JPWO2020257503A5

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Publication number: JPWO2020257503A5
Application number: JP2021575926A
Authority: JP
Publication date: 2023-06-26

Description

実施形態５１．実施形態５０に記載の方法であって、前記酸ドーピング及び脱ドーピングは、酢酸、デシルベンゼンスルホン酸、樟脳スルホン酸、カルボン酸、ハロゲン酸、ｐ－フェノールスルホン酸、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される酸を用いて実行される、前記方法。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
(項目１)
ナノ構造の外側の体積から物理的に分離された含有される体積を含むナノ構造材料であって、前記含有される体積が、リチウム金属またはリチウム合金を含む収容された電気活性物質及び前記収容された電気活性物質と接触する収容された液相を封入する、前記ナノ構造材料。
(項目２)
選択的透過性膜によってナノ構造の外側の体積から物理的に分離された含有される体積を含むナノ構造材料であって、前記含有される体積が、リチウム金属またはリチウム合金を含む電気活性物質及び前記電気活性物質と接触する収容された液相を封入する、前記ナノ構造材料。
(項目３)
前記電気活性物質がリチウムシリコン合金を含む、項目１または２に記載のナノ構造材料。
(項目４)
前記リチウム金属またはリチウム合金が、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、金属カルコゲニド、金属硫化物、金属酸化物、導電性ポリマー、及びそれらの混合物からなる群から選択される１つ以上の追加的な材料と複合体を形成する、項目２に記載のナノ構造材料。
(項目５)
前記電気活性物質が、前記含有される体積の約５％～約８０％を含む、先行項目のいずれか１項に記載のナノ構造材料。
(項目６)
前記収容された液相が、前記含有される体積の約２０％～約９５％を含む、先行項目のいずれか１項に記載のナノ構造材料。
(項目７)
前記ナノ粒子が実質的に球形形状を有する、先行項目のいずれか１項に記載のナノ構造材料。
(項目８)
前記膜が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、酢酸セルロース、ポリアニリン、ポリピロール、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリベンズイミダゾール、及びそれらの誘導体、混合物、ならびにコポリマーからなる群から選択されるポリマーを含む、項目２～７のいずれか１項に記載のナノ構造材料。
(項目９)
前記膜が１つ以上の導電性ポリマーを含む、項目２～７のいずれか１項に記載のナノ構造材料。
(項目１０)
少なくとも１つの導電性ポリマーが、ポリアニリン、ポリドーパミン、ポリピロール、ポリセレノフェン、ポリチオフェン、ポリナフタレン、ポリフェニレンスルフィド、及びそれらの誘導体、混合物、ならびにコポリマーからなる群から選択される、または
ポリピロール（ＰＰｙ）、ポリチオフェン（ＰＴｈ）、ポリドーパミン、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリ（３，４－プロピレンジオキシチオフェン）（ＰｒｏＤＯＴ）、ポリ（３，４－エチレンジオキシピロール）（ＰＥＤＯＰ）、ポリ（３，４－プロピレンジオキシピロール）（ＰｒｏＤＯＰ）、ポリ（３，４－エチレンジチオピロール）（ＰＥＤＴＰ）、ポリ（３，４－エチレンオキシヒアチオフェン）（ＰＥＯＴＴ）、ポリ（３，４－エチレンジオキシセレノフェン）（ＰＥＤＯＳｅ）、及びそれらの誘導体、混合物、ならびにコポリマーなる群から選択される、または
ポリアニリン（ＰＡｎｉ）、ポリ（ｏ－メチルアニリン）（ＰＯＴＯ）、ポリ（ｏ－メトキシアニリン）（ＰＯＡＳ）、ポリ（２，５－ジメチルアニリン）（ＰＤＭＡ）、ポリ（２，５－ジメトキシアニリン）（ＰＤＯＡ）、スルホン化ポリアニリン（ＳＰＡＮｉ（登録商標））、ポリ（１－アミノナフタレン）（ＰＮＡ）、ポリ（５－アミノナフタレン－２－スルホン酸）、ポリフェニレン硫化物、及びそれらの誘導体、混合物、ならびにコポリマーからなる群から選択される、項目９に記載のナノ構造材料。
