含聚乙炔類的器件與方法
【專利摘要】本文描述的實施方案涉及牽涉含聚乙炔的聚合物的儲存能量的組合物，器件和方法。
【專利說明】含聚乙炔類的器件與方法
[0001] 相關申請
[0002] 根據(jù)35U.S.C. § 119(e)，本申請要求2012年4月13日提交的共同未決的美國臨 時申請序列號61/623, 887的優(yōu)先權，為了所有目的，其內(nèi)容在此通過參考全文引入。 發(fā)明領域
[0003] 公開了電能儲存用器件以及相關方法。
[0004] 發(fā)明背景
[0005] 已表明超級電容器，或電化學雙層電容器比含電池組的其他能量儲存器件實現(xiàn)更 高的功率和更長的循環(huán)。超級電容器具有可用于寬范圍應用的潛力，其中包括機動車（例 如混合動力汽車），電子設備，和要求電源的其他應用。然而，它們廣泛的用途受到局限，因 為在制造中使用昂貴的材料和復雜的處理工序。
[0006] 發(fā)明概述
[0007] 提供電能儲存器件，以及相關的方法。在一些實施方案中，電能儲存器件包括第一 電極，所述第一電極包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物；與第一電極電化學連通的第 二電極；排列在第一和第二電極之間的多孔隔板材料；和與第一和第二電極電化學連通的 電解質(zhì)。
[0008] 還提供制造電能儲存器件的方法。該方法可包括在基底的表面上形成導電材料， 所述導電材料包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物。
[0009] 還提供儲存電能的方法。該方法可包括施加電場到器件上，所述器件包括含取代 或未取代的聚乙炔的聚合物。
[0010] 附圖簡述
[0011] 圖IA示出了能量儲存器件的圖示。
[0012] 圖IB示出了電能儲存器件的另一圖示。
[0013] 圖2示出了例舉的未取代聚乙炔的化學結構。
[0014] 圖3示出了在各種充電狀態(tài)下，含聚乙炔的器件的電壓的圖表。
[0015] 圖4示出了在第一放電曲線上，含聚乙炔的器件的估計的電容圖表。
[0016] 圖5示出了在含聚乙炔的器件的充電/放電過程中，一體化的能量輸入和輸出的 圖表。
[0017] 圖6示出了具有聚乙炔作為正電極的單電池超級電容器的圖示。
[0018] 圖7示出了具有平行連接且具有聚乙炔作為正電極的三個電池（三個一組）的多 電池超級電容器的圖示。
[0019] 當結合附圖考慮時，根據(jù)下述詳細說明，本發(fā)明的其他方面，實施方案和特征將變 得顯而易見。附圖是示意圖且不打算按比例畫出。為了清楚的目的，在每一附圖中沒有標 記每一組件，也沒有示出本發(fā)明每一實施方案的每一組件，在其中不需要闡述的情況下，以 允許本領域的普通技術人員理解本發(fā)明。在此通過參考引入的所有專利申請和專利通過參 考引入它們的全文。在沖突的情況下，本發(fā)明的說明書，其中包括定義占主導。
[0020] 詳細說明
[0021] 本文的實施方案涉及儲存能量（例如，電能）的組合物，器件和方法。在一些情況 下，描述了含相對便宜和可容易獲得的導電材料，例如含聚乙炔的聚合物的器件。
[0022] 在一些實施方案中，提供一種能量儲存器件。例如，該器件可以是電化學雙層電容 器，也稱為超級電容器（supercapacitor)，超級電容器（supercondenser)，電化學雙層電 容器或超電容器。典型地，該器件在電場中可以儲存能量（例如電能），所述電場由在兩種 電活性材料（例如，電極和電解質(zhì)）之間的界面處的電荷分離建立。能量儲存器件的通用 實施方案可包括第一電極，與第一電極電化學連通的第二電極，以及在第一和第二電極之 間排列的隔板材料（例如，多孔隔板材料）。在一些實施方案中，第一電極是是陰極和第二 電極是陽極。在一些實施方案中，第一電極是陽極和第二電極是陰極。該器件包括電解質(zhì) 或與兩個電極接觸時可溶解成陰離子和陽離子的其他移動相?？山M裝該器件中的組件，使 得電解質(zhì)排列在第一和第二電極之間。
[0023] 圖IA示出了本文描述的器件的示意性實施方案。在所示的實施方案中，單電池器 件10包括第一電極20,它包括與基底24接觸的導電材料22。可與電極20相鄰地形成隔 板材料40。第二電極30可與第一電極電化學連通排列。例如，如圖1所示，電極30包括 與基底34接觸的導電材料32,其中導電材料32與隔板材料40的表面接觸，所述隔板材料 40的表面與導電材料22接觸的隔板材料的表面相對。電解質(zhì)可以與電極20和電極30二 者接觸地排列。
[0024] 在一些情況下，該器件可以是單電池器件，也就是說，該器件可包括兩種導電材 料，其中各自在不同基底上形成，且每一導電材料排列在隔板材料的相對側(cè)上，如圖IA-B 所示。在一些情況下，該器件可以是多電池器件，例如如圖7所示。應當理解，存在其他實 施方案，其中組件的數(shù)量和取向會變化。在一些實施方案中，器件組件中的一種或更多種可 形成為薄膜。
[0025] 在一個實施方案中，第一和第二電極可置于基本上平面的隔板材料的相對表面 上，其中隔板材料的厚度決定了電極之間的距離。
