| 主权项 |
1.一种加入聚合电解质层和电极材料层之层合电元件的制造方法,其特征在于包括了下列步骤:(i)制造可凝胶化的混合物,其包括可结晶的聚合物和非质子有机液体,该液体在第一温度下不是所谓聚合物的溶剂,但在某较高温度下是所谓聚合物的溶剂,聚合物质量对液体质量的比例是从1:4到2:3,并且混合物的整体离子传导度在所谓的第一温度、10kHz下每公分大于10-4西门子,动态系数在所谓的第一温度、10Hz下大于104Pa;(ii)将混合物形成所要宽度和厚度的延长带;(iii)在带子至少在接触表面是液相的温度下,将来自步骤(ii)的带子与电极材料接触;以及(iv)与步骤(iii)同时或依序地压缩电极材料和混合物,藉此形成延长的层合复合物。2.一种加入聚合电解质层和电极材料层之层合电元件的制造方法,其特征在于包括了下列步骤:(i)制造可凝胶化的混合物,其包括可结晶的聚合物和非质子有机液体,该液体在第一温度下不是所谓聚合物的溶剂,但在某较高温度下是所谓聚合物的溶剂,聚合物质量对液体质量的比例是从1:4到2:3,并且混合物的整体离子传导度在所谓的第一温度、10kHz下每公分大于10-4西门子,动态系数在所谓的第一温度、10Hz下大于104Pa;(ii)在混合物是呈均质液相之形式的温度下,将它挤过有界定形状和尺寸的口;(iii)将液相下的挤制混合物与电极材料层接触,以制造包括电极层和混合物层的层合复合物;(iv)在混合物仍是液相的同时,压缩(iii)所形成的层合复合物,藉此制造出有界定厚度之延长的层合复合物;以及(v)使层合物冷却,而使混合物转换成固态凝胶。3.一种加入聚合电解质层和电极材料层之层合电元件的制造方法,其特征在于包括了下列步骤:(i)制造聚合电解质凝胶,其包括可结晶的聚合物和非质子有机液体,该液体在第一温度下不是所谓聚合物的溶剂,但在某较高温度下是所谓聚合物的溶剂,聚合物质量对液体质量的比例是从1:4到2:3,并且凝胶的整体离子传导度在所谓的第一温度、10kHz下每公分大于10-4西门子,动态系数在所谓的第一温度、10Hz下大于104Pa;(ii)将凝胶形成所要宽度和厚度的延长带;(iii)加热带子的同时,将凝胶带和电极材料一起压缩,使带子至少在与电极材料的接触点是液相下将带子和电极材料相接触,藉此形成延长的层合复合物;以及(iv)使如此形成的层合物冷却,而使液相转换回到凝胶相。4.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其中压缩步骤包括将电极材料和混合物通过两个或更多个滚筒之间所形成的捏夹。5.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其中在混合物(无论是液态或凝胶形式)接触电极材料之前,将非质子有机液体涂布在要接触的一或多个表面。6.如申请专利范围第4项的方法,其中恰在压缩步骤之前,将非质子有机液体涂布到混合物和/或电极表面。7.如申请专利范围第5项的方法,其中非质子有机液体是用于制造混合物者,或者包括任何一个用于该混合物的组成液体。8.如申请专利范围第5项的方法,其中混合物包括进一步的非质子有机液体,而由于使混合物变成液态的温度,此非质子有机液体对于包括在挤制过程中而言其挥发性太强。9.如申请专利范围第8项的方法,其中该溶剂选自于碳酸二乙酯、1,3-二氧伍圜、碳酸二甲酯、1,2-二甲氧基乙伍圜、二甲氧基甲烷、1,3-二甲氧基丙烷、乙基甲基碳酸酯、1,2-二乙氧基乙烷以及二氯乙烷。10.如申请专利范围第9项的方法,其中该液体是在电解质开始挤出的步骤之后的任何阶段加入产物中。11.如申请专利范围第9项的方法,其中在电解质和电极接触之处添加任何前述的液体时,它们是以电解质重量的0.01到1倍(以每份重量计)的速率来供应。12.如申请专利范围第11项的方法,其中该液体是以0.1到0.5倍的重量(以重量计)来添加,更好是以0.2到0.3倍的重量来添加。13.如申请专利范围第11项的方法,其中电解质元件的输出速率为每分钟至少0.5公尺。14.如申请专利范围第5项的方法,其中加入高度盐溶剂浓缩物,以提供元件所要的盐化相。15.如申请专利范围第4项的方法,其中使用连续的挤制过程,并且制程的高度易湿部分是在挤出物和滚筒间层合之中窄的空间进行。16.如申请专利范围第15项的方法,其中在挤出物和滚筒间层合之中窄的空间,藉由溶剂和盐的浓缩溶液,而将盐引入聚合凝胶电解质。17.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其中可结晶的聚合物是选自可结晶的聚卤烯烃或其共聚物,更好是聚偏二氟乙烯(PVdF)。18.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其中用于制备电解质混合物的非质子液体包括一或多种有机化合物,其包括或由以下一或多种单价者所构成,例如:-BF4.-PF6.-AsF6.-CF3SO3.LiN(CF3SO2)2.LiN(CF3CF2SO2)2.LiC(CF3SO2)3.-CF3COO、-SCN、-ClO4.-HgI3。19.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其中该混合物进一步包括一或多种硷金属或硷土金属的盐类。