배터리 구조, 자기 조직화 구조 및 관련 방법 document_id 1020097016254

[청구항 2] 제1항에 있어서,상기 제1 전극 및 제2 전극 모두는 2개 이상의 경로를 그들의 전류 집전기에 제공하는 전극 구조포함하는전기 화학 장치. [청구항 3] 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 제1 전극과 제2 전극 중 적어도 하나는 브랜치 구조(branching structure)를 갖는 전극 구조를 포함하고, 상기 전극의 단면적은 브랜치가 상기 전류 집전기에 접근함따라서증가하는 것인전기 화학 장치. [청구항 4] 제1항에 있어서,상기 제1 전극과 제2 전극 중 적어도 하나는 소결된 입자들포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 5] 제4항에 있어서,상기 소결된 입자들은 다공성 소결체형성하는 것인전기 화학 장치. [청구항 6] 제1항에 있어서,상기 제1 전극과 제2 전극 중 적어도 하나는 개방형 전지 타입의 거품(open-celled foam) 또는 스펀지포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 7] 제1항에 있어서,상기 제1 전극과 제2 전극이 입자로 구성되고 상기 제1 전극과 제2 전극의 입자들이 상기 이온 전도성 매질과 결합될 때 서로에 대해 척력이 작용하도록 되어 있는 조직화된 구조포함하는전기 화학 장치. [청구항 8] 제7항에 있어서,상기 제1 전극 또는 제2 전극의 입자들은 상기 이온 전도성 매질 내에서 자체 인력작용하는 것인전기 화학 장치. [청구항 9] 제1항 또는 제2항에 있어서,이온 전도성 매질은 10-4 s/cm 미만의 이온 전도도갖는 것인전기 화학 장치. [청구항 10] 제1항에 있어서,상기 장치는 에너지 저장장치인 것인전기 화학 장치. [청구항 11] 제10항에 있어서,상기 제1 전극은 리튬 인터칼레이팅 물질포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 12] 제11항에 있어서,상기 제1 전극은, licoo2와, mg, linio2 또는 limn2o4로 도핑된 licoo2와, limno2와, al로 도핑된 limno2와, lifepo4와, mg, al, ti, nb, ta 또는 w중 하나 이상으로 도핑된 lifepo4와, li2fe2(so4)3와, v2o5와, v6o11와, c와, 비정질 탄소과, 흑연과, 메소카본 마이크로비즈와, li와, lial와, li9al4와, li3al와, zn와, lizn와, ag와, liag와, li10ag3와, b와, li5b4와, li7b6와, ge와, si와, li12si7와, li21si8와, li13si4와, li21si5와, sn와, li5sn2와, li13sn5와, li7sn2와, li22sn5와, sb와, li2sb와, li3sb와, bi와, libi와, li3bi와, sno2와, sno와, mno와, mn203와, mn02와, mn304와, coo와, nio와, feo와, life204와, ti02와, liti204와, sn-b-p-o 화합물로 이루어진 유리와, 폴리(0-메토시아날린), 폴리(3-옥틸티오핀), 및 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 중 적어도 하나로 코팅된 메소카본 마이크로비즈 중 적어도 하나포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 13] 제11항에 있어서,상기 제2 전극은 리튬 인터칼레이팅 물질포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 14] 제13항에 있어서,상기 제2 전극은, licoo2와, mg, linio2 또는 limn2o4로 도핑된 licoo2와, limno2와, al로 도핑된 limno2와, lifepo4와, mg, al, ti, nb, ta 또는 w중 하나 이상으로 도핑된 lifepo4와, li2fe2(so4)3와, v2o5와, v6o11와, c와, 비정질 탄소과, 흑연과, 메소카본 마이크로비즈와, li와, lial와, li9al4와, li3al와, zn와, lizn와, ag와, liag와, li10ag3와, b와, li5b4와, li7b6와, ge와, si와, li12si7와, li21si8와, li13si4와, li21si5와, sn와, li5sn2와, li13sn5와, li7sn2와, li22sn5와, sb와, li2sb와, li3sb와, bi와, libi와, li3bi와, sno2와, sno와, mno와, mn203와, mn02와, mn304와, coo와, nio와, feo와, life204와, ti02와, liti204와, sn-b-p-o 화합물로 이루어진 유리와, 폴리(0-메토시아날린), 폴리(3-옥틸티오핀), 및 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 중 적어도 