[0026] 本文描述的一些實施方案牽涉使用含取代或未取代的聚乙炔的聚合物，正如以下 更加充分地描述的。在一些情況下，該聚合物可具有取代或未取代的聚乙炔主鏈。在一些 情況下，該聚合物可以是共聚物（例如，無規(guī)共聚物，嵌段共聚物等），其中的一部分可具有 取代或未取代的聚乙炔主鏈。在一些情況下，取代或未取代的聚乙炔聚合物可作為器件內(nèi) 部的n-型材料排列在器件內(nèi)。術語"n-型材料"被給出現(xiàn)有技術中其普通的含義，且是指 與正載流子（空穴）相比，具有更多負載流子（電子）的材料。在一些情況下，取代或未取 代的聚乙炔聚合物可作為器件內(nèi)部的P-型材料排列在器件內(nèi)。術語"P-型材料"被給出現(xiàn) 有技術中其普通的含義，且是指與負載流子（電子）相比，具有更多正載流子（空穴）的材 料。本領域的普通技術人員能選擇適合于在特定的應用中使用的特定的聚乙炔聚合物。在 一些實施方案中，可選擇聚乙炔聚合物包括各種吸電子基團。吸電子基團的實例包括，但不 限于，氟，硝基，氰基，羰基，磺?；?，鹵代芳基（例如，氟代芳基）和鹵代烷基（例如，氟代烷 基）。在一些實施方案中，可選擇聚乙炔聚合物，以包括各種供電子基團。供電子基團的實 例包括，但不限于，烷基，氨基，甲氧基和類似基團。
[0027] 在一些情況下，第一電極包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物。在一些情況下， 第二電極包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物。在一些情況下，第一和第二電極二者均 包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物。在一些情況下，該聚合物可以是被一氧化碳基團 取代的聚乙炔聚合物。在一些情況下，該聚合物可排列為復合材料的一種組分。例如，該復 合材料可包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物結合其他組分，例如碳納米管，活性炭或 金屬氧化物。
[0028] 在一些實施方案中，第一電極包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物。在一些情 況下，第一電極可包括復合材料，所述復合材料包括含聚乙炔的聚合物。第一電極可包括額 外的組分，例如與聚合物物理接觸的電荷集電體（charge collector)材料。例如，該聚合物 可以在含電荷集電體材料的基底表面上形成，即該聚合物可以在導電板基底上形成。電荷 集電體材料可以是促進雙層電容器內(nèi)部電荷分離的任何材料。在一些情況下，電荷集電體 材料包括金屬和/或碳-基材料。電荷集電體材料的實例包括鋁，聚乙炔，和玻碳（glassy carbon)〇
[0029] 在一些實施方案中，第二電極可包括導電材料，其中包括碳-基材料或?qū)щ娋酆?物。例如，第二電極可包括碳，活性炭，石墨，石墨烯，碳納米管，和/或?qū)щ娋酆衔铮缇?噻吩，聚吡咯和類似物。在一些情況下，第二電極包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物作 為導電材料，或除了該導電材料以外，還包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物。在一些情 況下，第二電極可包括復合材料，所述復合材料包括含聚乙炔的聚合物。第二電極可包括額 外的組分，例如與導電材料物理接觸的電荷集電體材料。例如，可在含電荷集電體材料的基 底表面上形成導電材料。在一些情況下，電荷集電體材料包括金屬，和/或碳-基材料。電 荷集電體材料的實例包括鋁，聚乙炔和玻碳。
[0030] 本文中描述的電極，其中包括具有含聚乙炔的聚合物的電極，可包括可改進含聚 乙炔的聚合物或電極的性能，穩(wěn)定性和/或其他性能的額外的組分。例如，電極可包括粉末 形式的導電材料，且可進一步包括將粉末顆粒粘結在一起的材料。其他添加劑或改性劑的 實例包括金屬鹽，金屬氧化物，聚二甲基硅氧烷，聚苯乙烯，聚丙烯，硅油，礦物油，烷屬烴， 纖維素聚合物，聚丁二烯，聚新戊二烯，天然橡膠，聚酰亞胺或其他聚合物。
[0031] 在一些情況下，可由含有包括取代或未取代的聚乙炔的聚合物和流體載體的混 合物制造至少一部分電極。例如，可使用該混合物，借助流延方法或其他方法，形成含有 取代或未取代的聚乙炔的薄膜或?qū)?。可使用該薄膜或?qū)幼鳛殡姌O內(nèi)部的活性層的一部 分。在一些情況下，該薄膜或?qū)涌捎米鞯谝浑姌O內(nèi)的活性層。在一些情況下，該薄膜或?qū)涌?用作第二電極內(nèi)的活性層。在一些情況下，該薄膜或?qū)拥暮穸确秶梢允羌s0.001mm-約 100mm, 0. 01mm-約 IOCtam, 0? 01mm-約 ICtam,或在一些情況下，約 0? 01mm-約 1 臟。