20.如申请专利范围第19项的方法,其中硷金属或硷土金属的盐类是选自包括或由以下所构成:硷金属的盐类、锂盐。21.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其中盐类是一般用于聚合电解质系统电池之任何阴离子的盐类。22.如申请专利范围第21项的方法,其中阴离子是单价的。23.如申请专利范围第18项的方法,其中以有机非质子液体的重量来看,金属盐类存在的浓度是在2%(以重量计)或更多,更好是在4%(以重量计)或更多,较佳则最高达到其在任何给定之混合物中的饱和浓度,但是典型上最高达到20%(以重量计),更典型则最高达到15%(以重量计)。24.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其中在挤制的材料冷却时,该混合物形成固态凝胶,该凝胶在20℃的整体离子传导度为每公分大于10-4西门子,动态系数大于104Pa。25.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其中在与电极材料接触之前,该混合物乃加以除气,更好是呈凝胶。26.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其中电极加入了金属箔或开放的筛网薄纱。27.如申请专利范围第26项的方法,其中该箔载有活性电极材料。28.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其中电极是包括载有含碳材料之铜箔的阳极,并且/或者阴极是载有选自以下者的铝箔:锂化之氧化锰材料或者以锂化的氧化亚钴为基质的材料。29.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其中该元件同时包括阳极和阴极。30.如申请专利范围第26项的方法,其中该箔的宽度比聚合电解质层来得窄,如此以确保由凝胶所分开。31.如申请专利范围第26项的方法,其中使一箔片的宽度小于另一者,以避免最终产品中的接触。32.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其中以包括所谓盐或盐类之非质子溶剂的溶液去接触步骤(iii)或(iv)制造之复合物的过程,而将盐类添加于挤制后所得的凝胶或凝胶混合物中。33.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其中采用一溶剂交换的过程,藉此使挤制的凝胶/电极复合物与相容的溶剂接触,此溶剂包含想要添加于复合物的盐。34.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其中聚合电解质混合物是在使用前准备,并且制成适合载入挤制设备的微粒状凝胶形式。35.如申请专利范围第34项的方法,其中形成该凝胶是先于乾燥的环境(例如乾燥箱)中预先混合诸成分,加热之以形成均质的熔融物,在降低的压力下(例如适当程度的真空,以于适当的时间内移除气体)除气的同时,冷却熔融物以形成凝胶,然后根据挤制设备的尺寸将凝胶塑形成一定尺寸的丸粒,如此以确保容易载入。36.如申请专利范围第34项的方法,其中预先形成的微粒或丸粒状凝胶乃载入撞击挤制机的桶中,该桶加热至凝胶的熔融温度,并且首先藉由前进挤制机活塞而开始挤制,然后以所要的控制速率进一步前进,如此凝胶经过挤制机模子而挤出。37.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其包括下列步骤:通过细长口的模子,以制出压缩后具有所要元件形状和尺寸之所要轮廓的带状电解质。38.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其包括下列步骤:制出可卷起或者就是分段之设定宽度和厚度的连续带。39.如申请专利范围第37项的方法,其中模子细长口的温度乃维持在低于桶子的温度。40.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其中供应热来加热电解质混合物或凝胶达到动态系数在10Hz下小于105Pa的温度,最好是小于104Pa的温度,更好是1103Pa或更少的温度,并且将它与电极材料压在一起而使两者形成层合物,然后使凝胶冷却而让系数升高到104Pa或更大,最好是105Pa或更大,更好是106Pa或更大。41.如申请专利范围第37项的方法,其中从模子细长口出来的挤出物乃层放在恰于层合前已用电解质溶剂加以湿润的电极上。42.如申请专利范围第41项的方法,其包括下列步骤:以符合通过加热滚筒之间捏夹的速率将溶剂滴加于电极上。43.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其系应用于电解质与一、二或更多层电极的层合,并且可选择性地与其他层(例如支持层)层合。44.如申请专利范围第43项的方法,其中支持层包括Celgard。45.如申请专利范围第44项的方法,其中该材料系于两电解质挤出带之间以织网形式馈入(电解质挤出带已经加热至液体或部分液体的状态),然后将这些与一或多层电极一起同时或依序地通过两个或更多个滚筒之间所要的一或多个捏夹。