TW523944B - Secondary battery of proton conductive polymer - Google Patents

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TW523944B
TW523944B TW090126147A TW90126147A TW523944B TW 523944 B TW523944 B TW 523944B TW 090126147 A TW090126147 A TW 090126147A TW 90126147 A TW90126147 A TW 90126147A TW 523944 B TW523944 B TW 523944B
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electrode
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TW090126147A
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Hiroyuki Kamisuki
Toshihiko Nishiyama
Gaku Harada
Shinya Yoshida
Masato Kurosaki
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Nec Tokin Corp
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Description

523944 五、發明說明(1) 【發明領域】 本發明係有關於一種質子導電聚合物(proton conductive polymer )之二次電池(secondary battery ),特別是有關於一種已改善自身放電特性 (self-discharge characteristic)和循環特性(cycle characteristic)之二次電池 ° 【相關技術】 質子導電聚合物之二次電池的結構包括:在正電極集 電器(positive electrode collector)上形成正電極, 在負電極集電器(negative electrode collector)上形 成負電極’這些藉由分隔板(separator)將電極堆放在 一起,並將做為電解質溶液之含質子源的水溶液或非水溶 液填於其間。 m極的 片)上將黏 合物(r a w (conduct i 且使用塗佈 熱將薄膜乾 度,然後藉 電池的 滿電解溶液 具抗酸 (例如導電橡 未摻雜的原料 導電輔助劑 (slurry ),並 製成薄膜。藉; 調整薄膜的厚 之電極。 極,使其經由: 藉適當調整其习
形成方法包括:藉由在集電 結劑(b i n d e r )添加至摻雜或 material polymer )之粉末和 ve adjuvant )中來製備研漿 裝置(例如醫用刀片)將研漿 燥後,如需要,則藉由壓力來 由切割薄膜來形成所需的形狀 製造係藉由安排正電極和負電 的分隔板而彼此面對面。、 性和抗氧化的多孔烯烴薄膜,
523944 五、發明說明(2) 徑大:而而用做為分隔板 然而,習知質子導電▼人 十 性’而且無法滿足其容量和i循環特性=低自身放電特 【發明之目的及概要】 電特:此二的:的在於提供—種具有優越之自身放 池一性和循環特性之質子導電聚合物二4放 為了解決這些問題,太恭 究,發現當陰離子轉移做為』人做了透徹的研 *用傳統的多孔稀烴膜穿透 :解=中的分隔板時,會發生促進 :: =自身放電,另外循環特性的降低 :‘ ::易=移穿透傳統的分隔板,1因去摻雜而使結;:子 膜新制者,亦發現使用具有陽離子交換功能的官能基的餐 、所製成的分隔板,可解決這些問題。 、溥 t發明係有關於一種二次電池,#中一正電極和 描°错由一分隔板彼此面對面排列在一電解質溶液中,曰 質T在;Γ共軛的巨分子化合物中”戈一氫氧基之f U ί ί氧基之巨分子中,其中此冗共軛的巨分子化合 你^ 3虱氧基之巨分子為正電極和負電極中之電極的活性 二5且會參與充電/放電;該二次電池使用具有抗酸性、 抗氧化性和具有陽離子交換功能之一官能基之薄膜做為分 523944 五 發明說明(3) 隔板。此分隔板的厚度較佳的是2〇〜8〇微米。 再者,發現容量的增加和循環 沒4丄 供在正電極端和傷雷杌細 循衣符性的改善,係猎由提 使正電極端的濃”低而之間的電解f溶液之濃度差異, 疋當電解質溶液包括硫酸水、、容液,日/ ^ $度較同。