JPWO2020257509A5

JPWO2020257509A5 -

Info

Publication number: JPWO2020257509A5
Application number: JP2021576011A
Authority: JP
Publication date: 2023-06-26

Description

実施形態５４．実施形態５３に記載の方法であって、酸は、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、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される。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、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)
前記含有される体積が、選択的透過性膜によって前記ナノ構造の前記外側の体積から分離される、項目１に記載のナノ構造材料。
(項目３)
前記電気活性物質が硫黄を含む、項目１に記載のナノ構造材料。
(項目４)
前記電気活性物質が、元素硫黄、硫黄含有有機分子、ポリマー、または複合材料、金属硫化物、及びこれらの任意の２つ以上の混合物からなる群から選択される、項目３に記載のナノ構造材料。
(項目５)
前記電気活性物質がＳ _８を含む、項目４に記載のナノ構造材料。
(項目６)
前記電気活性物質が、前記含有される体積の約２０％～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７)
前記収容された液相が、前記含有される体積の約２０％～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８)
前記選択的透過性膜が、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、または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、またはコポリマーからなる群から選択される、または
少なくとも１つの導電性ポリマーが、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、またはコポリマーなる群から選択される、または
少なくとも１つの導電性ポリマーが、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（ＳＰＡＮ（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、または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（ＳＰＡＮ（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、または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)
前記収容された液相が、前記選択的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１４)
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１５)
不透過性物質が多硫化リチウムである、項目１４に記載のナノ構造材料。
(項目１６)
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１４に記載のナノ構造材料。
(項目１７)
捕捉された溶媒が、エーテル、ジエーテル、ポリエーテル、スルホン、ジスルホン、ポリスルホン、ニトリル、ジニトリル、ポリニトリル、チオエステル、ジチオエステル、チオカーボネート、ジチオカーボネート、トリチオカーボネート、またはそれらの混合物からなる群から選択される、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カソード。
(項目２０)
項目１９に記載のカソード、アノード、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、収容された電気活性物質と、前記電気活性物質と接触する収容された液相とを封入する含有される体積を含み、
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つが、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つ以上の脂肪族炭酸塩を含む、項目２２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、
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、
前記収容された電気活性物質の体積を減少させ、前記カプセル化剤内に含有される空所を作り出す工程と、
前記空所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の封入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、
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、
前記収容された電気活性物質の体積を減少させ、前記カプセル化剤内に含有される空所を作り出す工程と、
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、
透過性のカプセル化剤を用いて中空構造を形成する工程と、
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、
液相を前記空所の中へと導入する工程と、
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２８)
ナノ構造を作製する方法であって、
透過性のカプセル化剤を用いて中空構造を形成する工程と、
液相を溶解した電気活性物質または前記電気活性物質の前駆体を含む空所の中へと導入する工程と、
前記ナノ構造を処理して、前記中空構造内に収容された前記溶解した電気活性物質または前記電気活性物質の前駆体を固化する工程と、
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２９)
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２５～２８のいずれか１項に記載の方法。
(項目３０)
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２９に記載の方法。
(項目３１)
前記封入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２６～２８のいずれか１項に記載の方法。
(項目３２)
前記封入剤の前記透過性を修正する前記工程が酸ドーピング及び脱ドーピングを含む、項目３１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、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。
前記含有される体積が、選択的透過性膜によって前記ナノ構造の前記外側の体積から分離される、請求項１に記載のナノ構造材料。
前記電気活性物質が硫黄を含む、請求項１に記載のナノ構造材料。
前記電気活性物質が、元素硫黄、硫黄含有有機分子、ポリマー、または複合材料、金属硫化物、及びこれらの任意の２つ以上の混合物からなる群から選択される、請求項３に記載のナノ構造材料。
前記電気活性物質がＳ_８を含む、請求項４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２０％～約８０％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。
前記収容された液相が、前記含有される体積の約２０％～約８０％を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載のナノ構造材料。
前記選択的透過性膜が、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、または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、またはコポリマーからなる群から選択される、または
少なくとも１つの導電性ポリマーが、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、またはコポリマーなる群から選択される、または
少なくとも１つの導電性ポリマーが、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（ＳＰＡＮ（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、または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（ＳＰＡＮ（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、または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。
前記収容された液相が、前記選択的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。
不透過性物質が多硫化リチウムである、請求項１４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１４に記載のナノ構造材料。
捕捉された溶媒が、エーテル、ジエーテル、ポリエーテル、スルホン、ジスルホン、ポリスルホン、ニトリル、ジニトリル、ポリニトリル、チオエステル、ジチオエステル、チオカーボネート、ジチオカーボネート、トリチオカーボネート、またはそれらの混合物からなる群から選択される、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カソード。
請求項１９に記載のカソード、アノード、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、収容された電気活性物質と、前記電気活性物質と接触する収容された液相とを封入する含有される体積を含み、
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つが、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つ以上の脂肪族炭酸塩を含む、請求項２２に記載のシステム。
ナノ構造を作製する方法であって、
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、
前記収容された電気活性物質の体積を減少させ、前記カプセル化剤内に含有される空所を作り出す工程と、
前記空所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の封入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、
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、
前記収容された電気活性物質の体積を減少させ、前記カプセル化剤内に含有される空所を作り出す工程と、
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、
透過性のカプセル化剤を用いて中空構造を形成する工程と、
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、
液相を前記空所の中へと導入する工程と、
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、
透過性のカプセル化剤を用いて中空構造を形成する工程と、
液相を溶解した電気活性物質または前記電気活性物質の前駆体を含む空所の中へと導入する工程と、
前記ナノ構造を処理して、前記中空構造内に収容された前記溶解した電気活性物質または前記電気活性物質の前駆体を固化する工程と、
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。
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２５～２８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２９に記載の方法。
前記封入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２６～２８のいずれか１項に記載の方法。
前記封入剤の前記透過性を修正する前記工程が酸ドーピング及び脱ドーピングを含む、請求項３１に記載の方法。