[0032] 在一些情況下，可結合含聚乙炔的聚合物與相對于含聚乙炔的聚合物，具有不同 化學結構，分子量，聚合物長度，聚合物形貌（morphology)和/或其他聚合物特征的一種或 更多種聚合物。例如，包括含聚乙炔的聚合物的聚合物共混物可在本文描述的器件中使用。 在一些情況下，可結合含聚乙炔的聚合物與導電聚合物。例如，該導電聚合物可以是聚苯胺 的衍生物，聚亞苯基，聚亞芳基，聚（雙噻吩亞苯基），梯狀聚合物，聚（亞芳基亞乙烯基）或 聚（亞芳基亞乙炔基），其中任何一種被任選取代。在一些實施方案中，導電聚合物是任選 取代的聚噻吩或其與其他共軛芳族或烯烴單元的共聚物。在一些實施方案中，導電聚合物 是任選取代的聚吡咯或其與其他共軛芳族或烯烴單元的共聚物。
[0033] 隔板材料（例如，多孔隔板材料）可以是能物理隔離第一和第二電極，同時還允許 流體和/或荷電物種（例如電解質(zhì)）從一個電極行進到另一電極的任何材料。也可選擇隔 板材料對器件中的其他組分化學惰性，以便不干擾器件的性能（例如，器件的充電/放電）。 在一些情況下，隔板材料是紙張。在一些情況下，隔板材料包括聚合物。例如，該聚合物可 包括聚丙烯，聚乙烯，纖維素，聚芳醚，或氟聚合物。在一些情況下，隔板材料是多孔隔板材 料。
[0034] 器件或它的一部分中的任何組件可以是多孔的，或者可具有足夠數(shù)量的孔隙或間 隙，使得該組件或其中的一部分容易被例如流體穿過或滲透。在一些情況下，通過有利地促 進荷電物種擴散到器件的電活性的部分中，多孔材料可改進器件的性能。在一些情況下，通 過增加器件中電活性部分的表面積，多孔材料可改進器件的性能。在一些實施方案中，可改 性一部分電極成為多孔的。在一些實施方案中，可選擇至少一部分隔板材料是多孔的。
[0035] 該器件可進一步包括與第一和第二電極電化學連通排列的電解質(zhì)。該電解質(zhì)可以 是能在兩個電極之間傳輸荷正電或者荷負電的離子或二者的任何材料，且應當與電極化學 相容。在一些情況下，選擇電解質(zhì)能支持高的電荷穩(wěn)定性。在一些實施方案中，電解質(zhì)包括 液體。在一組實施方案中，電解質(zhì)是離子液體。電解質(zhì)的其他實例包括碳酸亞乙酯溶液或 碳酸亞丙酯溶液，它們中的任何一種包括具有化學式[(R)4NlDT]的至少一種鹽，其中X是 (PF6r，（BF4r，（SO3Ra)-, (RaS02-N-S02Rar，CF3C00-，（CF 3)3CO-或（CF3)2CHO)-,其中 R 是烷基， 和Ra是烷基，芳基，氟代烷基或氟代芳基。在一些實施方案中，銨離子中的氮可以是環(huán)體系 的一部分。在另一實施方案中，電解質(zhì)可包括季氮物種，其中氮具有SP2電子結構，例如咪 唑鎗陽離子。
[0036] 在一些實施方案中，可選擇電解質(zhì)基本上不具有含金屬的物種（例如，金屬或金 屬離子），或者可包括小于約1%，小于約0.1%，小于約0.01%，小于約0.001%，或小于 約0. 0001 %的金屬或金屬離子，基于電解質(zhì)的總量。在一些實施方案中，可選擇電解質(zhì)基本 上不具有含鋰的物種或含鋰離子的物種。在一些實施方案中，電解質(zhì)不包括含金屬的物種。
[0037] 還提供使用本文描述的任何一種器件，儲存電能的方法。例如，該方法可牽涉 施加電場到本文描述的器件上。在一些實施方案中，該器件可顯不出約50Farad/g,約 100Farad/g，約 150Farad/g,約 200Farad/g (例如，約 220Farad/g),約 300Farad/g,約 400Farad/g,或在一些情況下，約500Farad/g的比電容。例如，該器件可顯示出范圍為約 50Farad/g_約 500Farad/g,約 100Farad/g-約 500Farad/g,約 200Farad/g_約 500Farad/ g,約 300Farad/g_ 約 500Farad/g，或約 400Farad/g_ 約 500Farad/g 的比電容。
[0038] 在一些實施方案中，該器件可儲存約50kJ/kg，約100kJ/kg，約200kJ/kg，約 300kJ/kg,約400kJ/kg,約500kJ/kg,約600kJ/kg的電能。在一些情況下，該器件可儲存 約50kJ/kg至約600kJ/kg的電能。
[0039] 在一些情況下，該器件被充電到約I. 5V，約2. 0V，約2. 5V(例如，約2. 7V)，約3. OV 或約3. 5V。
[0040] 本文中公開的器件與方法可以能實現(xiàn)相對高的比能量密度。在一些實施方案中， 該器件可實現(xiàn)超過受熱力學還原/氧化電勢局限的器件，例如電池組（例如，含鋰或含鋰離 子的電池組）產(chǎn)生的比能量密度。本文公開的器件和方法可供應單獨的電池電壓，它超過 會導致由類似材料制造的電池組的熱力學極限。在一些實施方案中，該器件的比能量密度 為約 100kJ/kg，約 200kJ/kg，約 300kJ/kg，約 400kJ/kg，約 500kJ/kg，或約 600kJ/kg，基于 電極內(nèi)部的導電材料，和若存在的話，含聚乙炔的材料的總重量。例如，在其中電極包括復 合材料（該復合材料包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物）和導電材料的實施方案中， 比能量密度以導電材料和含取代或未取代的聚乙炔的聚合物的總重量為基礎。