特別 5〜1 0%,在負電極妗 ,/ 且在正電極端的濃度為 在本發明中,藉由使 且 丄 之薄膜所製成的分隔板,可避功能的官能基 子的轉移,且可提供二次電池的以二:子2陰離 在= =子化合物,,或—氫氧基之—Π 含氫氧基:巨分;為:雷f中此71共軛的巨分子化合物或 且會參與充電/放電電欠極電和二 性、容量和循環特性 電池具有優異的自身放電特 速特=膜厚度的分隔板下,提供具有優異的高 亦可藉由選擇離子交換膜 和負電極端之間提供f #、曲#為刀隔板而在正電極端 有較優異特性^ = ^度的電解質溶液,•此提供具 下文:ΐ ί t:J :目:、特徵及優點能更明顯易懂, 下: 灵1 ,並配合所附圖式,作詳細說明如
523944
【圖式簡單說明】 第1(a)至1(b)圖係為一概念性圖示,直描述 傳統聚烯烴多孔膜做為分隔板,而自身放電的原因7使用 第2圖係描述當使用本發明之陽離子交換膜 解溶液中每一離子的行為。 、、’在電 第3圖係為本發明之電池的可行形式之剖面圖。 第4圖係為例1之電池和比較例丨之電池之間 電特性之比較圖。 9身放 第5圖係為正電極之電解溶液的濃度和循 的關係圖。 了丨王之間 第6圖係為在高速特性下膜厚度的影響圖。 【符號說明】 正電極集電器〜1 ; 正電極〜2、1 1 ; 分隔板〜3、1 3 ; 負電極〜4、1 2 ; 負電極集電器〜5 ; 襯墊〜6 ; 離子交換膜〜2 1 ; 離子交換官能基〜22 陽離子〜2 3 ; 陰離子〜24。 【較佳實施例的描述】 从士如眾f周ί ’在鹼性電池、鋰離子二次電池和燃料電 ’面,子父換膜係做為其分隔板。且,自身放電特性 的退化係由負電極上之 仏$ g電輕 ^ #你 上之正電極的組成物之沈澱物或負电1 的組成物轉移到反面的 ▲抓^说刻把,而藉由 '^電極邊之沈殿物所引起 523944 五、發明說明(5)
^子交換膜分隔正電極和負電極,可控制自身放電 退化。 J 舉例而言,日本專利第294379 2號揭露使用質 ^合物(例如,Du P〇nt c〇.的商標 子導電聚合物的電池中之固態電解質的材料。在此‘、、、貝 :導電的申請案的揭露係集中在、NAFI0N、質 之η換二:,1 〇Ν的作用是在調節正電極和負電;^ 之間之質子的轉m,並沒有考慮至控靜離=極 :影響。、咖N、功能僅在於控制電極的;;移 (act1Ve material )溶解至電解溶液中, 夺勿貝 子導電物質的傳統電解溶液。 、曰R為質 U #再者NAF 1 ON係為離子交換膜的主要原枓 將其做為質子導電聚合物的電池中之分^要=枓,如果 子傳遞速度會比與伴隨含質子之陽 了預期其質 貝f展之負子傳遞速度低。因此 耵電解 如快速充電/放電)會變差,員广特:(例 分隔板。 攸未被選做為 然而,另人匈:gg 、NAF I ON ^ )之官二其=,使用具有離子交換功能(例士 池的分隔板…控制陰離子轉移。子::Γί子之電 可獲得優異的高度特性。 且在特疋的薄膜厚度下 第1圖係綠示—概念性圖示,其解釋了當使用傳統多 2138-4433-PF;amy.ptd 第10頁 523944 五、發明說明(6) 烴膜做為分隔板,而在充電 期間離:在電解質溶液中的傳遞時之問冑。 $ (b) ^ + f f極11和負電極12藉由分隔板13彼此面對面排列, :;i:r(a),當導入電荷至正電極"時,會同時 態的充電狀態。在門而::f電極處於富含質子狀 至負電極12。3 =期:1,質子相反地自正電極"轉移 下,@離+ m A f ί 在切斷兩電極之間的連接狀態 :所= 其自身放電過程如第1(b) 退化。這些現象的;摻f,而導致電極結構的 移。 ' 係口為为隔板無法控制陰離子的轉 另一方面’當使用離子 2圖所示,陽離子23 又?二做為分隔板時,如第 S〇3一或一C00-,而且杏且又換吕忐基22上,例如~ 換樹脂上,而質子卻"呈、’、子價的離子停留在離子交 時,離子會進行交換?由‘電:::功能且容易進行交換 法透過樹脂而轉移,而且 ,而使得陰離子24無 身放電無法進行,;碓子會受成電荷媒介物,且自 放電的特性。⑽⑴圖所示,因此,改善了自; 再者’因為陰離子轉移的 :f的降低和電極結構的傳統退化,A :制電極中之摻雜 去#雜,使得德環特性亦因此 ^因在於沒有發生 發明之二:欠電池的結構將
