높은 에너지 밀도 산화환원 유동 장치 document_id 1020137018406

[청구항 1] 양극 전류 집전체, 음극 전류 집전체, 및 양전기활성 구역과 음전기활성 구역을 마련하기 위해 자리잡고 배열된 상기 양극 및 음극 전류 집전체를 분리하는 이온 투과막을 포함하는 유동 전지 에너지 저장 시스템으로서 여기서 상기 양전기활성 및 음전기활성 구역 중 적어도 하나는 전지의 작동 동안에 상기 이온을 취하거나 방출할 수 있는 이온 저장 화합물 및 전자 전도성 입자의 전도성 네트워크를 포함하는 유동성 전극 조성물을 포함하는 에너지 저장 시스템 [청구항 2] 청구항 1에 있어서,상기 전자 전도성 입자는 전기활성 구역의 전체를 통하여 삼투 네트워크형성하는에너지 저장 시스템. [청구항 3] 청구항 1에 있어서,상기 전자 전도성 입자는 전기활성 구역의 부분에 대해 삼투 네트워크형성하는에너지 저장 시스템. [청구항 4] 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,상기 전자 전도성 입자는 유동성 전극 조성물에서 응집물형성하지 않는에너지 저장 시스템. [청구항 5] 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,상기 전자 전도성 입자는 유동성 전극 조성물의 0.5 내지 10 vol%를 포함하고, 바람직하게는, 상기 전자 전도성 입자는 유동성 전극 조성물의 0.5 내지포함하는에너지 저장 시스템. [청구항 6] 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,상기 유동성 전극 조성물은 응축 액체 조성물포함하는에너지 저장 시스템. [청구항 7] 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,상기 유동성 전극 조성물은 반고형 조성물포함하는에너지 저장 시스템. [청구항 8] 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,상기 이온 저장 화합물은 전자 절연성 유기 또는 유기금속 산화환원 화합물포함하는에너지 저장 시스템. [청구항 9] 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,상기 이온 저장 화합물은 수성 산화환원 시약포함하는에너지 저장 시스템. [청구항 10] 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,상기 전자 전도성 입자는 전도성 무기 화합물을 포함하고, 임의로, 상기 전자 전도성 재료는 금속, 금속 카바이드, 금속 니트라이드, 산화금속, 및 카본블랙, 흑연질 탄소, 탄소 섬유, 탄소 마이크로섬유, 기상 성장 탄소 섬유 (vgcf), "버키볼"을 포함하는 플레렌 탄소, 탄소 나노튜브 (cnts), 다중벽 탄소 나노튜브 (mwnts), 단일 벽 탄소 나노튜브 (swnts), 그래핀 시트 또는 그래핀 시트의 응집물, 및 풀러렌 단편을 포함하는 재료 및 그의 혼합물을 포함하는 탄소의 동소체로 이루어진 그룹선택되는에너지 저장 시스템. [청구항 11] 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,상기 전자 전도성 입자는 전자 전도성 폴리머를 포함하고, 임의로, 상기 전자 전도성 재료는 폴리아닐린 또는 폴리아세틸렌 기반 전도성 폴리머 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (pedot), 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리(p-페닐렌), 폴리(트리페닐렌), 폴리아줄렌, 폴리플루오렌, 폴리나프탈렌, 폴리안트라센, 폴리푸란, 폴리카바졸, 테트라티아풀발렌-치환된 폴리스티렌, 페로센-치환된 폴리에틸렌, 카바졸-치환된 폴리에틸렌, 폴리옥시펜아진, 폴리아센, 또는 폴리(헤테로아센) 및 그의 혼합물로 이루어진 그룹선택되는에너지 저장 시스템. [청구항 12] 청구항 8에 있어서,상기 유기 산화환원 활성 저장 재료는 전자 절연성 화합물 예컨대 폴리니트록사이드 또는 유기 라디칼 전극, 화합물 예컨대 