 | 2013-08-06 | Hrl Laboratories, Llc | Supercapacitor cells and micro-supercapacitors |
| US9892869B2 (en) | 2011-04-06 | 2018-02-13 | The Florida International University Board Of Trustees | Electrochemically activated C-MEMS electrodes for on-chip micro-supercapacitors |
| WO2012138302A1 (en) | 2011-04-07 | 2012-10-11 | Nanyang Technological University | Multilayer film comprising metal nanoparticles and a graphene-based material and method of preparation thereof |
| US20130026409A1 (en) | 2011-04-08 | 2013-01-31 | Recapping, Inc. | Composite ionic conducting electrolytes |
| US8987710B2 (en) | 2011-05-19 | 2015-03-24 | Polyera Corporation | Carbonaceous nanomaterial-based thin-film transistors |
| US8784768B2 (en) | 2011-05-26 | 2014-07-22 | GM Global Technology Operations LLC | Hierarchially porous carbon particles for electrochemical applications |
| CN102275896A (zh) | 2011-05-30 | 2011-12-14 | 无锡第六元素高科技发展有限公司 | 一种插层法制备氧化石墨的方法 |
| JP5602092B2 (ja) | 2011-05-31 | 2014-10-08 | 株式会社Ｇｓユアサ | アルカリ二次電池用負極板を適用したアルカリ二次電池 |
| US9218917B2 (en) | 2011-06-07 | 2015-12-22 | FastCAP Sysems Corporation | Energy storage media for ultracapacitors |
| EP2744751A4 (en) | 2011-08-15 | 2015-08-05 | Purdue Research Foundation | METHODS AND APPARATUS FOR THE MANUFACTURE AND USE OF GRAPHENE PETAL NANOFEUUM STRUCTURES |
| CN103748035B (zh) | 2011-08-18 | 2016-02-10 | 株式会社半导体能源研究所 | 形成石墨烯及氧化石墨烯盐的方法、以及氧化石墨烯盐 |
| US8759153B2 (en) | 2011-09-06 | 2014-06-24 | Infineon Technologies Ag | Method for making a sensor device using a graphene layer |
| US8828193B2 (en) | 2011-09-06 | 2014-09-09 | Indian Institute Of Technology Madras | Production of graphene using electromagnetic radiation |
| US20130217289A1 (en) | 2011-09-13 | 2013-08-22 | Nanosi Advanced Technologies, Inc. | Super capacitor thread, materials and fabrication method |
| KR20140093930A (ko) | 2011-09-19 | 2014-07-29 | 유니버시티 오브 울롱공 | 환원된 산화 그래핀 및 이의 제조 방법 |
| US8842417B2 (en) | 2011-09-23 | 2014-09-23 | Corning Incorporated | High voltage electro-chemical double layer capacitor |
| KR20140079426A (ko) | 2011-10-07 | 2014-06-26 | 어플라이드 나노스트럭처드 솔루션스, 엘엘씨. | 활성 2 기능성 전해질을 함유한, 하이브리드 캐패시터-배터리 및 슈퍼캐패시터 |
| US8951675B2 (en) | 2011-10-13 | 2015-02-10 | Apple Inc. | Graphene current collectors in batteries for portable electronic devices |
| WO2013058349A1 (ja) | 2011-10-21 | 2013-04-25 | 昭和電工株式会社 | 黒鉛材料、電池電極用炭素材料、及び電池 |
| KR101843194B1 (ko) | 2011-10-21 | 2018-04-11 | 삼성전기주식회사 | 전기 이중층 캐패시터 |
| CN102509632B (zh) | 2011-10-28 | 2015-04-22 | 泉州师范学院 | 一种水合结构SnO2/IrO2·xH2O氧化物薄膜电极材料及其制备方法 |
| WO2013070989A1 (en) | 2011-11-10 | 2013-05-16 | The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate | Supercapacitor devices having composite electrodes formed by depositing metal oxide pseudocapacitor materials onto carbon substrates |
| DE112012004734T5 (de) | 2011-11-14 | 2014-09-11 | Meidensha Corp. | Elektrode für eine elektrische Speichervorrichtung, elektrische Speichervorrichtung und Herstellungsverfahren einer Elektrode für eine elektrische Speichervorrichtung |
| WO2013119295A1 (en) | 2011-11-18 | 2013-08-15 | William Marsh Rice University | Graphene-carbon nanotube hybrid materials and use as electrodes |