2138-4433-PF;amy.ptd 圖為本發明之質子導電聚配插述於下。第3 _ 人電池之概念圖。在正 523944 五、發明說明(?) 負電極4電,ϋ㊁:士電極2 ’且在負電極集電器5上提供 彼此面ft /著由離子交換膜所構成的分隔板3而 隔板二 在一起’而構成電池。在此例子中,分 =3係由 牆…所支擇而將正電極2和負電極* 後做解:;ί而丄Ϊ未提供電解質溶液的濃度差異(將於 .. Τ,刀隔板3可能僅提供在兩電極分離的區 域’,得電解質溶液可能無法分離。 母一電極係由黏結劑基質所製成,其中聚合物的電極 ^性物質和導電輔助劑(例如碳黑(carb〇n Mack))被分 , 做為活性物質的聚合物例如為7Γ共軛的巨分子和含氫 氧基的巨分子(醌(quinone )中氧的共軛所形成的氫氧 基)。其中7Γ共軛的巨分子例如是聚苯胺(p〇1yaniline )、聚噻吩-(polythiophene)、聚哒咯(p〇iypyrr〇ie )、聚乙炔(polyacetylene)、聚伸苯化合物 (poly-p-phenylene)、聚苯乙稀(polyphenylene vinylene)、聚過萘(polyperinaphthalene)、聚咲喃 (polyfuran)、聚咲喃(polyfurane)、聚伸噻吩 (polythienylene )、聚 D比唆唾(polypyridinediyl )、 聚異噻萘(polyisothianaphthene)、聚喹曙啉 (polyquinoxanline)、聚吼咬(polypyridine)、聚口密 咬(polypyrimidine)、聚D弓丨晚(polyindole)、聚氨基 蒽醌(polyaminoanthraquinone)、以及此述聚合物的衍 生物。含氫氧基的巨分子例如是聚蒽醌 (polyanthraquinone)以及聚苯醌(P〇lybenzoquinone
2138-4433-PF;amy.ptd 第12頁 523944
出招:氧化還原反應藉由摻雜上述之聚合物而形成時,會 的太二傳導性。就摻雜的方法而言,有電化學或化學摻雜 取人仏,其中將含摻質之陰離子的物種之溶液添加至原料 =1,的粉末中,並將此混合物充分地加熱,而有另一種 命f疋在電極形狀與導電辅助劑和黏結劑一起鑄造之後, 苑如^所述之相同的方法,任何一種方法都可以使用。 也I將來口物用於正電極和負電極,採用根據氧化還原電 是異而選擇的聚合物之結合。特別較佳的是做為正電極 倉2性物質之聚吲哚(polyindole)(如下式)以及做為 人“極的活性物質之PPQ (p〇lyphenylquin〇xaline)的結 H, CN, N02, (F)r r:l-4 的e 2解質溶液為含質子源之水溶液或非水溶液,而較佳 、疋質子酸(例如硫酸、鹽酸、和磷酸)水溶液。 f本發明中所使用之分隔板並沒有特別限制,如果其 具有官能基例如具有陽離子交換功能的酸酸基(训“⑽卜 gr〇up)或碳酸基(carb〇xyl gr〇up),但其必須是抗酸 的γ 為電解質溶液係使用質子酸的水溶液。為了提供具 ,陽,子交換功能的分隔板,可以使用下列的方法:以^專 、、先的石尹、化法(s u 1 f 〇 n a t i ο n m e t h 〇 d )在熱硫酸中處理多孔 稀煙膜;使用市售的離子交換膜之產品(例如AsaM Glass Co·之商標為、FLEMI〇N > 的產品,Du p〇nt c〇·之 商標為、NAF ION -的產品)之方法;藉由接枝聚合反應 (graft P〇lymerizati〇n)將離子交換樹脂與烯烴樹脂混
523944 五、發明說明(9) 合之方法。 1些樹脂係藉由擠壓(extrusion)而鑄造成形,藉 展,成一大片薄膜以做成分隔板。分隔板的厚度係與導 〇之離子交換官能基的量有關,且小於1 0 0微米,也許高 速的特性尚未足夠。 ° ° 雖然離子交換膜的交換容量沒有特別說明,如果容量 變=則f法避免自身放電,其原因在於對陰離子的排斥力 1 >目反的如果太高,則質子的轉移會受到阻礙。通常 • υ meg/cm3的交換容量是相當好的。 板,mttr!中’藉由利用離子交換膜做為分隔 差異變成可妒=”電極邊之間的電解質溶液之濃度 極邊和負人的研究,發現正電 攻π貝冤極邊的電解質溶液之濃度 包 ㈣段長時間,特別是當 板所構成物!:充的分隔 的電池之限制,且亦可應具有固態電解;、取:::士述 熔化的鹽電解質的構造。 、膠體電解貝和 本發明將根據以下的例子做具體的 未限定於這些例子。 、㈣解釋’而本發明並 〔例1〕 第14頁 2l38-4433-PF;amy.ptd 523944 五、發明說明(ίο) 將做為黏結劑之PVDF (polyflu〇r〇vinylidene)(平 均分子s · 11 0 0 )樹脂添加至做為正電極的活性物質之聚 吲哚jpoly indole )和做為導電輔助劑且以氣態成長的碳 y重量比為4〇: 1 )之混合物中,而且藉由攪拌此混合物而 製備研漿。