[发明专利]含聚乙炔类的器件与方法

说明书

相关申请

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求2012年4月13日提交的共同未决的美国临时申请序列号61/623,887的优先权，为了所有目的，其内容在此通过参考全文引入。

发明领域

公开了电能储存用器件以及相关方法。

发明背景

已表明超级电容器，或电化学双层电容器比含电池组的其他能量储存器件实现更高的功率和更长的循环。超级电容器具有可用于宽范围应用的潜力，其中包括机动车(例如混合动力汽车)，电子设备，和要求电源的其他应用。然而，它们广泛的用途受到局限，因为在制造中使用昂贵的材料和复杂的处理工序。

发明概述

提供电能储存器件，以及相关的方法。在一些实施方案中，电能储存器件包括第一电极，所述第一电极包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物；与第一电极电化学连通的第二电极；排列在第一和第二电极之间的多孔隔板材料；和与第一和第二电极电化学连通的电解质。

还提供制造电能储存器件的方法。该方法可包括在基底的表面上形成导电材料，所述导电材料包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物。

还提供储存电能的方法。该方法可包括施加电场到器件上，所述器件包括含取代或未取代的聚乙炔的聚合物。

附图简述

图1A示出了能量储存器件的图示。

图1B示出了电能储存器件的另一图示。

图2示出了例举的未取代聚乙炔的化学结构。

图3示出了在各种充电状态下，含聚乙炔的器件的电压的图表。

图4示出了在第一放电曲线上，含聚乙炔的器件的估计的电容图表。

图5示出了在含聚乙炔的器件的充电/放电过程中，一体化的能量输入和输出的图表。

图6示出了具有聚乙炔作为正电极的单电池超级电容器的图示。

图7示出了具有平行连接且具有聚乙炔作为正电极的三个电池(三个一组)的多电池超级电容器的图示。

当结合附图考虑时，根据下述详细说明，本发明的其他方面，实施方案和特征将变得显而易见。附图是示意图且不打算按比例画出。为了清楚的目的，在每一附图中没有标记每一组件，也没有示出本发明每一实施方案的每一组件，在其中不需要阐述的情况下，以允许本领域的普通技术人员理解本发明。在此通过参考引入的所有专利申请和专利通过参考引入它们的全文。在冲突的情况下，本发明的说明书，其中包括定义占主导。

详细说明

本文的实施方案涉及储存能量(例如，电能)的组合物，器件和方法。在一些情况下，描述了含相对便宜和可容易获得的导电材料，例如含聚乙炔的聚合物的器件。

在一些实施方案中，提供一种能量储存器件。例如，该器件可以是电化学双层电容器，也称为超级电容器(supercapacitor)，超级电容器(supercondenser)，电化学双层电容器或超电容器。典型地，该器件在电场中可以储存能量(例如电能)，所述电场由在两种电活性材料(例如，电极和电解质)之间的界面处的电荷分离建立。能量储存器件的通用实施方案可包括第一电极，与第一电极电化学连通的第二电极，以及在第一和第二电极之间排列的隔板材料(例如，多孔隔板材料)。在一些实施方案中，第一电极是是阴极和第二电极是阳极。在一些实施方案中，第一电极是阳极和第二电极是阴极。该器件包括电解质或与两个电极接触时可溶解成阴离子和阳离子的其他移动相。可组装该器件中的组件，使得电解质排列在第一和第二电极之间。

图1A示出了本文描述的器件的示意性实施方案。在所示的实施方案中，单电池器件10包括第一电极20，它包括与基底24接触的导电材料22。可与电极20相邻地形成隔板材料40。第二电极30可与第一电极电化学连通排列。例如，如图1所示，电极30包括与基底34接触的导电材料32，其中导电材料32与隔板材料40的表面接触，所述隔板材料40的表面与导电材料22接触的隔板材料的表面相对。电解质可以与电极20和电极30二者接触地排列。

在一些情况下，该器件可以是单电池器件，也就是说，该器件可包括两种导电材料，其中各自在不同基底上形成，且每一导电材料排列在隔板材料的相对侧上，如图1A-B所示。在一些情况下，该器件可以是多电池器件，例如如图7所示。应当理解，存在其他实施方案，其中组件的数量和取向会变化。在一些实施方案中，器件组件中的一种或更多种可形成为薄膜。

在一个实施方案中，第一和第二电极可置于基本上平面的隔板材料的相对表面上，其中隔板材料的厚度决定了电极之间的距离。