| WO2013080989A1 (ja) | 2011-11-28 | 2013-06-06 | 日本ゼオン株式会社 | 二次電池正極用バインダー組成物、二次電池正極用スラリー組成物、二次電池正極及び二次電池 |
| KR101297423B1 (ko) | 2011-11-30 | 2013-08-14 | 한국전기연구원 | 양이온-파이 상호작용에 의해 고농도 분산된 산화 그래핀 환원물 및 그 제조방법 |
| CN104081566B (zh) * | 2011-12-02 | 2017-11-17 | 三菱化学株式会社 | 非水二次电池电极用粘合剂树脂、非水二次电池电极用粘合剂树脂组合物、非水二次电池电极用浆料组合物、非水二次电池用电极、非水二次电池 |
| CN102491318B (zh) | 2011-12-13 | 2013-08-14 | 河北工业大学 | 一种制备氧化石墨烯的方法 |
| TWI466153B (zh) | 2011-12-15 | 2014-12-21 | Ind Tech Res Inst | 電容器及其製造方法 |
| CN112661139A (zh) | 2011-12-21 | 2021-04-16 | 加州大学评议会 | 互连波纹状碳基网络 |
| KR101371288B1 (ko) | 2011-12-22 | 2014-03-07 | 이화여자대학교 산학협력단 | 망간 산화물/그래핀 나노복합체 및 이의 제조 방법 |
| US20130171502A1 (en) | 2011-12-29 | 2013-07-04 | Guorong Chen | Hybrid electrode and surface-mediated cell-based super-hybrid energy storage device containing same |
| CN103208373B (zh) | 2012-01-16 | 2015-09-30 | 清华大学 | 石墨烯电极及其制备方法与应用 |
| CN102543483B (zh) | 2012-01-17 | 2014-02-26 | 电子科技大学 | 一种超级电容器的石墨烯材料的制备方法 |
| KR101356791B1 (ko) | 2012-01-20 | 2014-01-27 | 한국과학기술원 | 박막형 수퍼커패시터 및 그의 제조 방법 |
| US8841030B2 (en) | 2012-01-24 | 2014-09-23 | Enovix Corporation | Microstructured electrode structures |
| US8771630B2 (en) | 2012-01-26 | 2014-07-08 | Enerage, Inc. | Method for the preparation of graphene |
| US9409777B2 (en) | 2012-02-09 | 2016-08-09 | Basf Se | Preparation of polymeric resins and carbon materials |
| EP2820661B1 (en) | 2012-02-28 | 2023-08-30 | Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy | Integrable electrochemical capacitor |
| CN109524246B (zh) | 2012-03-05 | 2021-07-27 | 加州大学评议会 | 具有由互连波纹状碳基网络制成的电极的电容器 |
| US8765303B2 (en) | 2012-04-02 | 2014-07-01 | Nanotek Instruments, Inc. | Lithium-ion cell having a high energy density and high power density |
| US9120677B2 (en) | 2012-04-02 | 2015-09-01 | National Institute Of Aerospace Associates | Bulk preparation of holey graphene via controlled catalytic oxidation |
| US9384904B2 (en) | 2012-04-06 | 2016-07-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Negative electrode for power storage device, method for forming the same, and power storage device |
| US9360905B2 (en) | 2012-04-09 | 2016-06-07 | Nanotek Instruments, Inc. | Thermal management system containing an integrated graphene film for electronic devices |
| WO2013155276A1 (en) | 2012-04-12 | 2013-10-17 | Wayne State University | Integrated 1-d and 2-d composites for asymmetric aqueous supercapacitors with high energy density |
| US9881746B2 (en) | 2012-04-14 | 2018-01-30 | Northeastern University | Flexible and transparent supercapacitors and fabrication using thin film carbon electrodes with controlled morphologies |
| US20130314844A1 (en) | 2012-05-23 | 2013-11-28 | Nanyang Technological University | Method of preparing reduced graphene oxide foam |
| US9593225B2 (en) | 2012-06-04 | 2017-03-14 | The Curators Of The University Of Missouri | Multifunctional porous aramids (aerogels), fabrication thereof, and catalytic compositions derived therefrom |
| US9437369B2 (en) | 2012-07-11 | 2016-09-06 | Jme, Inc. | Conductive material with charge-storage material in voids |