藉由使用醫用刮刀將此研漿塗佈在含導電橡膠 片的集電片上形成一薄層,並將此薄層在真空中1〇〇〜15〇 °c下乾燥一小時。乾燥後,藉滾壓(r〇1Ung press )將 此薄層的厚度壓到10微米,並將其切割成所需形狀,以形 成正電極。 將8wt% 之,為黏結劑的pVDF (p〇lyflu〇r〇vinyiidene L (平均/刀子里· 11 0 0 )樹脂添加至做為負電極的活性物 負2PPQ (polypheny lquinoxaline )和做為導電輔助劑且 以氣態成長的碳(重量比為3 : i )《混合物中,而由 而製備研裝。藉由使用醫用刮刀將此研▲塗 2二3。膠。片的集電片上形成一薄層,並將此薄層在 …工中100〜150 C下乾燥一小時。乾燥後,藉滾壓 (rolling press )將此薄層的厚度壓到1〇 切割成所需形狀,以形成負電極。 十X將八 产:上、述之/電極和負電極浸泡在硫酸水溶液中(濃 二 0 、’在兩電極之間施加電流(6mA/cm2 ) 30分 膜、厚的广隔板(即Du pont co.之陽離子交換 、 7 (商標名))充滿電解質溶液卩?n的炉 酸水溶液)後,將卜什夕下予把4 A不奋履(2(U的石瓜 將上述之正電極和負電極藉由分隔板面對 2138-4433-PF;amy.ptd 第15頁 523944
五、發明說明(11) 面堆放在一起,以形成二次電池。 〔比較例1〕 除了使用烯煙多孔膜(olefinic porous membrane) 做為分隔板外,使用與例1相同的方法製造二次電池。 測量例1之二次電池和比較例1之二次電池的自身放電 特性。其結果如第4圖所示。量測條件如下: 充電:30mA/cm2,1· 2V,CCCV 充電1〇 分鐘。 當完成充電後’打開充電電流。 監控每一電池胞之兩端點的電壓,自起始端研究電壓 的改變。 就如所見’在使用傳統的烯烴多孔膜之比較例1中, 自身放電特性差,且5 0天後的剩餘電壓之速度降至約 5 0%。另一方面,在使用陽離子交換膜的例i中,自身放電 特性已大大地改善了,50天後剩餘電壓之速度接近9〇%。 〔例2〕 在例1中,藉由塗佈研漿至集電片上而形成電極,在 例2中是為另一種方法,後續將說明形成壓製電極 (press-electrode)的方法 。 就正電極而言,將做為活性物質之聚吲哚 (poiyindoie)和做為導電輔助劑且以氣態成長的 量比為4 · 1 )之混合物藉高速攪拌器進行充分的攪 將此混合物在3 0 0 °C和l9.6MPa (2〇〇kgf/cm2)下熱壓2分
2138-4433-PF;amy.ptd 第16頁 五、發明說明(12) 鐘,二形成所需形狀之正電極。
就負電極而言,將傲盍 (_menylq_xal lne為)活二物二之二Q 成長的碳(重量比為3 之Λ *電輔助劑且以氣態 八& # 4i 〜、 之此S物藉高速攪拌器進行充 刀的攪拌,並將此混合物在30(TC和24.9MPa (3〇〇kgf/cm2 )下熱壓2分鐘,以形成所需形狀之電極。將形成的電極 放在迴熱爐(muffle furnace)中’在1小時内加熱至5〇〇 °C,並維持在5 0 0 °C下3小時。待冷卻後,其係做為負電 極0 然後,如同例1,將上述之正電極和負電極藉由充滿 電解質溶質的分隔板面對面堆放在一起,以形成二次電 池。 此電池顯示出與例1相同的放電特性。 〔例3〕 在例1中,藉改變電解質溶液中之硫酸的濃度(自5% 至50%的範圍),來量測正電極和負電極的還原容量和氧 化容量,如表1所示。
2138-4433-PF;amy.ptd 第17頁 523944 五、發明說明(13) 正電極 硫駿滾度 逮原容董(mAh/g) 氣化容曼(mAg/g) 5% 98.9 80.5 10% 90.4 30% 98.4 20% 81.2 40% 110.3 40% 77.2 50% ΊΊ·2 還原容量和氧化容量係根據下列的方法進行量測: 藉使用A g / A g C 1電極做參考電極,以及使用負電極和 正電極做為工作電極’利用電位計(p 〇 ^ e n七丨〇n g ^ a t meter )進行量測。 氧化容量(負電極)