하나로 코팅된 메소카본 마이크로비즈 중 적어도 하나포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 15] 제13항에 있어서,상기 이온 전도성 매질은 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 리튬 이온의 확산을 용이하게 하는 물질포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 16] 제15항에 있어서,상기 이온 전도성 매질은, 폴리(에틸렌 산화물)와, 폴리(프로필렌 산화물)와, 폴리(스틸렌)와, 폴리(이미드)와, 폴리(아민)와, 폴리(아크릴로니트릴)와, 폴리(비닐리덴 플루오라이드)와, 메톡시에티옥시에톡시 포스파진과, 디이오도메칸과, 1,3-디이오도프로판과, n과, n-디메틸포름아미드와, 디메틸프로필렌 요소와, 에틸렌 카보네이트와, 디에틸렌 카보네이트와, 디메틸 카보네이트와, 프로필렌 카보네이트와, 리튬염으로 도핑된 블록 공중합체 리튬 이온 전도성 매질과, lii, lif, licl, li2o-b2o3-bi2o3, li2o-b2o3-p2o5 및 li2o-b2o3-pbo 중 적어도 하나를 갖춘 유리와, si, b, p, ti, zr, pb 또는 bi의 산화물이나 수산화물의 졸 또는 겔 중적어도 하나인 것인전기 화학 장치. [청구항 17] 제1항에 있어서,상기제1 및 제2 전류 집전기의 한쪽 또는 양쪽에 전자 전도성 코팅더 포함하는전기 화학 장치. [청구항 18] 제1항에 있어서,상기 전기 화학 장치는 0.1 ㎜ 미만의 전지 두께, 300 w/kg 보다 큰 전력 밀도, 및 450 w-h/1 보다 큰 에너지 밀도를 갖는 전지(cell)이며, 상기 전지 두께는 상기 제1 전류 집전기 및 제2 전류 집전기포함한 것인전기 화학 장치. [청구항 19] 제1항에 있어서,상기 전기 화학 장치는 0.1 ㎜ 미만의 전지 두께, 300 w/kg 보다 큰 전력 밀도, 및 550 w-h/1 보다 큰 에너지 밀도를 갖는 전지(cell)이며, 상기 전지 두께는 상기 제1 전류 집전기 및 제2 전류 집전기포함한 것인전기 화학 장치. [청구항 20] 제1항에 있어서,상기 이온 전도성 매질nan은10마이크론이하의평균두께가지는층인 것인전기 화학 장치. [청구항 21] 제1항에 있어서,상기 이온 전도성 매질nan은5마이크론이하의평균두께가지는층인 것인전기 화학 장치. [청구항 22] 제1항에 있어서,상기 상호 침투형 망상 구조는, 상기 이온 전도성 매질에 더 멀게 위치된 제1 위치에서의 전자 전도도가 상기 이온 전도성 매질에서 더 가까이 위치한 제2 위치에서의 전자 전도도보다 크게 되도록 하는 구조 또는 조성가지는 것인전기 화학 장치. [청구항 23] 제1항에 있어서,상기 상호 침투형 망상 구조는, 대향하는 전류 집전기로부터 더 멀게 위치된 제1 위치의 한 전극의 전자 전도도가 대향하는 전류 집전기에 더 가까이 위치한 제2 위치의 동일 전극의 전자 전도도보다 크게 되도록 하는 구조 또는 조성가지는 것인전기 화학 장치. [청구항 24] 제1항에 있어서,상기 상호 침투형 망상 구조는, 상기 이온 전도성 매질에 더 멀게 위치된 제1 위치의 각 전극의 전자 전도도가 상기 이온 전도성 매질에서 더 가까이 위치한 제2 위치의 각 전극의 전자 전도도보다 크게 되도록 하는 구조 또는 조성가지는 것인전기 화학 장치. [청구항 25] 제22항, 제23항, 제24항 중 어느 한 항에 있어서,상기 전기 화학 장치는 제1 위치 및 제2 위치로부터 전자 전도도의 단계적인 변화제공하는 것인전기 화학 장치. [청구항 26] 제25항에 있어서,상기 변화의 그래디언트는 선형이거나, 상기 그래디언트가 적어도 하나의 전극에 있어서의 구조적인 변화에 기인하거나, 상기 그래디언트가 적어도 하나의 전극의 조성적인 변화기인하는 것인전기 화학 장치. [청구항 27] 제22항, 제23항, 제24항 중 어느 한 항에 있어서,상기 이온 전도성 매질에 더 멀게 위치된 적어도 한 전극의 측면 단면적 영역이 상기 이온 전도성 매질에서 더 가까이 위치한 전극의 측면 단면적 영역것인전기 화학 장치. [청구항 28] 제1항에 있어서,상기 이온 전도성 매질은 적어도 한 점에서 1 마이크론보다 작은 두께를 가지는 층이며,상기 이온 전도성 매질의 층의 평균 두께에 대한 상기 이온 전도성 매질의 층에 수직인 제1 전극의 치수의 비율은 5:1보다 크며,상기 이온 전도성 매질의 층의 평균 두께에 대한 상기 이온 전도성 매질의 층에 수직인 제2 전극의 치수의 비율것인전기 화학 장치. [청구항 29] 제1항에 있어서,상기 이온 전도성 매질은 적어도 한 점에서 1 마이크론보다 작은 두께를 가지는 층이며,상기 이온 전도성 매질의 층의 평균 두께에 대한 상기 이온 전도성 매질의 층에 수직인 제1 전극의 치수의 비율은 10:1보다 크며,상기 이온 전도성 매질의 층의 평균 두께에 대한 상기 이온 전도성 매질의 층에 수직인 제2 전극의 치수의 비율것인전기 화학 장치. [청구항 30] 제1항에 있어서,상기 