发明名称 电极及使用其之电化学元件
摘要 本发明提供一种电极1,其包含一具有电子传导性之集电器1a及一形成于集电器1a上具有电子传导性之含电极活性材料层1b,其中,该含电极活性材料层1b包括覆有导电聚合物之奈米碳管。
申请公布号 TWI256167 申请公布日期 2006.06.01
申请号 TW093122613 申请日期 2004.07.28
申请人 TDK股份有限公司 发明人 佐野笃史;丸山哲
分类号 H01M4/02 主分类号 H01M4/02
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种电极,其包含一具有电子传导性之集电器及 一形成于该集电器上具有电子传导性之含电极活 性材料层, 其中,该含电极活性材料层包括覆有导电聚合物之 奈米碳管。 2如请求项1之电极,其中该导电聚合物具有包含一 重复单元之至少一分子结构,该重复单元系基于以 下式(1)所表示之单体: (其中,R1与R2各自独立地表示选自由氢、烷基、芳 基及烷氧基所组成之群的至少一者,且R1与R2亦可 于其任何一碳原子处键结到一起,以形成具有一环 状结构之二价基团。) 3.如请求项2之电极,其中由式(1)所表示之该单体系 选自由3-甲基吩、3-丁基吩、3-苯基吩、3- 甲氧基吩及伸乙基二氧基吩所组成之群的至 少一物质。 4.如请求项1之电极,其中该导电聚合物具有包含一 重复单元之至少一分子结构,该重复单元系基于以 下式(2)所表示之单体: (其中,R3表示氢或烷基,且R4与R5各自独立地表示选 自由氢、烷基、芳基及烷氧基所组成之群的至少 一者,且R4与R5亦可于其任何一碳原子处键结到一 起,以形成具有一环状结构之二价基团。) 5.如请求项1之电极,其中该导电聚合物具有包含一 重复单元之至少一分子结构,该重复单元系基于选 自由苯胺、、啶及二胺基所组成之群 之至少一物质。 6.如请求项1之电极,其中该含电极活性材料层进一 步含有活性碳。 7.如请求项1之电极,其中该导电聚合物系藉由电解 聚合作用而形成于该等奈米碳管上。 8.如请求项7之电极,其中藉由以下方式来进行该电 解聚合作用: 使用一含奈米碳管电极作为一工作电极,该含奈米 碳管电极包含一具有电子传导性之集电器、及一 形成于该集电器上之含电极活性材料层,该含电极 活性材料层含有奈米碳管且展现出电子传导性; 且将该工作电极浸没于一含有该导电聚合物之单 体之溶液中。 9.如请求项7之电极,其中使用一含有作为该导电聚 合物之结构材料之单体与该等奈米碳管之溶液来 进行该电解聚合作用。 10.一种电化学元件,包含: 彼此相对之第一与第二电极; 一位于该第一与第二电极之间的分离器; 一电解质溶液;及 一将该第一电极、该第二电极、该分离器及该电 解质溶液包容于密封状态中之罩壳; 其中,该第一与第二电极中至少一个为一包含一具 有电子传导性之集电器与一形成于该集电器上具 有电子传导性之含电极活性材料层之电极,其中该 含电极活性材料层包括覆布导电聚合物之奈米碳 管。 11.如请求项10之电化学元件,其中该导电聚合物具 有包含一重复单元之至少一分子结构,该重复单元 系基于以下式(1)所表示之单体: (其中,R1与R2各自独立地表示选自由氢、烷基、芳 基及烷氧基所组成之群之至少一者,且R1与R2亦可 在其任何一个碳原子处键结到一起,以形成具有一 环状结构之二价基团。) 12.如请求项11之电化学元件,其中由式(1)所表示之 该单体系选自由3-甲基吩、3-丁基吩、3-苯基 吩、3-甲氧基吩及伸乙基二氧基吩所组成 之群的至少一物质。 13.如请求项10之电化学元件,其中该导电聚合物具 有包含一重复单元之至少一分子结构,该重复单元 系基于以下式(2)所表示之单体: (其中,R3表示氢或烷基,且R4与R5各自独立地表示选 自由氢、烷基、芳基及烷氧基所组成之群之至少 一者,且R4与R5亦可于其任何一碳原子处键结到一 起,以形成具有一环状结构之二价基团。) 14.如请求项10之电化学元件,其中该导电聚合物具 有包含一重复单元之至少一分子结构,该重复单元 系基于选自由苯胺、、啶及二胺基所 组成之群的至少一物质。 15.如请求项10之电化学元件,其中该含电极活性材 料层进一步含有活性碳。 16.如请求项10之电化学元件,其中该导电聚合物系 藉由电解聚合作用而形成于该等奈米碳管上。 17.如请求项16之电化学元件,其中藉由以下方式来 进行该电解聚合作用: 使用一含奈米碳管电极作为一工作电极,该含奈米 碳管电极包含一具有电子传导性之集电器与一形 成于该集电器上之含电极活性材料层,该含电极活 性材料层含有奈米碳管且展现电子传导性; 且将该工作电极浸没于一含有该导电聚合物之单 体的溶液中。 18.如请求项16之电化学元件,其中该电解聚合作用 系使用一含有作为该导电聚合物之结构材料之单 体与该等奈米碳管之溶液来进行。 19.如请求项10之电化学元件,其中该分离器系由一 绝缘多孔体形成,且在该第一电极、该第二电极及 该分离器内部含有该电解质溶液之至少一部分。 20.如请求项10之电化学元件, 其中该第一电极、该第二电极及该分离器各具有 薄片状形状; 该罩壳系使用至少一对彼此相对的复合封装薄膜 来形成;且 该等复合封装薄膜包含由合成树脂制成且接触该 电解质溶液之至少一最内层、及一位于该最内层 上之金属层。 图式简单说明: 图1系本发明之电极之基本构造的一实施例的示意 性横截面图。 图2系本发明之电化学元件之较佳实施例的平面图 。 图3系自垂直于阳极10表面的方向所见到的图2所示 电化学元件内部之展开图(developed view)。 图4系沿图2中线X1-X1切开的图2所示电化学元件之 示意性横截面图。 图5系沿图2中线X2-X2切开的图2所示电化学元件之 主要部件之示意性横截面图。 图6系沿图2中线Y--Y切开的图2所示电化学元件之主 要部件之示意性横截面图。 图7系展示出用作图2所示电化学元件之罩壳的结 构材料之薄膜的基本构造之一实例的示意性横截 面图。 图8系展示出用作图2所示电化学元件之罩壳的结 构材料之薄膜的基本构造之另一实例的示意性横 截面图。 图9系展示出图2所示电化学元件之阳极的基本构 造之一实例的示意性横截面图。 图10系展示出分别使用实例1之电极与含CNT电极之 电化电池的充电--放电曲线之曲线图。 图11系展示出分别使用比较实例1之电极与含MCF电 极之电化电池的充电-放电曲线之曲线图。 图12系展示出分别使用比较实例2之电极与含FR25电 极之电化电池的充电-放电曲线之曲线图。
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