[0041] 本文中公開的至少一些器件提供能量儲存機械裝置，所述能量儲存機械裝置包括 (1)靜電儲存在導體電極和電解溶液電解質(zhì)的表面處通過在Helmholtz雙層中分離電荷實 現(xiàn)的電能；和（2)在至少一個電極表面上電化學儲存通過氧化還原反應或者通過導致在電 極上的可逆法拉第電荷轉(zhuǎn)移的具體地吸附的離子實現(xiàn)的電能。
[0042] 還提供本文描述的器件的制造方法。該方法可牽涉在基底，例如電荷集電體基底 (例如導電板）的表面上形成導電材料，所述導電材料包括含取代或未取代的聚乙炔的聚 合物。該方法可進一步牽涉與導電材料接觸地排列隔板材料。例如，可通過在第一基底表 面上形成包括含聚乙炔的聚合物的第一導電材料，和與第一導電材料接觸地排列隔板材料 的第一表面，從而制造器件。然后與隔板材料的第二相對側(cè)接觸地排列第二導電材料，使得 第一導電材料與第二導電材料電化學連通。也可排列隔板材料，物理分離第一和第二導電 材料。該方法可進一步牽涉與第一和第二電極接觸地排列電解質(zhì)。圖IA-B示出了本文描 述的器件的示意性實施方案。
[0043] 可使用各種方法，其中包括蒸發(fā)，聚合，噴墨印刷，流延方法，其中包括滴流延和旋 轉(zhuǎn)流延和類似方法，在基底上形成本文描述的導電材料。在一些情況下，導電材料為固體形 式，然后在基底上排列/組裝。例如，導電材料（例如，含聚乙炔的聚合物）可以是粉末形 式，且排列在基底和另一器件組件（例如，多孔隔板材料）之間。在其他情況下，結合導電 材料與流體載體或溶劑，溶液，分散液或懸浮液，并借助流延方法（例如，旋轉(zhuǎn)流延，滴流延 等）或者通過印刷（例如噴墨印刷），在基底上形成導電材料。例如，可提供包括含取代或 未取代的聚乙炔的聚合物和流體載體的混合物，然后形成為薄膜。在一些情況下，可使用這 些方法，形成厚度范圍為約0. Olmm-約Imm的薄膜。在其他情況下，在基底上直接合成含聚 乙炔的聚合物?？赏ㄟ^各種方法處理導電材料，改進加工性，物理和/或機械穩(wěn)定性和/或 器件性能。在一些情況下，在基底上形成導電材料之前，可對導電材料進行施加高壓。例如， 導電材料（例如，含聚乙炔的聚合物）可以是粉末形式，然后將其置于液壓機上，形成粒料， 薄膜或其他形狀。在一些情況下，可將導電材料置于交聯(lián)條件下和/或進行溶劑處理。
[0044] 正如本文中描述的，該器件可包括含聚乙炔的聚合物。在一些情況下，該器件包括 取代或未取代的聚乙炔。在一些情況下，該器件包括含聚乙炔的共聚物。該聚合物主鏈可 包括順式雙鍵，反式雙鍵，或其組合。在一些實施方案中，該聚合物可包括下述結構，
[0045]
【權利要求】
1. 一種電能儲存器件，它包括： 第一電極，所述第一電極包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物； 與第一電極電化學連通的第二電極； 排列在第一和第二電極之間的多孔隔板材料；和 與第一和第二電極電化學連通的電解質(zhì)。
2. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中電解質(zhì)基本上不具有含金屬的物種。
3. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中在流體載體存在下，合成含取代或未 取代的聚乙炔的聚合物。
4. 權利要求3的電能儲存器件，其中含取代或未取代的聚乙炔的聚合物制成薄膜。
5. 權利要求2的電能儲存器件，其中第一電極包括厚度范圍為約0. Olmm-約Imm的活 性層。
6. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中電解質(zhì)基本上不具有含鋰的物種或含 鋰離子的物種。
7. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中電解質(zhì)為液體形式。
8. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中電解質(zhì)為離子液體。
9. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中電解質(zhì)是碳酸亞乙酯溶液或碳酸 亞丙酯溶液，該溶液包括化學式為[(R)4N+][X_]的鹽，其中X是（PF 6)_，（BF4)_，（S03Ra)_， (R aSO2-N-SO2RT, CF3C02_，（CF3) 3CO_ 或（CF3) 2CHO) _，其中 R 是烷基，Ra 是烷基，芳基，氟代烷 基或氟代芳基。
10. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中取代或未取代的聚乙炔聚合物以 η-型材料形式排列。
11. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中取代或未取代的聚乙炔聚合物以 P-型材料形式排列。
12. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中第一電極是陰極，第二電極是陽極。
13. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中第二電極包括含取代或未取代的聚 乙炔的聚合物。
14. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中第二電極包括含取代或未取代的聚 乙炔的聚合物和導電材料。
15. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中第二電極包括復合材料，所述復合材 料包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物和導電材料。
16. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中導電材料包括碳-基材料。
17. 權利要求14的電能儲存器件，其中碳-基材料包括碳，活性炭，石墨，石墨烯或碳納 米管。
18. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中導電材料包括導電聚合物。
19. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中聚合物是取代或未取代的聚乙炔。
20. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中聚合物是含聚乙炔的共聚物。
21. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中聚合物包括下述結構： 其中：
R1，R2, R3和R4可以相同或不同且各自是H，烷基，雜烷基，芳基，雜芳基，雜環(huán)基，鹵素基， 氰基，磺?；?，硫酸基，膦?；?，磷酸基或羰基，它們中的任何一個基團被任選取代；且 m和η各自大于1。
22. 權利要求19的電能儲存器件，其中R1，R2, R3和R4各自是Η。
23. 權利要求19的電能儲存器件，其中R1，R2, R3和R4中的至少一個是氟。
24. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中聚合物具有下述結構： 其中m和η大于1。
25. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中聚合物具有下述結構：
其中： R1，R2，R3和R4可以相同或不同且各自是Η，燒基，芳基，齒素基，氛基，橫醜基，硫酸基， 膦?；?，磷酸基或羰基，它們中的任何一個基團被任選取代；且 m, m'，η和η'各自大于1。
26. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中聚合物具有下述結構： 其中：
R1，R2，R3和R4可以相同或不同且各自是H，燒基，芳基，齒素基，氛基，橫醜基，硫酸基， 膦?；?，磷酸基或羰基，它們中的任何一個基團被任選取代；且 m, m'，η, η'和〇各自大于1。
27. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中n，n'，m，m'和〇相同或不同且是約2 至約10, 000,或約10至約10, 000,或約100至約10, 000,或約100至約1，OOOr的整數(shù)。
28. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中聚合物的分子量為約500至約 1，000, 000,或約 500 至約 100, 000,或約 10, 000 至約 100, 000。
29. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中聚合物以復合材料中的組件形式排 列。
30. 權利要求29的電能儲存器件，其中該復合材料進一步包括碳納米管，活性炭或金 屬氧化物。
31. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中第一電極進一步包括與該聚合物物 理接觸的電荷集電體材料。
32. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中第二電極包括導電材料和與該導電 材料物理接觸的電荷集電體材料。
33. 權利要求32的電能儲存器件，其中導電材料包括碳-基材料和/或?qū)щ娋酆衔铩?br> 34. 權利要求33的電能儲存器件，其中碳-基材料包括碳，活性炭，石墨，石墨烯或碳納 米管。
35. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中電荷集電體材料包括金屬或碳-基 材料。
36. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中電荷集電體材料包括鋁。
37. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中電荷集電體材料包括玻碳。
38. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中電荷集電體材料包括聚乙炔。
39. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中多孔隔板材料是紙張。
40. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中多孔隔板材料包括聚合物。
41. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中多孔隔板材料包括聚丙烯，聚乙烯， 纖維素，聚芳醚，或氟聚合物。
42. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件的充電容量為約50Farad/g。
43. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件的充電容量為約IOOFarad/ g°
44. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件的充電容量為約150Farad/ g°
45. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件的充電容量為約200Farad/ g°
46. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件的充電容量為約220Farad/ g°
47. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件的充電容量為約300Farad/ g°
48. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件的充電容量為約400Farad/ g°
49. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件的充電容量為約500Farad/ g°
50. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件儲存約50kJ/kg的電能。
51. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件儲存約100kJ/kg的電能。
52. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件儲存約200kJ/kg的電能。
53. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件儲存約300kJ/kg的電能。
54. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件儲存約400kJ/kg的電能。
55. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件儲存約500kJ/kg的電能。
56. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件儲存約600kJ/kg的電能。
57. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件被充電到約1.5V。
58. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件被充電到約2. 0V。
59. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件被充電到約2. 5V。
60. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件被充電到約2. 7V。
61. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件被充電到約3. 0V。
62. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件被充電到約3. 5V。
63. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件的比能量密度為約IOOkJ/ kg。
64. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件的比能量密度為約200kJ/ kg。
65. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件的比能量密度為約300kJ/ kg。
66. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件的比能量密度為約400kJ/ kg。
67. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件的比能量密度為約500kJ/ kg。
68. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中該器件的比能量密度為約600kJ/ kg。
69. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中含取代或未取代的聚乙炔的聚合物 以與不同于含取代或未取代的聚乙炔的聚合物的至少一種聚合物共混的形式提供。
70. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中含取代或未取代的聚乙炔的聚合物 以與至少一種導電聚合物共混的形式提供。
71. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中至少一種導電聚合物是聚苯胺的衍 生物，聚亞苯基，聚亞芳基，聚（雙噻吩亞苯基），梯狀聚合物，聚（亞芳基亞乙烯基）或聚 (亞芳基亞乙炔基），它們中的任何一種被任選取代。
72. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中導電聚合物是任選取代的聚噻吩或 含有通過芳基或鏈烯烴連接的噻吩單元的聚合物。
73. 前述任何一項權利要求的電能儲存器件，其中導電聚合物是任選取代的聚吡咯或 含有通過芳基或鏈烯烴連接的吡咯單元的聚合物。
74. -種制造電能儲存器件的方法，該方法包括： 在基底表面上形成導電材料，所述導電材料包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物。
75. 權利要求74的方法，其中形成步驟包括由含取代或未取代的聚乙炔和流體載體的 混合物形成包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物的薄膜。
76. 前述任何一項權利要求的方法，其中導電材料是含取代或未取代的聚乙炔的粉末。
77. 前述任何一項權利要求的方法，其中該粉末進一步包括粘結聚合物，金屬鹽，金屬 氧化物，或其組合。
78. 前述任何一項權利要求的方法，其中該粉末包括含取代或未取代的聚乙炔的交聯(lián) 聚合物顆粒。
79. 前述任何一項權利要求的方法，其中在形成步驟之前，可將粉末置于高壓下或者用 溶劑處理。
80. 前述任何一項權利要求的方法，其中基底包括聚合物材料，碳-基材料或無機材 料。
81. 前述任何一項權利要求的方法，其中碳-基材料是石墨烯，石墨，碳或活性炭或納 米管。
82. 前述任何一項權利要求的方法，進一步包括： 與導電材料接觸地排列隔板材料。
83. 前述任何一項權利要求的方法，進一步包括： 在基底表面上形成第一導電材料，所述第一導電材料包括含取代或未取代的聚乙炔的 聚合物； 與第一導電材料接觸地排列隔板材料的第一表面， 與隔板材料的第二相反側(cè)接觸地排列第二導電材料，使得第一導電材料與第二導電材 料電化學連通。
84. 權利要求83的方法，其中形成步驟包括由含取代或未取代的聚乙炔和流體載體的 混合物形成薄膜，所述薄膜包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物。
85. 前述任何一項權利要求的方法，其中隔板材料包括聚丙烯，聚乙烯，纖維素，聚芳醚 或氟聚合物。
86. 前述任何一項權利要求的方法，進一步包括： 與第一和第二導電材料接觸地排列電解質(zhì)。
87. 前述任何一項權利要求的方法，其中電解質(zhì)為液體形式。
88. 前述任何一項權利要求的方法，其中電解質(zhì)為離子液體。
89. 前述任何一項權利要求的方法，其中電解質(zhì)為碳酸亞乙酯溶液或碳酸亞丙酯溶液， 該溶液包括化學式為[(R)4N+] [X-]的鹽，其中 X 是（PF6)-, (BF4)-, (SO3Ra)-, (RaSO2-N-SO2Ra)-, CF3C00_，（CF3) 3C0_或（CF3) 2CH0) _，其中R是烷基，Ra是烷基，芳基，氟代烷基或氟代芳基。
90. 前述任何一項權利要求的方法，進一步包括在聚合步驟之前、之中或之后，用穩(wěn)定 劑處理含取代或未取代的聚乙炔的聚合物。
91. 前述任何一項權利要求的方法，其中穩(wěn)定劑是自由基清除劑。
92. 前述任何一項權利要求的方法，其中穩(wěn)定劑包括二氯烯酮，芳族重氮鹽，二硫化物， 氯化硫，有機氯化硫，金屬鹽，金屬氧化物，硅烷，含一個或更多個硅烷基的物種，或苯酚。
93. 前述任何一項權利要求的方法，進一步包括： 聚合一種或更多種單體物種，生產(chǎn)含取代或未取代的聚乙炔的聚合物。
94. 權利要求93的方法，其中單體物種在流體載體存在下聚合。
95. 前述任何一項權利要求的方法，其中單體物種在添加劑存在下聚合。
96. 前述任何一項權利要求的方法，其中添加劑分散在所得聚合物材料當中。