이온 전도성 매질은 적어도 한 점에서 1 마이크론보다 작은 두께를 가지는 층이며,상기 이온 전도성 매질의 층의 평균 두께에 대한 상기 이온 전도성 매질의 층에 수직인 제1 전극의 치수의 비율은 20:1보다 크며,상기 이온 전도성 매질의 층의 평균 두께에 대한 상기 이온 전도성 매질의 층에 수직인 제2 전극의 치수의 비율것인전기 화학 장치. [청구항 31] 제28항, 제29항, 제30항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제1 전극 및 제2 전극은 평탄 구조의 이론 표면 영역의 적어도 1.25배인 정합면제공하는 것인전기 화학 장치. [청구항 32] 제7항에 있어서,상기 조직화된 구조는 연속 망상 구조 또는 계층화(layered) 구조포함하는 것인전기 전기 화학 장치. [청구항 33] 제7항에 있어서,상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나는 전자 전도성 물질포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 34] 제7항에 있어서,상기 이온 전도성 매질은 상기 제2 전극의 입자들로부터 상기 제1 전극의 입자들을 전기적절연하는 것인전기 화학 장치. [청구항 35] 제7항에 있어서,상기 이온 전도성 매질은 고체 폴리머 물질포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 36] 제7항에 있어서,상기 척력은 반데르 발스 힘, 정전기력 또는 스테릭 힘포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 37] 제7항에 있어서,상기 제1 전극은 리튬화 물질포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 38] 제7항 또는 제37항에 있어서,상기 제2 전극은 리튬화 물질포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 39] 제38항에 있어서,상기 이온 전도성 매질은 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 리튬 이온들의 확산을 용이하게 하는 물질포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 40] 제7항에 있어서,상기 제2 전극의 입자들은 상기 제1 전극의 입자들에 대해 척력이 작용하는 물질을 포함하는 코팅포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 41] 제40항에 있어서,상기 코팅은 폴리(0-메톡시아날린(methosyaniline)), 폴리(3-옥틸시오펜(octylthiophene)), 폴리(비닐리덴 풀루오라이드(vinylidene fluoride)) 및 폴리(에틸렌 산화물(ethylene oxide)) 중 적어도 하나포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 42] 제7항에 있어서,상기 제1 전극의 입자들의 적어도 일부분은 상기 제2 전극의 입자들이 필수적으로 없는 공간 영역점유하고 있는 것인전기 화학 장치. [청구항 43] 제7항 또는 제42항에 있어서,상기 제2 전극의 입자들의 적어도 일부분은 상기 제1 전극의 입자들이 필수적으로 없는 공간 영역점유하고 있는 것인전기 화학 장치. [청구항 44] 제7항에 있어서,상기 이온 전도성 매질 내에 상기 제1 전극의 입자들과 상기 제2 전극의 입자들 사이의 상호 작용의 특징을 나타내는 제1 하마커 상수는 음인 것인전기 화학 장치. [청구항 45] 제7항에 있어서,상기 이온 전도성 매질은 10-4s/cm보다 작은 이온 전도도가지는 것인전기 화학 장치. [청구항 46] 제33항에 있어서,상기 제1 전극의 전자 전도성 물질과 제2 전극의 전자 전도성 물질 중 적어도 하나는 전자 전도성 코팅포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 47] 제46항에 있어서,상기 전자 전도성 코팅은 이온전도성인 것인전기 화학 장치. [청구항 48] 제7항에 있어서,상기 제1 전극의 입자들은, licoo2와, mg, linio2 또는 limn2o4로 도핑된 licoo2와, limno2와, al로 도핑된 limno2와, lifepo4와, mg, al, ti, nb, ta 또는 w중 하나 이상으로 도핑된 lifepo4와, li2fe2(so4)3와, v2o5와, v6o11와, c와, 비정질 탄소과, 흑연과, 메소카본 마이크로비즈와, li와, lial와, li9al4와, li3al와, zn와, lizn와, ag와, liag와, li10ag3와, b와, li5b4와, li7b6와, ge와, si와, li12si7와, li21si8와, li13si4와, li21si5와, sn와, li5sn2와, li13sn5와, li7sn2와, li22sn5와, sb와, li2sb와, li3sb와, bi와, libi와, li3bi와, sno2와, sno와, mno와, mn203와, mn02와, mn304와, coo와, nio와, feo와, life204와, ti02와, liti204와, sn-b-p-o 