| US9083010B2 (en) | 2012-07-18 | 2015-07-14 | Nthdegree Technologies Worldwide Inc. | Diatomaceous energy storage devices |
| KR20140012464A (ko) | 2012-07-20 | 2014-02-03 | 삼성에스디아이 주식회사 | 실리콘 합금계 음극활물질, 이를 포함하는 음극 활물질 조성물 및 그 제조 방법과 리튬 이차 전지 |
| US20140030590A1 (en) | 2012-07-25 | 2014-01-30 | Mingchao Wang | Solvent-free process based graphene electrode for energy storage devices |
| US20140050947A1 (en) | 2012-08-07 | 2014-02-20 | Recapping, Inc. | Hybrid Electrochemical Energy Storage Devices |
| US20140045058A1 (en) | 2012-08-09 | 2014-02-13 | Bluestone Global Tech Limited | Graphene Hybrid Layer Electrodes for Energy Storage |
| US9738527B2 (en) | 2012-08-23 | 2017-08-22 | Monash University | Graphene-based materials |
| JP2014053209A (ja) | 2012-09-07 | 2014-03-20 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | 櫛型電極、その製造方法、及び二次電池 |
| SG10201703118VA (en) | 2012-10-17 | 2017-05-30 | Univ Singapore Technology & Design | High specific capacitance and high power density of printed flexible micro-supercapacitors |
| US10176933B2 (en) | 2012-10-25 | 2019-01-08 | Purdue Research Foundation | Super-capacitor and arrangement for miniature implantable medical devices |
| US20140118883A1 (en) | 2012-10-31 | 2014-05-01 | Jian Xie | Graphene supported vanadium oxide monolayer capacitor material and method of making the same |
| WO2014072877A2 (en) | 2012-11-08 | 2014-05-15 | Basf Se | Graphene based screen-printable ink and its use in supercapacitors |
| CN102923698B (zh) | 2012-11-19 | 2014-11-12 | 中南大学 | 一种超级电容器用三维多孔石墨烯的制备方法 |
| KR101505145B1 (ko) | 2012-11-21 | 2015-03-24 | 주식회사 그래핀올 | 그래핀 양자점 형성 방법 |
| KR20140075836A (ko) | 2012-11-27 | 2014-06-20 | 삼성전기주식회사 | 전극 구조체 및 그 제조 방법, 그리고 상기 전극 구조체를 구비하는 에너지 저장 장치 |
| WO2014099517A1 (en) | 2012-12-19 | 2014-06-26 | Imra America, Inc. | Negative electrode active material for energy storage |
| EP2747175B1 (en) | 2012-12-21 | 2018-08-15 | Belenos Clean Power Holding AG | Self-assembled composite of graphene oxide and H4V3O8 |
| US9887046B2 (en) | 2012-12-28 | 2018-02-06 | Jiangnan University | Graphene composites and methods of making and using the same |
| US20140205841A1 (en) | 2013-01-18 | 2014-07-24 | Hongwei Qiu | Granules of graphene oxide by spray drying |
| US10297396B2 (en) | 2013-03-08 | 2019-05-21 | Monash University | Graphene-based films |
| 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 |
| WO2014138721A1 (en) | 2013-03-08 | 2014-09-12 | Sri International | High permittivity nanocomposites for electronic devices |
| CN105247639B (zh) | 2013-03-28 | 2018-01-23 | 国立大学法人东北大学 | 蓄电装置及其电极材料 |
| JP6214028B2 (ja) | 2013-04-05 | 2017-10-18 | 国立大学法人北海道大学 | 酸化グラフェン含有液の製造方法及びその利用 |
| WO2014170912A1 (en) | 2013-04-15 | 2014-10-23 | Council Of Scientific & Industrial Ressearch | All-solid-state-supercapacitor and a process for the fabrication thereof |
| TWI518995B (zh) | 2013-04-16 | 2016-01-21 | Quanta Comp Inc | The diversity antenna combination and its dynamic adjustment of the input impedance are wide Frequency antenna |
| WO2014181763A1 (ja) | 2013-05-07 | 2014-11-13 | 山本化成株式会社 | 感熱発色性組成物及び該組成物を用いてなる感熱記録材料 |