(項目１１)
ポリアニリン（ＰＡｎｉ）、ポリ（ｏ－メチルアニリン）（ＰＯＴＯ）、ポリ（ｏ－メトキシアニリン）（ＰＯＡＳ）、ポリ（２，５－ジメチルアニリン）（ＰＤＭＡ）、ポリ（２，５－ジメトキシアニリン）（ＰＤＯＡ）、スルホン化ポリアニリン（ＳＰＡＮｉ（登録商標））、ポリ（１－アミノナフタレン）（ＰＮＡ）、ポリ（５－アミノナフタレン－２－スルホン酸）、ポリフェニレン硫化物、及びそれらの誘導体、混合物、ならびにコポリマーからなる群から選択される少なくとも１つの導電性ポリマーをさらに含む、項目１０に記載のナノ構造材料。
(項目１２)
前記ポリマーが架橋されている、項目８～１１に記載のナノ構造材料。
(項目１３)
前記膜が、無機固体を含む、項目２～１１のいずれか１項に記載のナノ構造材料。
(項目１４)
前記収容された液相が、前記透過性膜を横切って交換する１つ以上の物質を含む、項目２に記載のナノ構造材料。
(項目１５)
前記収容された液相内の前記物質の前記透過性膜を横切る移動が、静水圧の変化によって誘発される、項目１４に記載のナノ構造材料。
(項目１６)
前記収容された液相が、前記選択的透過性膜が実質的に不透過性である少なくとも１つの物質を含む、項目２に記載のナノ構造材料。
(項目１７)
前記少なくとも１つの不透過性物質が捕捉された溶媒である、項目１６に記載のナノ構造材料。
(項目１８)
先行項目のいずれか１項に記載のナノ構造材料を含む電極組成物。
(項目１９)
項目１８に記載の電極組成物を用いて配合されたアノード。
(項目２０)
項目１９に記載のアノード、カソード、セパレータ、及び一次電解質を備える、電気化学的エネルギー貯蔵装置。
(項目２１)
前記一次電解質及び前記ナノ構造材料中の前記収容された液体が異なる組成物を含む、項目２０に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。
(項目２２)
第１の液相と接触するナノ構造材料を含むシステムであって、前記ナノ構造材料が、収容されたリチウム金属またはリチウム合金を含む電気活性物質を封入する含有される体積と、前記電気活性物質と接触する収容された液相とを含み、
前記収容された液相が、選択的透過性膜によって前記第１の液相から物理的に分離され、かつ前記第１の液相及び前記収容された液相のうちの少なくとも１つは、前記選択的透過性構造が実質的に不透過性である物質を含む、システム。
(項目２３)
前記含まれる液相が、前記選択的透過性構造が実質的に不透過性である１つ以上のエーテルを含む、項目２２に記載のシステム。
(項目２４)
前記第１の液相が、前記選択的透過性構造が実質的に不透過性である１つ以上のエーテルを含む、項目２２または２３に記載のシステム。
(項目２５)
ナノ構造を作製する方法であって、
リチウム金属またはリチウム合金を含む多孔質電気活性物質のナノスケール粒子を形成する工程と、
前記多孔性電気活性物質を収容するために、前記ナノスケール粒子を透過性カプセル化剤でコーティングする工程と、
前記多孔性電気活性物質の細孔体積の中へと液相を導入する工程と
前記液相中の１つ以上の物質に対して不透過性である第２のカプセル化剤で前記ナノスケール粒子をコーティングする工程と、を含む方法。
(項目２６)
ナノ構造を作製する方法であって、
リチウム金属またはリチウム合金を含む多孔質電気活性物質のナノスケール粒子を形成する工程と、
前記多孔性電気活性物質を収容するために、前記ナノスケール粒子を透過性カプセル化剤でコーティングする工程と、
前記多孔性電気活性物質の細孔体積の中へと液相を導入する工程と
前記カプセル化剤を修正して、前記液相内の１つ以上の成分に対して前記カプセル化剤の透過性をより低くする工程と、を含む方法。
(項目２７)
ナノ構造を作製する方法であって、
透過性カプセル化剤を用いて中空構造を形成する工程と、
リチウム金属またはリチウム合金を含む電気活性物質のナノスケール粒子を前記中空構造の中へと導入する工程と、
前記空所の中へと液相を導入する工程と、
前記カプセル化剤を修正して、前記液相内の１つ以上の物質に対して前記カプセル化剤の透過性をより低くする工程と、を含む方法。