화합물로 이루어진 유리와, 폴리(0-메토시아날린), 폴리(3-옥틸티오핀), 및 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 중 적어도 하나로 코팅된 메소카본 마이크로비즈 중 적어도 하나포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 49] 제48항에 있어서,상기 제2 전극의 입자들은, licoo2와, mg, linio2 또는 limn2o4로 도핑된 licoo2와, limno2와, al로 도핑된 limno2와, lifepo4와, mg, al, ti, nb, ta 또는 w중 하나 이상으로 도핑된 lifepo4와, li2fe2(so4)3와, v2o5와, v6o11와, c와, 비정질 탄소과, 흑연과, 메소카본 마이크로비즈와, li와, lial와, li9al4와, li3al와, zn와, lizn와, ag와, liag와, li10ag3와, b와, li5b4와, li7b6와, ge와, si와, li12si7와, li21si8와, li13si4와, li21si5와, sn와, li5sn2와, li13sn5와, li7sn2와, li22sn5와, sb와, li2sb와, li3sb와, bi와, libi와, li3bi와, sno2와, sno와, mno와, mn203와, mn02와, mn304와, coo와, nio와, feo와, life204와, ti02와, liti204와, sn-b-p-o 화합물로 이루어진 유리와, 폴리(0-메토시아날린), 폴리(3-옥틸티오핀), 및 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 중 적어도 하나로 코팅된 메소카본 마이크로비즈 중 적어도 하나포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 50] 제49항에 있어서,상기 이온 전도성 매질은, 폴리(에틸렌 산화물)와, 폴리(프로필렌 산화물)와, 폴리(스틸렌)와, 폴리(이미드)와, 폴리(아민)와, 폴리(아크릴로니트릴)와, 폴리(비닐리덴 플루오라이드)와, 메톡시에티옥시에톡시 포스파진과, 디이오도메칸과, 1,3-디이오도프로판과, n과, n-디메틸포름아미드와, 디메틸프로필렌 요소와, 에틸렌 카보네이트와, 디에틸렌 카보네이트와, 디메틸 카보네이트와, 프로필렌 카보네이트와, 리튬염으로 도핑된 블록 공중합체 리튬 이온 전도성 매질과, lii, lif, licl, li2o-b2o3-bi2o3, li2o-b2o3-p2o5 및 li2o-b2o3-pbo 중 적어도 하나를 갖춘 유리와, si, b, p, ti, zr, pb 또는 bi의 산화물이나 수산화물의 졸 또는 겔 중적어도 하나인 것인전기 화학 장치. [청구항 51] 제44항에 있어서,상기 제1 전극의 입자들 사이의 상호 작용의 특징을 나타내는 제2 하마커 상수는 양인 것인전기 화학 장치. [청구항 52] 제44항에 있어서,제2 전극의 입자들 사이의 상호 작용의 특징을 나타내는 제3 하마커 상수는 양인 것인전기 화학 장치. [청구항 53] 제1항에 있어서,상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나는, 산화 또는 환원시 색상이나 광투과성이 변화되는 물질포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 54] 제7항에 있어서,상기 제1 전류 집전기는 제1 전극의 입자들에 대하여 인력이 작용하고 제2 전극의 입자들에 대하여 척력이 작용하며, 상기 제2 전류 집전기는 상기 제2 전극의 입자들에 대하여 인력이 작용하고 제1 전극의 입자들에 대하여 척력이 작용하고, 상기 제1 전류 집전기 및 제2 전류 집전기는 서로 전기적으로 절연되면서 상기 전기 화학 장치의 에지들각각 결합되는 것인전기 화학 장치. [청구항 55] 제1항에 있어서,상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나는 바나듐 산화물, 수산화 바나듐 산화물, 바나듐 알콕사이드의 부분 가수분해에 의해서 생성된 바나듐 옥소폴리머, 또는 바나듐 산화물-폴리머 조합물이나 나노합성물중 적어도 하나포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 56] 제7항에 있어서,상기 제1 전극의 입자들은 리튬 인터칼레이팅 물질포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 57] 제56항에 있어서,상기 제2 전극의 입자들은 리튬 인터칼레이팅 물질포함하는 것인전기 화학 장치. [청구항 58] 제7항에 있어서,상기 제1 전극의 입자들은, 상기 제1 전극 및 제2 전극의 입자들이 이온 전도성 매질에서 분산되어 있을 때, 상기 제2 전극의 입자들보다 작은 밀도가지는 것인전기 화학 장치.