充電:在6mA/cm2下將負電極電位cc充電到—2〇〇mv 放電··在6mA/cm2下CC放電自-20 0mV至+ 50 0mV 還原容量(正電極) 充電:在6mA/cm2下將正電極電位CC充電到+ 1 0 5 0mV 放電:在6mA/cm2下CC放電自+1050 mV至+ 200 mV 根據表1,在正電極硫酸濃度為5〜1 〇 %下有較高的還原 容量,在負電極硫酸濃度為30〜40%下有較高的氧化容量。 藉改變正電極端的濃度來量測硫酸濃度的循環特性, 其結果如第5圖所示。其量測的條件如下: 充電:30mA/cm2,1· 2V,CCCV 充電1〇 分鐘 放電:在6mA/cm2下CC放電,終點電極= 〇.8V 由上述的結果描述,可理解的是,正電極端和負電極 端的最佳濃度不同。在此發明中,如第3圖所示,藉由使 用離子交換膜完全分開在正電極和負電極之不同濃度的電
523944 五 發明說明(14) -- 解質溶液是可能的,因此這樣的電池結構使正電極 電極端的電解質溶液分別具有較佳的濃度,俊古六θ 、 維持一段長時間。 呵奋置可以 〔例4〕 +根據以下的方法,藉由改變例1中分隔板之離子效 膜的厚度來量測高速放電的高速特性。其結果如第6圖所 示。 吓 高速特性 充電:30mA/cm2,1. 2V,CCCV 充電 10 分鐘 放電:在6mA/cm2下CC放電(ic) 放電:在30 0mA/cm2下CC放電(50C) ^由第6圖可見,當分隔板的厚度為20〜8G微米,可彳曰^ 速特性,但是當厚度超過80微米時,此特:、; 地下降。&此現象,可了解的是,較佳的是使 、速 20〜80微米的離子交換膜做為分隔予&為 特性。 您土 j以滿足鬲迷
2138-4433-PF;amy.ptd 第19頁

Claims (1)

  1. 523944 六、申請專利範圍 1. 一種質子導電聚合物之二次電池,其中一正電極和 一負電極藉由一分隔板彼此面對面排列在一電解質溶液 中,且僅有一質子在一 7Γ共輛的巨分子化合物中,或一氫 氧基之一質子在含氫氧基之巨分子中,其中該7Γ共輛的巨 分子化合物或含氫氧基之巨分子為該正電極和該負電極中 之一電極之一活性物質且會參與充電/放電;該二次電池 使用具有抗酸性、抗氧化性和具有陽離子交換功能之一官 能基之一薄膜,做為該分隔板。 2. 如申請專利範圍第1項所述之質子導電聚合物之二 次電池,其中該分隔板的厚度為2 0〜8 0微米。 3. 如申請專利範圍第1或2項所述之質子導電聚合物之 二次電池,其中在該正電極端和該負電極端之間之該電解 質溶液之一濃度差異,係為該正電極端之濃度較低,該負 電極端之濃度較高。 4. 如申請專利範圍第3項所述之質子導電聚合物之二 次電池,其中該電解質溶液包含一硫酸水溶液,且該正電 極端之硫酸濃度為5〜1 0 %,該負電極端之硫酸濃度為 30〜40% 。
    2138-4433-PF;amy.ptd 第20頁
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112072062A (zh) * 2020-09-04 2020-12-11 西北工业大学 一种用于质子电池的多羰基氮杂稠环材料及其电极的制备方法

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002304247A1 (en) * 2001-06-14 2003-01-02 Showa Denko K.K. Method for producing composite material for electrode comprising quinoxaline based polymer, such material, electrode and battery using the same
JP2003142098A (ja) * 2001-11-01 2003-05-16 Nichia Chem Ind Ltd ポリアセチレン系電極材料及びそれを用いた二次電池
KR100540701B1 (ko) * 2003-04-22 2006-01-11 엔이씨 도낀 가부시끼가이샤 전기 화학 셀
JP4073025B2 (ja) * 2003-04-22 2008-04-09 Necトーキン株式会社 電気化学セル
EP1494303A3 (en) * 2003-04-25 2007-07-18 Nec Tokin Corporation Electrode for electrochemical cell and electrochemical cell therewith
JP2004342595A (ja) * 2003-04-25 2004-12-02 Nec Tokin Corp 電気化学セル用電極およびそれを用いた電気化学セル
JP2005276516A (ja) * 2004-03-23 2005-10-06 Nec Tokin Corp 二次電池およびその製造方法