(項目２８)
前記カプセル化剤が少なくとも１つのポリマーを含む、項目２５～２７のいずれか１項に記載の方法。
(項目２９)
少なくとも１つのポリマーが導電性ポリマーである、項目２８に記載の方法。
(項目３０)
前記カプセル化剤がポリマーを含み、かつ前記カプセル化剤の前記透過性を修正する前記工程がポリマーを架橋することを含む、項目２８または２９に記載の方法。
(項目３１)
前記カプセル化剤の前記透過性を修正する前記工程が、前記ポリマーを酸ドーピング及び脱ドーピングすることを含む、項目２９に記載の方法。

Claims

ナノ構造の外側の体積から物理的に分離された含有される体積を含むナノ構造材料であって、前記含有される体積が、リチウム金属またはリチウム合金を含む収容された電気活性物質及び前記収容された電気活性物質と接触する収容された液相を封入する、前記ナノ構造材料。
選択的透過性膜によってナノ構造の外側の体積から物理的に分離された含有される体積を含むナノ構造材料であって、前記含有される体積が、リチウム金属またはリチウム合金を含む電気活性物質及び前記電気活性物質と接触する収容された液相を封入する、前記ナノ構造材料。
前記電気活性物質がリチウムシリコン合金を含む、請求項１または２に記載のナノ構造材料。
前記リチウム金属またはリチウム合金が、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、金属カルコゲニド、金属硫化物、金属酸化物、導電性ポリマー、及びそれらの混合物からなる群から選択される１つ以上の追加的な材料と複合体を形成する、請求項２に記載のナノ構造材料。
前記電気活性物質が、前記含有される体積の約５％～約８０％を含む、請求項１～４のいずれか１項に記載のナノ構造材料。
前記収容された液相が、前記含有される体積の約２０％～約９５％を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載のナノ構造材料。
前記ナノ粒子が実質的に球形形状を有する、請求項１～６のいずれか１項に記載のナノ構造材料。
前記膜が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、酢酸セルロース、ポリアニリン、ポリピロール、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリベンズイミダゾール、及びそれらの誘導体、混合物、ならびにコポリマーからなる群から選択されるポリマーを含む、請求項２～７のいずれか１項に記載のナノ構造材料。
前記膜が１つ以上の導電性ポリマーを含む、請求項２～７のいずれか１項に記載のナノ構造材料。
少なくとも１つの導電性ポリマーが、ポリアニリン、ポリドーパミン、ポリピロール、ポリセレノフェン、ポリチオフェン、ポリナフタレン、ポリフェニレンスルフィド、及びそれらの誘導体、混合物、ならびにコポリマーからなる群から選択される、または
ポリピロール（ＰＰｙ）、ポリチオフェン（ＰＴｈ）、ポリドーパミン、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリ（３，４－プロピレンジオキシチオフェン）（ＰｒｏＤＯＴ）、ポリ（３，４－エチレンジオキシピロール）（ＰＥＤＯＰ）、ポリ（３，４－プロピレンジオキシピロール）（ＰｒｏＤＯＰ）、ポリ（３，４－エチレンジチオピロール）（ＰＥＤＴＰ）、ポリ（３，４－エチレンオキシヒアチオフェン）（ＰＥＯＴＴ）、ポリ（３，４－エチレンジオキシセレノフェン）（ＰＥＤＯＳｅ）、及びそれらの誘導体、混合物、ならびにコポリマーなる群から選択される、または
ポリアニリン（ＰＡｎｉ）、ポリ（ｏ－メチルアニリン）（ＰＯＴＯ）、ポリ（ｏ－メトキシアニリン）（ＰＯＡＳ）、ポリ（２，５－ジメチルアニリン）（ＰＤＭＡ）、ポリ（２，５－ジメトキシアニリン）（ＰＤＯＡ）、スルホン化ポリアニリン（ＳＰＡＮｉ（登録商標））、ポリ（１－アミノナフタレン）（ＰＮＡ）、ポリ（５－アミノナフタレン－２－スルホン酸）、ポリフェニレン硫化物、及びそれらの誘導体、混合物、ならびにコポリマーからなる群から選択される、請求項９に記載のナノ構造材料。