| CN104143630A (zh) | 2013-05-09 | 2014-11-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 石墨烯-纳米金属氧化物复合材料在锂硫电池中应用 |
| JP2014225508A (ja) | 2013-05-15 | 2014-12-04 | 住友電気工業株式会社 | 蓄電デバイス用電極、蓄電デバイスおよび蓄電デバイス用電極の製造方法 |
| US20140370383A1 (en) * | 2013-06-12 | 2014-12-18 | E I Du Pont De Nemours And Company | Ethylene copolymer-fluoropolymer hybrid battery binder |
| WO2015023974A1 (en) | 2013-08-15 | 2015-02-19 | The Regents Of The University Of California | A multicomponent approach to enhance stability and capacitance in polymer-hybrid supercapacitors |
| CN103508450B (zh) | 2013-09-11 | 2015-05-20 | 清华大学 | 一种大面积、可图案化石墨烯的激光制备方法 |
| US10214422B2 (en) | 2013-10-16 | 2019-02-26 | Research & Business Foundation Sungkyunkwan University | Interlayer distance controlled graphene, supercapacitor and method of producing the same |
| WO2015061327A1 (en) | 2013-10-21 | 2015-04-30 | The Penn State Research Foundation | Method for preparing graphene oxide films and fibers |
| CN203631326U (zh) | 2013-11-06 | 2014-06-04 | 西安中科麦特电子技术设备有限公司 | 一种石墨烯电极的超级电容器 |
| WO2015069332A1 (en) | 2013-11-08 | 2015-05-14 | The Regents Of The University Of California | Three-dimensional graphene framework-based high-performance supercapacitors |
| CN103723715B (zh) | 2013-12-02 | 2015-08-12 | 辽宁师范大学 | 孔隙可调的超级电容器用石墨烯宏观体的制备方法 |
| CN203839212U (zh) | 2014-01-06 | 2014-09-17 | 常州立方能源技术有限公司 | 三维石墨烯梯度含量结构超级电容器极片 |
| EP2905257B1 (en) | 2014-02-05 | 2018-04-04 | Belenos Clean Power Holding AG | Method of production of graphite oxide |
| US9580325B2 (en) | 2014-02-06 | 2017-02-28 | Nanotek Instruments, Inc. | Process for producing highly oriented graphene films |
| CA2940050C (en) | 2014-02-17 | 2023-10-31 | William Marsh Rice University | Laser induced graphene materials and their use in electronic devices |
| CN103787328B (zh) | 2014-03-11 | 2016-01-13 | 华南师范大学 | 一种改性石墨烯的制备方法 |
| US20170025557A1 (en) | 2014-04-02 | 2017-01-26 | Georgia Tech Research Corporation | Broadband reduced graphite oxide based photovoltaic devices |
| EP2933229A1 (en) | 2014-04-17 | 2015-10-21 | Basf Se | Electrochemical capacitor devices using two-dimensional carbon material for high frequency AC line filtering |
| EP3920273A1 (en) | 2014-04-25 | 2021-12-08 | South Dakota Board of Regents | High capacity electrodes |
| JP2015218085A (ja) | 2014-05-16 | 2015-12-07 | 国立大学法人信州大学 | 活性化グラフェンモノリスおよびその製造方法 |
| CN104229777B (zh) | 2014-05-28 | 2016-06-15 | 淮海工学院 | 一种自支撑还原氧化石墨烯薄膜的绿色还原制备方法 |
| WO2015192008A2 (en) | 2014-06-13 | 2015-12-17 | Pope Michael A | Batteries incorporating graphene membranes for extending the cycle-life of lithium-ion batteries |
| US20150364755A1 (en) * | 2014-06-16 | 2015-12-17 | The Regents Of The University Of California | Silicon Oxide (SiO) Anode Enabled by a Conductive Polymer Binder and Performance Enhancement by Stabilized Lithium Metal Power (SLMP) |
| US10211495B2 (en) | 2014-06-16 | 2019-02-19 | The Regents Of The University Of California | Hybrid electrochemical cell |
| WO2016018192A1 (en) | 2014-07-29 | 2016-02-04 | Agency For Science, Technology And Research | Method of preparing a porous carbon material |