97. 前述任何一項權利要求的方法，其中至少一些添加劑在聚合后被除去，以生產(chǎn)多孔 聚合物材料。
98. 前述任何一項權利要求的方法，其中通過用熱處理或者用溶劑處理，除去添加劑。
99. 前述任何一項權利要求的方法，其中在相分離聚合物存在下聚合單體物種。
100. 前述任何一項權利要求的方法，其中在聚合后除去相分離聚合物，以提供多孔聚 合物。
101. 前述任何一項權利要求的方法，其中在催化劑顆粒存在下聚合單體物種。
102. 前述任何一項權利要求的方法，其中催化劑顆粒是生成氣溶膠的催化劑顆粒。
103. 前述任何一項權利要求的方法，其中聚合步驟是連續(xù)法，它涉及在冷凝相內(nèi)溶解 的單體或者蒸氣相單體的直接反應。
104. -種儲存電能的方法，該方法包括： 施加電場到包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物的器件上。
105. 權利要求104的方法，其中該器件是前述任何一項權利要求的能量儲存器件。
106. 權利要求104的方法，其中該聚合物具有前述任何一項權利要求的結構。
107. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件的充電容量為至少50Farad/g。
108. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件的充電容量為至少100Farad/g。
109. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件的充電容量為至少150Farad/g。
110. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件的充電容量為至少200Farad/g。
111. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件的充電容量為至少220Farad/g。
112. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件的充電容量為至少300Farad/g。
113. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件的充電容量為至少400Farad/g。
114. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件的充電容量為至少500Farad/g。
115. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件儲存至少50kJ/kg的電能。
116. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件儲存至少lOOkJ/kg的電能。
117. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件儲存至少200kJ/kg的電能。
118. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件儲存至少300kJ/kg的電能。
119. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件儲存至少400kJ/kg的電能。
120. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件儲存至少500kJ/kg的電能。
121. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件儲存至少600kJ/kg的電能。
122. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件被充電到至少1.5V。
123. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件被充電到至少2. 0V。
124. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件被充電到至少2. 5V。
125. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件被充電到至少2. 7V。
126. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件被充電到至少3. 0V。
127. 前述任何一項權利要求的方法，其中該器件被充電到至少3. 5V。
128. 前述任何一項權利要求的方法，其中隔板材料是多孔隔板材料。
【文檔編號】H01G11/48GK104380410SQ201380030008
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年3月13日 優(yōu)先權日:2012年4月13日
【發(fā)明者】I·W·亨特, T·M·斯瓦格爾, 朱正國 申請人:波利焦耳股份有限公司