높은 에너지 밀도 유동 배터리를 위한 재충전가능한 나노전기연료 전극 및 장치 document_id 1020157035023

[청구항 2] 제1항에 있어서,상기 나노입자는 금속, 금속간 화합물, 금속 산화물, 혼합 금속 산화물, 부분적으로 플루오린화된 금속 산화물 및 포스페이트, 금속 포스페이트, 금속 합금 또는 탄소질 물질포함하는 것인나노전기연료 조성물. [청구항 3] 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 나노입자는 약 1 nm 내지 약 500 nm의 적어도 하나의 치수갖는 것인나노전기연료 조성물. [청구항 4] 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 나노입자 크기는, 자가-치유 결정 역치(self-healing crystal threshold)보다 작으며 다수의 충전/방전 주기 및/또는 이온 삽입/탈리 주기 동안 결정질 구조의 복구제공하는 것인나노전기연료 조성물. [청구항 5] 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 나노입자는 표면 앵커, 전자 전도체, 이온 전도체 또는 분산제 중 1개 이상의 관능기로 표면-처리되거나 표면개질된 것인나노전기연료 조성물. [청구항 6] 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 나노입자는 실란, 포스페이트, 카르복실레이트 또는 티올을 포함하는 표면 앵커로 표면개질된 것인나노전기연료 조성물. [청구항 7] 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 나노입자는 중합체로 표면개질된 것인나노전기연료 조성물. [청구항 8] 제7항에 있어서,상기 중합체는 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리페닐렌, 폴리(p-페닐렌 비닐렌) 또는 그의 공중합체포함하는 것인나노전기연료 조성물. [청구항 9] 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 나노입자는 폴리에틸렌 옥시드, 폴리티오펜, 폴리스티렌 술포네이트 또는 단일 이온 전도체를 포함하는 이온 전도 물질로 표면처리된 것인나노전기연료 조성물. [청구항 10] 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 나노입자는 카르보네이트, 폴리케톤, 폴리아크릴레이트 또는 c8-c40-알킬 음이온 또는 양이온을 포함하는 분산제로 표면처리된 것인나노전기연료 조성물. [청구항 11] 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 전해질은 염 및 극성 용매포함하는 것인나노전기연료 조성물. [청구항 12] 제11항에 있어서,상기 염은 li[(c2o4)2b], li[bf2(c2o4)], li[pf2(c2o4)2], liclo4, libf4, liasf6, lipf6, licf3so3, li(cf3so2)2n, li(cf3so2)3c, lin(so2c2f5)2 또는 리튬 알킬 플루오로포스페이트포함하는 것인나노전기연료 조성물. [청구항 13] 제11항에 있어서,상기 극성 용매는 에틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 에틸메틸 카르보네이트, 디프로필 카르보네이트, 프로필렌 카르보네이트, 메틸 부티레이트, γ-부티로락톤, n-메틸피롤리디논 또는 비닐렌 카르보네이트포함하는 것인나노전기연료 조성물. [청구항 14] 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 전해질은 염을 포함하는 수용액포함하는 것인나노전기연료 조성물. [청구항 15] 제14항에 있어서,상기 염은 클로라이드, 퍼클로레이트, 포스페이트, 술페이트 또는 니트레이트포함하는 것인나노전기연료 조성물. [청구항 16] 제16항에 있어서,상기 염은포함하는 것인나노전기연료 조성물. [청구항 17] 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 전기활성 나노입자는 삽입 이온 (a), 전이 금속 (m), aymox, aym1m2ox, aympo4, aym1m2po4, 금속간 화합물, 금속간 합금, 금속 산화물 또는 탄소질 물질포함하며,여기서 y는 0 내지 2이고 x는 2 내지 4인 나노전기연료 조성물. [청구항 18] 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 전기활성 나노입자는 li, na, mg, sn, ca, zn, al, si, ge, b, y, zr, mn, fe, co, ni, cu, zn, ag, in, sn, sb, bi, la, ce, mg, sr, ba, ca, ti, v, al, si, hf, nb, ta, cr, v, w, mo, cu6sn5, co2sn, ni3sn4, insn, feal, fe3al, nial, fecov, feox, mgo, niox, srox, znox, tio2, ceo2, vxoy, zrox, snox, siox, agxo, wxoy, fexoy, mnxoy, coxoy, crxoy, moxoy, 풀러렌, 풀러라이트, 흑연, 그래핀, 다층 그래핀 시트, 그래핀 나노리본, 탄소 나노튜브, 활성탄, 및 전이 금속 산화물, 규소, sn, bi, ge, 금속간 합금, 예컨대 cu6sn5와의 탄소 