46.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,当用于制造只有一层电极的元件时,此方法进一步包括下列步骤:将此一层与电解质一起通过滚筒之间的捏夹。47.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,当用于制造只有一层电极的元件时,此方法进一步包括下列步骤:将要层合的该层与一或多条衬底带一起通过滚筒之间的捏夹,该衬底带最好比要层合的任一层来得宽。48.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其包括下列步骤:藉由控制发生冷却之区域的温度,而加速进行步骤中的冷却。49.一种制造聚合电解质元件的装置,其特征在于:(i)已凝胶或可凝胶化之混合物的带来源,其包括可结晶的聚合物和非质子有机液体,该液体在第一温度下不是所谓聚合物的溶剂,但在某较高温度下是所谓聚合物的溶剂,聚合物质量对液体质量的比例是从1:4到2:3,并且混合物的整体离子传导度在所谓的第一温度、10kHz下每公分大于10-4西门子,动态系数在所谓的第一温度、10Hz下大于104Pa,带子有所要的宽度和厚度;(ii)呈带状的电极材料来源,其定向使得在其一表面上接收电解质带;(iii)界定其中捏夹的一对滚筒,其位在两种带子接触所在的邻近处,并且能够将它们压缩以制成具有界定厚度之延长的层合复合带;以及(iv)冷却区,于其中被动或主动地冷却挤出的层合物。50.一种制造聚合电解质元件的装置,其特征在于:(i)以可结晶聚合物和非质子有机液体之混合物所进给的挤制机,该液体在第一温度下不是所谓聚合物的溶剂,但在某较高温度下是所谓聚合物的溶剂,聚合物质量对液体质量的比例是从1:4到2:3,并且固态电解质的整体离子传导度在所谓的第一温度、10kHz下每公分大于10-4西门子,动态系数在10Hz下大于104Pa,挤制机包括维持混合物在液相温度的加热器;(ii)挤制机模子,其具有界定形状和尺寸的口,并且包括设定在混合物维持液相之温度的加热装置;(iii)电极材料的供应,其位于该模口下,并且定向使得在其至少一表面上接收来自模口的挤出材料;(iv)界定其中捏夹的一对滚筒,其位在挤出材料和电极材料的供应接触所在的邻近处,而能够将它们压缩以制成具有界定厚度之延长的复合物;以及(v)冷却区,于其中被动或主动地冷却挤出的层合物,使得混合物变成固相凝胶。51.如申请专利范围第49或50项的装置,其包括非质子有机液体的供应,其定位使得在电极材料与电解质材料接触之前,非质子有机液体乃转移到电解质和/或电极材料的表面。52.如申请专利范围第49或50项的装置,其中该材料从一或多个储存卷来供应,该储存卷旋转以供应捏夹滚筒,并且其中至捏夹的供应可以经由一或多个导引滚筒和握持滚筒。53.如申请专利范围第49或50项的装置,其中加热滚筒以帮助形成复合层合产物。54.如申请专利范围第49或50项的装置,其中挤制机是加热的挤制机,其具有附带的混合腔,该混合腔能够混合可结晶的聚合物和非质子液体。55.如申请专利范围第49或50项的装置,其中滚筒有加热。56.如申请专利范围第49或50项的装置,其进一步包括于压缩之前进一步加入电极的机构。57.一种包括层合结构的多层复合材料,其包括一或多层电极和聚合电解质层,其特征在于电解质是包括了结晶之聚合物和非质子有机液体的凝胶,该液体在第一温度下不是所谓聚合物的溶剂,但在某较高温度下是所谓聚合物的溶剂,聚合物质量对液体质量的比例是从1:4到2:3,并且固态电解质的整体离子传导度在所谓的第一温度、10kHz下每公分大于10-4西门子,动态系数在所谓的第一温度、10Hz下大于104Pa。58.如申请专利范围第57项的材料,其中电解质的动态系数在10Hz下大于105Pa。59.如申请专利范围第1至3项中任一项的方法,其中所谓的第一温度是20℃。60.一种加入聚合电解质层和电极材料层之层台电元件的制造方法,其特征在于包括了下列步骤:(i)制造可凝胶化的混合物,其包括可结晶的聚合物和非质子有机液体,该液体在第一温度下不是所谓聚合物的溶剂,但在某较高温度下是所谓聚合物的溶剂;(ii)将混合物形成所要宽度和厚度的延长带;(iii)在带子至少在接触表面是液相的温度下,将来自步骤(ii)的带子与电极材料接触;以及(iv)与步骤(iii)同时或依序地压缩电极材料和混合物,藉此形成延长的层合复合物。61.一种包括层合结构的多层电池,该层合结构包括一或多层电极和聚合电解质层,其特征在于电解质是包括了可结晶之聚合物和非质子有机液体的凝胶,该液体在第一温度下不是所谓聚合物的溶剂,但在某较高温度下是所谓聚合物的溶剂。图式简单说明:图1是披覆箔之装置的示意图解。图2是根据本发明第一方面之层合装置的示意图解。图3是装置之另一种形式的示意图解,并且示范了冷却滚筒。图4示范了添加间隔元件的另一种安排。图5示范了由冷凝胶带状物来制造元件之可能的安排。图6示范了一种适合的双螺旋挤制装置。 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