| US9742001B2 (en) | 2014-08-07 | 2017-08-22 | Nanotek Instruments, Inc. | Graphene foam-protected anode active materials for lithium batteries |
| CN104201438B (zh) | 2014-09-23 | 2016-08-17 | 中国地质大学（武汉） | 一种基于氧化石墨烯-碳纸气体催化电极的锂-空气电池 |
| EP3200996A1 (en) | 2014-10-03 | 2017-08-09 | E. I. du Pont de Nemours and Company | Multilayer food casing or food film |
| US20160099116A1 (en) | 2014-10-05 | 2016-04-07 | Yongzhi Yang | Methods and apparatus for the production of capacitor with electrodes made of interconnected corrugated carbon-based network |
| CN104299794B (zh) | 2014-10-16 | 2017-07-21 | 北京航空航天大学 | 一种超级电容器用三维功能化石墨烯及其制备方法 |
| CN104355306B (zh) | 2014-10-17 | 2016-04-13 | 浙江碳谷上希材料科技有限公司 | 一种一锅法快速制备单层氧化石墨烯的方法 |
| CN105585003B (zh) | 2014-10-22 | 2019-05-31 | 肖彦社 | 一种氧化石墨烯和石墨烯纳米片的大规模连续化制备方法及其设备 |
| WO2016073171A1 (en) | 2014-11-07 | 2016-05-12 | Bing Hsieh | Printed supercapacitors based on graphene |
| AU2015349949B2 (en) | 2014-11-18 | 2019-07-25 | The Regents Of The University Of California | Porous interconnected corrugated carbon-based network (ICCN) composite |
| US20190088420A1 (en) | 2014-11-26 | 2019-03-21 | William Marsh Rice University | Laser induced graphene hybrid materials for electronic devices |
| WO2016094551A1 (en) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | Purdue Research Foundation | Methods of making electrodes, electrodes made therefrom, and electrochemical energy storage cells utilizing the electrodes |
| CN104637694A (zh) | 2015-02-03 | 2015-05-20 | 武汉理工大学 | 多孔石墨烯支撑聚苯胺异质结构基微型超级电容器纳米器件及其制备方法 |
| CN104617300A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-05-13 | 天津师范大学 | 一种采用还原氧化石墨烯制备锂离子电池正负极材料的方法 |
| CN104892935B (zh) | 2015-05-21 | 2017-03-01 | 安徽大学 | 一种合成聚苯胺纳米管的方法 |
| WO2016190225A1 (ja) | 2015-05-28 | 2016-12-01 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 電極材料、その製造方法、および、それを用いた蓄電デバイス |
| CN105062074B (zh) | 2015-07-21 | 2018-09-04 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种用于直流特高压绝缘组合物、制备方法及其用途 |
| WO2017023797A1 (en) | 2015-07-31 | 2017-02-09 | Ada Technologies, Inc. | High energy and power electrochemical device and method of making and using same |
| US9773622B2 (en) | 2015-08-26 | 2017-09-26 | Nanotek Instruments, Inc. | Porous particles of interconnected 3D graphene as a supercapacitor electrode active material and production process |
| WO2017047522A1 (ja) | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 東レ株式会社 | グラフェン／有機溶媒分散液およびその製造方法ならびにリチウムイオン電池用電極の製造方法 |
| CN105217621A (zh) | 2015-10-30 | 2016-01-06 | 浙江理工大学 | 一种尺寸均一的氧化石墨烯制备方法 |
| WO2017112575A1 (en) | 2015-12-22 | 2017-06-29 | The Regents Of The University Of California | Cellular graphene films |
| US9905373B2 (en) | 2016-01-04 | 2018-02-27 | Nanotek Instruments, Inc. | Supercapacitor having an integral 3D graphene-carbon hybrid foam-based electrode |
| US9437372B1 (en) | 2016-01-11 | 2016-09-06 | Nanotek Instruments, Inc. | Process for producing graphene foam supercapacitor electrode |
| WO2017122230A1 (en) * | 2016-01-13 | 2017-07-20 | Nec Corporation | Hierarchical oxygen containing carbon anode for lithium ion batteries with high capacity and fast charging capability |
| IL260398B (en) | 2016-01-22 | 2022-08-01 | Univ California | high voltage devices |