복합체포함하는 것인나노전기연료 조성물. [청구항 19] 제1항 또는 제2항에 있어서,10 내지 60 부피%의 나노입자포함하는나노전기연료 조성물. [청구항 20] 제1항 또는 제2항에 있어서,80 부피% 이하의 자가-현탁 나노입자포함하는나노전기연료 조성물. [청구항 39] 제38항에 있어서,상기 제1 반쪽-전지 본체는 제1 유입구 및 제1 유출구에 의해 한정되는 유동 경로에 대하여 직교하도록 배치된 통형 웰을 포함하며, 상기 통형 웰은 개방 단부에 대해 원위에 있는 하단부갖는 것인산화환원 유동 전지. [청구항 40] 제38항에 있어서,상기 제2 반쪽-전지 본체는 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 통형체를 포함하며, 상기 제2 단부는 상기 제1 단부에 대해 원위에 있고, 상기 제1 단부는 제1 밀봉부포함하는 것인산화환원 유동 전지. [청구항 41] 제38항에 있어서,상기 보유 부재는, 상기 제2 유입구를 수용하도록 구성된 평탄한 관통 홀 구멍을 갖고 상기 제2 유입구 또는 상기 제2 반쪽-전지 본체를 밀봉하도록 구성된 통형체, 및 상기 제1 반쪽-전지 본체를 밀봉하도록 구성된 외부 밀봉부포함하는 것인산화환원 유동 전지. [청구항 42] 제39항에 있어서,상기 제2 반쪽-전지 본체는 상기 제1 반쪽-전지 본체의 통형 웰에 삽입되도록 구성되며, 상기 통형 웰의 하단부에서 또는 그 부근에서 맞물리도록 구성된 제1 밀봉부, 및 상기 보유 부재와 맞물리도록 구성된 제2 밀봉부, 및 상기 통형 웰의 개방 단부에서 또는 그 부근에서 밀봉하도록 구성된 보유 부재를 더 포함하며, 이에 의해 밀봉된 제2 챔버를 방사상으로 둘러싸는 밀봉된 제1 챔버형성되는,산화환원 유동 전지. [청구항 43] 제38항에 있어서,상기 제1 집전체는 제1 전도성 샷(shot), 제1 전도성 섬유 또는 제1 전도성 메쉬포함하는 것인산화환원 유동 전지. [청구항 44] 제38항에 있어서,상기 제2 집전체는 제2 전도성 샷, 제2 전도성 섬유 또는 제2 전도성 메쉬포함하는 것인산화환원 유동 전지. [청구항 45] 제38항에 있어서,상기 제1 집전체는 제1 챔버를 통한 나노전기연료의 적절한 유동을 제공하기에 충분한 형태학적 직경갖는 것인산화환원 유동 전지. [청구항 46] 제38항에 있어서,상기 제2 집전체는 제2 챔버를 통한 나노전기연료의 적절한 유동을 제공하기에 충분한 형태학적 직경갖는 것인산화환원 유동 전지. [청구항 48] 제47항에 있어서,상기 제1 반쪽-전지 본체를 통해 상기 제1 나노전기연료 저장소로부터 제1 나노전기연료를 펌핑하도록 구성된 제1 펌프, 및 상기 제2 반쪽-전지 본체를 통해 제2 나노전기연료 저장소로부터 제2 나노전기연료를 펌핑하도록 구성된 제2 펌프더 포함하는산화환원 유동 배터리. [청구항 49] 제47항에 있어서,상기 제1 나노전기연료는 애노드 또는 캐소드 나노전기연료를 포함하고, 상기 제2 나노전기연료는 나머지의 애노드 또는 캐소드 나노전기연료포함하는 것인산화환원 유동 배터리. [청구항 50] 제47항에 있어서,상기제1 또는 제2 유출구와 유체 연통하고 상기 제1 나노전기연료 저장소에 상응하는 제1 나노전기연료 수집 저장소, 및 상기 제1 또는 제2 유출구와 유체 연통하고 상기 제2 나노전기연료 저장소에 상응하는 제2 나노전기연료 수집 저장소더 포함하는산화환원 유동 배터리. [청구항 51] 제50항에 있어서,상기제1 및 제2 나노전기연료 저장소는, 각각 충전되거나 비워짐에 따라 팽창 및 수축되도록 구성된 연성체 저장소인산화환원 유동 배터리. [청구항 52] 제50항에 있어서,상기제1 및 제2 나노전기연료 저장소는 강성체 저장소인산화환원 유동 배터리. [청구항 53] 제50항에 있어서,상기제1 및 제2 나노전기연료 저장소는, 각각 충전되거나 비워짐에 따라 팽창 및 수축되도록 구성된 연성체 라이너를 갖는 강성체 저장소인산화환원 유동 배터리. [청구항 54] 산화환원 유동 배터리로서, 제38항 내지 제46항 중 어느 한 항의 산화환원 유동 전지, 상기 제1 유입구 및 제2 유입구와 유체 연통하는 제1 나노전기연료 저장소를 포함하며, 상기 제2 반쪽-전지 본체는 공기 전극으로서 구성된 것인 산화환원 유동 배터리 [청구항 55] 제54항에 있어서,상기 제1 나노전기연료저장소는 애노드 나노전기연료포함하는 것인산화환원 유동 배터리. [청구항 56] 제54항에 있어서,상기제1 및 제2 나노전기연료 저장소는 각각 독립적으로 나노전기연료 유입구를 포함하고, 상기 제1 및 제2 나노전기연료 수집 저장소는 각각 독립적으로 나노전기연료 유출구포함하는 것인산화환원 유동 배터리. [청구항 57] 제47항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서,상기 나노전기연료의 유동이 배터리를 통한 단일 회 또는 다수 회의 유체 통과 시에 완전 방전을 제공하도록 조정가능한 것인산화환원 유동 배터리. [청구항 58] 제47항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서,복수의 유동 전지를 직렬 또는 병렬로포함하는산화환원 유동 배터리. [청구항 60] 제59항에 있어서,다공성 전극을 포함하는 평행 플레이트 설계갖는산화환원 유동 배터리 전지. [청구항 61] 제59항에 있어서,양극성 플레이트를기재로 하는산화환원 유동 배터리 전지. [청구항 62] 제59항에 있어서,방사상 유동 전지 설계를갖는산화환원 유동 배터리 전지.