ポリアニリン（ＰＡｎｉ）、ポリ（ｏ－メチルアニリン）（ＰＯＴＯ）、ポリ（ｏ－メトキシアニリン）（ＰＯＡＳ）、ポリ（２，５－ジメチルアニリン）（ＰＤＭＡ）、ポリ（２，５－ジメトキシアニリン）（ＰＤＯＡ）、スルホン化ポリアニリン（ＳＰＡＮｉ（登録商標））、ポリ（１－アミノナフタレン）（ＰＮＡ）、ポリ（５－アミノナフタレン－２－スルホン酸）、ポリフェニレン硫化物、及びそれらの誘導体、混合物、ならびにコポリマーからなる群から選択される少なくとも１つの導電性ポリマーをさらに含む、請求項１０に記載のナノ構造材料。
前記ポリマーが架橋されている、請求項８～１１に記載のナノ構造材料。
前記膜が、無機固体を含む、請求項２～１１のいずれか１項に記載のナノ構造材料。
前記収容された液相が、前記透過性膜を横切って交換する１つ以上の物質を含む、請求項２に記載のナノ構造材料。
前記収容された液相内の前記物質の前記透過性膜を横切る移動が、静水圧の変化によって誘発される、請求項１４に記載のナノ構造材料。
前記収容された液相が、前記選択的透過性膜が実質的に不透過性である少なくとも１つの物質を含む、請求項２に記載のナノ構造材料。
前記少なくとも１つの不透過性物質が捕捉された溶媒である、請求項１６に記載のナノ構造材料。
請求項１～１７のいずれか１項に記載のナノ構造材料を含む電極組成物。
請求項１８に記載の電極組成物を用いて配合されたアノード。
請求項１９に記載のアノード、カソード、セパレータ、及び一次電解質を備える、電気化学的エネルギー貯蔵装置。
前記一次電解質及び前記ナノ構造材料中の前記収容された液体が異なる組成物を含む、請求項２０に記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置。
第１の液相と接触するナノ構造材料を含むシステムであって、前記ナノ構造材料が、収容されたリチウム金属またはリチウム合金を含む電気活性物質を封入する含有される体積と、前記電気活性物質と接触する収容された液相とを含み、
前記収容された液相が、選択的透過性膜によって前記第１の液相から物理的に分離され、かつ前記第１の液相及び前記収容された液相のうちの少なくとも１つは、前記選択的透過性構造が実質的に不透過性である物質を含む、システム。
前記含まれる液相が、前記選択的透過性構造が実質的に不透過性である１つ以上のエーテルを含む、請求項２２に記載のシステム。
前記第１の液相が、前記選択的透過性構造が実質的に不透過性である１つ以上のエーテルを含む、請求項２２または２３に記載のシステム。
ナノ構造を作製する方法であって、
リチウム金属またはリチウム合金を含む多孔質電気活性物質のナノスケール粒子を形成する工程と、
前記多孔性電気活性物質を収容するために、前記ナノスケール粒子を透過性カプセル化剤でコーティングする工程と、
前記多孔性電気活性物質の細孔体積の中へと液相を導入する工程と
前記液相中の１つ以上の物質に対して不透過性である第２のカプセル化剤で前記ナノスケール粒子をコーティングする工程と、を含む方法。
ナノ構造を作製する方法であって、
リチウム金属またはリチウム合金を含む多孔質電気活性物質のナノスケール粒子を形成する工程と、
前記多孔性電気活性物質を収容するために、前記ナノスケール粒子を透過性カプセル化剤でコーティングする工程と、
前記多孔性電気活性物質の細孔体積の中へと液相を導入する工程と
前記カプセル化剤を修正して、前記液相内の１つ以上の成分に対して前記カプセル化剤の透過性をより低くする工程と、を含む方法。
ナノ構造を作製する方法であって、
透過性カプセル化剤を用いて中空構造を形成する工程と、
リチウム金属またはリチウム合金を含む電気活性物質のナノスケール粒子を前記中空構造の中へと導入する工程と、
前記空所の中へと液相を導入する工程と、
前記カプセル化剤を修正して、前記液相内の１つ以上の物質に対して前記カプセル化剤の透過性をより低くする工程と、を含む方法。
前記カプセル化剤が少なくとも１つのポリマーを含む、請求項２５～２７のいずれか１項に記載の方法。
少なくとも１つのポリマーが導電性ポリマーである、請求項２８に記載の方法。
前記カプセル化剤がポリマーを含み、かつ前記カプセル化剤の前記透過性を修正する前記工程がポリマーを架橋することを含む、請求項２８または２９に記載の方法。
前記カプセル化剤の前記透過性を修正する前記工程が、前記ポリマーを酸ドーピング及び脱ドーピングすることを含む、請求項２９に記載の方法。