| CN109074966A (zh) | 2016-03-23 | 2018-12-21 | 加利福尼亚大学董事会 | 用于高电压和太阳能应用的装置和方法 |
| US10622163B2 (en) | 2016-04-01 | 2020-04-14 | The Regents Of The University Of California | Direct growth of polyaniline nanotubes on carbon cloth for flexible and high-performance supercapacitors |
| US9899672B2 (en) * | 2016-05-17 | 2018-02-20 | Nanotek Instruments, Inc. | Chemical-free production of graphene-encapsulated electrode active material particles for battery applications |
| US11097951B2 (en) | 2016-06-24 | 2021-08-24 | The Regents Of The University Of California | Production of carbon-based oxide and reduced carbon-based oxide on a large scale |
| CN106158426B (zh) | 2016-08-19 | 2018-01-26 | 南京林业大学 | 一种制备柔性超级电容器线状电极的方法 |
| CA3033140A1 (en) | 2016-08-31 | 2018-03-08 | The Regents Of The University Of California | Devices comprising carbon-based material and fabrication thereof |
| US20180366280A1 (en) | 2017-06-14 | 2018-12-20 | Nanotech Energy, Inc | Electrodes and electrolytes for aqueous electrochemical energy storage systems |
| CN110892572B (zh) | 2017-07-14 | 2023-02-17 | 加利福尼亚大学董事会 | 用碳纳米点制备高导电多孔石墨烯用于超级电容器应用的简单方法 |
| US10193139B1 (en) | 2018-02-01 | 2019-01-29 | The Regents Of The University Of California | Redox and ion-adsorbtion electrodes and energy storage devices |
-
2017
- 2017-08-28 CA CA3033140A patent/CA3033140A1/en active Pending
- 2017-08-28 CN CN201780063416.XA patent/CN109845004B/zh active Active
- 2017-08-28 EA EA201990587A patent/EA201990587A1/ru unknown
- 2017-08-28 US US15/688,342 patent/US10938021B2/en active Active
- 2017-08-28 EP EP17847303.9A patent/EP3507846A4/en active Pending
- 2017-08-28 MX MX2019001891A patent/MX2019001891A/es unknown
- 2017-08-28 WO PCT/US2017/048883 patent/WO2018044786A1/en unknown
- 2017-08-28 JP JP2019511650A patent/JP7109790B2/ja active Active
- 2017-08-28 KR KR1020197008481A patent/KR102535218B1/ko active IP Right Grant
- 2017-08-28 AU AU2017321294A patent/AU2017321294B2/en active Active
-
2019
- 2019-02-17 IL IL264868A patent/IL264868A/en unknown
-
2020
- 2020-12-04 US US17/112,384 patent/US11791453B2/en active Active
-
2023
- 2023-08-25 US US18/455,693 patent/US20240162413A1/en active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001266856A (ja) | 2000-03-24 | 2001-09-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用電極板の製造方法 |
| US20140255785A1 (en) | 2012-05-18 | 2014-09-11 | Xg Science, Inc. | Silicon-graphene nanocomposites for electrochemical applications |
| JP2014096360A (ja) | 2012-10-09 | 2014-05-22 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 蓄電装置 |
| JP2016509757A (ja) | 2013-02-08 | 2016-03-31 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | グラフェンリチウムイオンキャパシタ |
| JP2015057767A (ja) | 2013-08-09 | 2015-03-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | リチウムイオン二次電池用電極、及びその作製方法、並びにリチウムイオン二次電池 |
| JP2016033851A (ja) | 2014-07-30 | 2016-03-10 | 株式会社東芝 | 複合体、複合体の製造方法、非水電解質電池用活物質材料、及び非水電解質電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3507846A4 (en) | 2020-08-12 |
| US10938021B2 (en) | 2021-03-02 |
| EP3507846A1 (en) | 2019-07-10 |
| AU2017321294A1 (en) | 2019-04-18 |