JP2006100029A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 Nec Tokin Corp セル電極および電気化学セル
RU2279161C1 (ru) * 2004-11-09 2006-06-27 Дмитрий Юрьевич Тураев Солевой комбинированный мембранный аккумулятор
FR2880199B1 (fr) * 2004-12-23 2007-07-06 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'un ensemble pour pile a combustible
US9525165B2 (en) * 2011-03-07 2016-12-20 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same
US9450223B2 (en) 2012-02-06 2016-09-20 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium secondary battery
KR101683212B1 (ko) * 2012-02-07 2016-12-06 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지의 제조 방법
WO2014164150A1 (en) 2013-03-11 2014-10-09 Fluidic, Inc. Integrable redox-active polymer batteries
US9269998B2 (en) 2013-03-13 2016-02-23 Fluidic, Inc. Concave gas vent for electrochemical cell
WO2015106132A1 (en) 2014-01-10 2015-07-16 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Redox active polymer devices and methods of using and manufacturing the same
WO2015175556A1 (en) 2014-05-13 2015-11-19 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Redox active polymer devices and methods of using and manufacturing the same
WO2015175553A1 (en) 2014-05-13 2015-11-19 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Electrochemical energy storage devices comprising self-compensating polymers
JP2019521497A (ja) 2016-07-22 2019-07-25 ナントエナジー,インク. 電気化学セル内の水分及び二酸化炭素管理システム
US11228066B2 (en) 2016-07-22 2022-01-18 Form Energy, Inc. Mist elimination system for electrochemical cells
CN112805868A (zh) 2018-06-29 2021-05-14 福恩能源公司 金属空气电化学电池构架
CN119481486A (zh) 2018-06-29 2025-02-18 福恩能源公司 滚动膜片密封件
CN114207915A (zh) 2019-06-28 2022-03-18 福恩能源公司 金属-空气电池组的设备架构
WO2021065904A1 (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 積水化学工業株式会社 リチウムイオン二次電池用電極、及びリチウムイオン二次電池
WO2021226399A1 (en) 2020-05-06 2021-11-11 Form Energy, Inc. Decoupled electrode electrochemical energy storage system
CN112531162B (zh) * 2020-12-06 2023-01-31 西北工业大学 基于氮杂共轭多孔聚合物的水系质子电池电极及其制备方法
WO2022239205A1 (ja) * 2021-05-13 2022-11-17 カワサキモータース株式会社 プロトン伝導型二次電池
US20240429367A1 (en) * 2021-05-13 2024-12-26 Kawasaki Motors, Ltd. Bipolar battery with proton and hydroxide ion conducting polymer based separator
JP7751644B2 (ja) * 2021-08-05 2025-10-08 カワサキモータース株式会社 プロトン伝導型二次電池用ペースト式電極およびこれを備えるプロトン伝導型二次電池
WO2025178971A1 (en) * 2024-02-20 2025-08-28 Enovix Corporation Pressure adjustments in energy manipulation devices
WO2025188866A1 (en) * 2024-03-06 2025-09-12 Enovix Corporation In-situ management of device consumables

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2588007B1 (fr) * 1985-09-30 1988-04-08 Commissariat Energie Atomique Polymeres conducteurs electroniques azotes, leurs procedes de preparation, cellule d'affichage electrochrome et generateur electrochimique utilisant ces polymeres
US5731105A (en) * 1993-09-07 1998-03-24 E.C.R. - Electro-Chemical Research Ltd. Battery electrochemical cell with a non-liquid electrolyte
NZ306364A (en) * 1995-05-03 1999-04-29 Unisearch Ltd High energy density vanadium electrolyte solutions, preparation thereof and redox cells and batteries containing the electrolyte solution
US5989742A (en) * 1996-10-04 1999-11-23 The Research Foundation Of State University Of New York Blend membranes based on sulfonated poly(phenylene oxide) for enhanced polymer electrochemical cells
JP2943792B1 (ja) * 1998-04-03 1999-08-30 日本電気株式会社 プロトン伝導型ポリマー電池およびその製造方法
JP2974012B1 (ja) * 1998-07-10 1999-11-08 日本電気株式会社 ポリマー二次電池およびその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112072062A (zh) * 2020-09-04 2020-12-11 西北工业大学 一种用于质子电池的多羰基氮杂稠环材料及其电极的制备方法
CN112072062B (zh) * 2020-09-04 2023-04-11 西北工业大学 一种用于质子电池的多羰基氮杂稠环材料及其电极的制备方法

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Publication number Publication date
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