li2c6o6, li2c8h4o4, 및 li2c6h4o4를 포함하는 카보닐 기반 유기, 및 옥소탄소 및 카복실레이트, 유기황 화합물, 산화환원 활성 전이금속으로 관능화된 이온성 액체 분자, 전이금속 아세틸아세토네이트 복합체 (예를 들면, 루테늄, 바나듐, 크로뮴 또는 망간 아세틸아세토네이트), 금속 바이피리딘 복합체 (예를 들면, fe(bipy)3, ru(bipy)3, vo(bipy)3, ni(bipy)3, 및 유사한 화합물 예컨대 ni(phen)3 및 fe(phen)3로 이루어진 그룹선택되는에너지 저장 시스템. [청구항 13] 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,상기 유동성 전극 조성물은 작동 동안유동하지 않는에너지 저장 시스템. [청구항 14] 청구항 13에 있어서,유동성 전극 조성물은 조립 동안유동하는에너지 저장 시스템. [청구항 15] 청구항 6에 있어서,상기 응축된 액체 조성물은 작동 온도 동안에 고형이고 상기 시스템은 정지된 비유동성 전극제공하는에너지 저장 시스템. [청구항 17] 청구항 16에 있어서,용적의 적어도 5 vol%로 존재하는 고미세 입자는 총 용적의 적어도 5 vol%로 존재하는 가장 큰 입자보다 더 작은 적어도 7의 인자이거나, 여기서 총 용적의 적어도 5 vol%로 존재하는 고미세 입자는 총 용적의 적어도 5 vol%로 존재하는 가장 큰 입자보다 더 작은 적어도 10의인자인에너지 저장 시스템. [청구항 19] 청구항 16에 있어서,상기 입자 충전 분율은인에너지 저장 시스템. [청구항 20] 청구항 16에 있어서,상기 입자는 적어도 등방상인 형태를 가지며, 임의로, 더 큰 입자에 대한 최대의 입자 크기는 적어도 1 마이크로미터적어도 10 마이크로미터인에너지 저장 시스템. [청구항 21] 청구항 16에 있어서,산화환원 매개체를 추가로 포함하고, 예를 들면, 상기 산화환원 매개체는 반고형 조성물에서 가용성이고 다중 산화 상태포함하는에너지 저장 시스템. [청구항 22] 청구항 21에 있어서,상기 산화환원 매개체는 철, 바나듐, 크로뮴 및 아연 및 그의 혼합물로부터 선택된 산화환원 금속 이온을 포함하고, 임의로, 상기 산화환원 매개체는 페로센포함하는에너지 저장 시스템. [청구항 23] 청구항 1 또는 16에 있어서,상기 이온 저장 화합물은 입자 형태이고 전도성 재료는 이온 저장 화합물 입자코팅하는에너지 저장 시스템. [청구항 24] 청구항 1 내지 23 중 어느 한 항에 있어서,상기 양극 및 음극 전류 집전체 중 하나 또는 둘 모두는 전자 전도성 재료코팅되는에너지 저장 시스템. [청구항 25] 청구항 23 또는 24에 있어서,상기 전도성 재료는 전류 집전체의 표면 상에 전도성 폴리머를 형성하기 위해 원위치에서 반응하는 화합물이고, 예를 들면, 상기 화합물은 2-헥실티오펜을 포함하고 높은 포텐셜로 산화하여 전류 집전체 상에 전도성 폴리머 코팅물형성하는에너지 저장 시스템. [청구항 26] 청구항 23 내지 25 중 어느 한 항에 있어서,상기 전도성 재료는 탄소, 금속, 금속 카바이드, 금속 니트라이드, 산화금속, 또는 전도성 폴리머, 전도성 폴리머, 폴리아닐린 또는 폴리아세틸렌 기반 전도성 폴리머 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (pedot), 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리(p-페닐렌), 폴리(트리페닐렌), 폴리아줄렌, 폴리플루오렌, 폴리나프탈렌, 폴리안트라센, 폴리푸란, 폴리카바졸, 테트라티아풀발렌-치환된 폴리스티렌, 페로센-치환된 폴리에틸렌, 카바졸-치환된 폴리에틸렌, 폴리옥시펜아진, 폴리아센, 또는 폴리(헤테로아센) 및 그의 혼합물로 이루어진 그룹선택되는에너지 저장 시스템. [청구항 27] 청구항 23 내지 25 중 어느 한 항에 있어서,상기 전도성 폴리머는 전류 집전체의 표면 상에 전도성 폴리머를 형성하기 위해 원위치에서 반응하는 화합물이고, 예를 들면, 상기 화합물은 2-헥실티오펜을 포함하고 높은 포텐셜로 산화하여 전류 집전체 상에 전도성 폴리머 코팅물형성하는에너지 저장 시스템.