| CA3033140A1 (en) | 2018-03-08 |
| US20240162413A1 (en) | 2024-05-16 |
| IL264868A (en) | 2019-05-30 |
| US20180062159A1 (en) | 2018-03-01 |
| EA201990587A1 (ru) | 2019-07-31 |
| US20210111392A1 (en) | 2021-04-15 |
| KR20190043157A (ko) | 2019-04-25 |
| US11791453B2 (en) | 2023-10-17 |
| CN109845004B (zh) | 2022-10-14 |
| JP2019526901A (ja) | 2019-09-19 |
| MX2019001891A (es) | 2019-07-08 |
| KR102535218B1 (ko) | 2023-05-22 |
| BR112019004128A2 (pt) | 2019-05-28 |
| AU2017321294B2 (en) | 2021-12-09 |
| WO2018044786A1 (en) | 2018-03-08 |
| CN109845004A (zh) | 2019-06-04 |
| TW201841422A (zh) | 2018-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7109790B2 (ja) | 炭素系材料を含むデバイス及びその製造 | |
| JP6389159B2 (ja) | 非水電解質二次電池用負極活物質、非水電解質二次電池、非水電解質二次電池用負極材の製造方法、及び非水電解質二次電池の製造方法 | |
| JP6098878B2 (ja) | 非水電解液二次電池 | |
| CN104364957B (zh) | 锂离子二次电池 | |
| CN105308776B (zh) | 锂二次电池用负极活性材料、其制备方法和包含其的锂二次电池 | |
| CN104335395B (zh) | 锂二次电池用负极活性物质及包含该物质的锂二次电池 | |
| US10991971B2 (en) | Negative electrode active material, mixed negative electrode active material, negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, lithium ion secondary battery, and, production method of negative electrode active material | |
| CN102361095B (zh) | 一种高比功率锂离子电池及其制备方法 | |
| JP2017022120A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
| JP2022518395A (ja) | プレリチウム化エネルギー貯蔵デバイスのための組成物及び方法 | |
| JP7021702B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
| WO2017085911A1 (ja) | 負極活物質、混合負極活物質材料、非水電解質二次電池用負極、リチウムイオン二次電池、負極活物質の製造方法、及びリチウムイオン二次電池の製造方法 | |
| KR20110054766A (ko) | 수퍼도전성 나노입자, 수퍼도전성 나노입자의 분말 및 이를 구비한 리튬 전지 | |
| WO2017047030A1 (ja) | 非水電解質二次電池用負極活物質の製造方法、及び非水電解質二次電池の製造方法 | |
| WO2023070268A1 (zh) | 一种电化学装置及包含该电化学装置的用电装置 | |
| JP2017084684A (ja) | リチウムイオン二次電池用負極活物質、およびその製造方法、リチウムイオン二次電池 | |
| CN117642883A (zh) | 电极活性材料、二次电池及用电装置 | |
| TWI843696B (zh) | 包含碳基材料之裝置及其製造方法 | |
| JP2014238946A (ja) | 非水電解質二次電池の製造方法及び製造された電池 | |
| TKM et al. | A Ternary Metal Oxide-Reduced Graphene Oxide Composite as High Capacity and Durable Anode for Li-Ion Batteries | |
| WO2022239699A1 (ja) | 二次電池 | |
| CN104471764B (zh) | 二次电池 | |
| WO2021217423A1 (zh) | 电化学装置以及包括所述电化学装置的电子装置 | |
| BR112019004128B1 (pt) | Dispositivo de armazenamento de energia | |
| Karthikeyan et al. | Adipic Acid Assisted Sol-Gel Synthesis of Li 1+ x (Mn 0.4 Ni 0.4 Fe 0.2) 1-x O 2 (0< x< 0.3) as Cathode Materials for Lithium Ion Batteries |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200730 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210719 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210819 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20211104 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220215 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220218 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220328 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220419 |
|
| 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: 20220624 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220712 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7109790 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |