电化学能存储装置制造方法及图纸

一种能量存储装置，包括呈激活状态的阴极材料；和呈激活状态的阳极材料；其中：所述阴极材料是共价连接到第一聚合物基质或被限制在第一聚合物基质内的紫精，所述第一聚合物基质被配置成用于防止或最小化呈所述激活状态的所述阴极材料的大量扩散；并且所述阳极材料是共价连接到第二聚合物基质或被限制在第二聚合物基质内的吩嗪、吩噻嗪、三苯二噻嗪、咔唑、吲哚并咔唑、双咔唑或二茂铁，所述第二聚合物基质被配置成用于防止或最小化呈所述激活状态的所述阳极材料的大量扩散。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学能存储装置相关申请的交叉引用本申请要求2014年5月27日提交的第62/003,335号美国临时专利申请和2014年9月30日提交的第62/057,811号美国临时专利申请的权益，所述专利申请的完整披露出于任何和所有目的通过引用结合在此。
本专利技术技术大体上涉及电致变色装置。更确切地说，本专利技术涉及具有持久的颜色记忆并且可以在充电之后在清除期间长时间提供电流的电致变色装置。
技术介绍
无
技术实现思路
一方面，能量存储装置包括呈激活状态的阴极材料；和呈激活状态的阳极材料；其中：阴极材料是共价连接到第一聚合物基质或被限制在第一聚合物基质内的紫精，第一聚合物基质被配置成用于防止或最小化呈激活状态的阴极材料的大量扩散；并且阳极材料是共价连接到第二聚合物基质或被限制在第二聚合物基质内的吩嗪、吩噻嗪、三苯二噻嗪、咔唑、吲哚并咔唑、双咔唑或二茂铁，第二聚合物基质被配置成用于防止或最小化呈激活状态的阳极材料的大量扩散。为了大幅降低激活状态之间的电子转移，可以通过电解质溶液或凝胶层隔开已激活的阴极和阳极材料。示意性能量存储装置包括电池、电容器、超级电容器等。一方面，能量存储装置包括：第一单元，第一单元包括阳极材料；第二单元，第二单元包括阴极材料；将第一单元与第二单元隔开的多孔分隔件；其中：阳极材料是吩嗪、吩噻嗪、三苯二噻嗪、咔唑、吲哚并咔唑、双咔唑或二茂铁；并且阴极材料是紫精。此外，防止或阻止呈激活状态的阳极和阴极材料通过多孔分隔件，从而停止或最小化电子转移和激活状态的去激活(即“自擦除(self-erase)”)。附图说明图1显示根据实例15的装置在开路时随时间而变的透射百分比。具体实施方式在下文中描述了各种实施例。应注意，具体实施例并不意图作为穷尽性的描述或对本文论述的更广方面的限制。结合具体实施例所描述的一个方面不一定限于那一个实施例，并且可以利用任何其它实施例来实践。如本文中所用，“约”将为本领域的普通技术人员所理解并且在一定程度上将取决于其使用情况而变化。如果本领域的普通技术人员不清楚所述术语的用法，那么考虑到其使用情况，“约”将意味着达到特定术语的加或减10％。除非本文中另外指出或明显与内容相矛盾，否则在描述要素的情况下(尤其在以下权利要求书的情况下)使用术语“一(a/an)”和“所述”以及类似指示物应理解为涵盖单数和复数。除非本文中另外指出，否则本文中对值的范围的叙述仅意图充当单独地提及处于所述范围内的每一个单独的值的速记方法，并且每一个单独的值并入本说明书中，如同在本文中单独地叙述一般。除非本文另外指出或另外明显与内容相矛盾，否则本文所描述的所有方法可以任何适合的顺序执行。除非另有说明，否则本文中提供的任何和所有实例或例示性语言(例如“如”)的使用仅意图更好地说明实施例并且不对权利要求书的范围造成限制。在本说明书中，所有语言都不应解释为表示任何未要求的元素是必不可少的。一般来说，“被取代”是指如下文所定义的烷基、烯基、炔基、芳基或醚基(例如，烷基)中所含有的一个或多个氢原子键被非氢或非碳原子键替换。被取代的基团还包括一个或多个碳或氢原子键被一个或多个杂原子键(包括双键或三键)替换的基团。因此，除非另外说明，否则被取代的基团将被一个或多个取代基取代。在一些实施例中，被取代的基团被1、2、3、4、5或6个取代基取代。取代基的实例包括：卤素(即，F、Cl、Br和I)；羟基；烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基、芳烷氧基、杂环氧基和杂环基烷氧基；羰基(氧代)；羧基；酯；氨基甲酸酯；肟；羟胺；烷氧基胺；芳烷氧基胺；硫醇；硫化物；亚砜；砜；磺酰基；磺酰胺；胺；N-氧化物；肼；酰肼；腙；叠氮化物；酰胺；脲；脒；胍；烯胺；酰亚胺；异氰酸酯；异硫氰酸酯；氰酸酯；硫氰酸酯；亚胺；硝基；腈(即，CN)等。如本文中所用，“烷基”包括具有1到约20个碳原子并且通常1到12个碳或在一些实施例中1到8个碳原子的直链和支链烷基。如本文中所采用，“烷基”包括如下文所定义的环烷基。烷基可以被取代或未被取代。直链烷基的实例包括甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基和正辛基。支链烷基的实例包括(但不限于)异丙基、仲丁基、叔丁基、新戊基和异戊基。代表性的被取代的烷基可以被例如氨基、硫基、羟基、氰基、烷氧基和/或卤基(如F、Cl、Br和I基团)取代一次或多次。如本文中所用，术语卤烷基是具有一个或多个卤基的烷基。在一些实施例中，卤烷基是指全卤烷基。环烷基是环状烷基，例如(但不限于)环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。在一些实施例中，环烷基具有3到8个环成员，而在其它实施例中，环碳原子的数量在3到5个、3到6个或3到7个范围内。环烷基可以被取代或未被取代。环烷基进一步包括多环环烷基和稠环，多环环烷基例如(但不限于)降冰片烷基、金刚烷基、冰片基、崁烯基、异莰烯基和蒈烯基，稠环例如(但不限于)十氢萘基等。环烷基还包括被如上文所定义的直链或支链烷基取代的环。代表性的被取代的环烷基可以被单取代或被取代超过一次，例如(但不限于)：2,2-、2,3-、2,4-、2,5-或2,6-二取代的环己基，或单取代、二取代或三取代的降冰片烷基或环庚基，这些基团可以被例如烷基、烷氧基、氨基、硫基、羟基、氰基和/或卤基取代。烯基是具有2到约20个碳原子并且进一步包括至少一个双键的直链、支链或环状烷基。在一些实施例中，烯基具有1到12个碳，或通常是1到8个碳原子。烯基可以被取代或未被取代。烯基尤其包括例如乙烯基、丙烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、异丁烯基、环己烯基、环戊烯基、环己二烯基、丁二烯基、戊二烯基和己二烯基。烯基可以类似于烷基那样被取代。二价烯基(即，具有两个连接点的烯基)包括(但不限于)CH-CH＝CH2、C＝CH2或C＝CHCH3。如本文中所用，“芳基”或“芳香族”基团是不含杂原子的环状芳香族烃。芳基包括单环、双环和多环系统。因此，芳基包括(但不限于)苯基、薁基(azulenyl)、庚搭烯基(heptalenyl)、亚联苯基(biphenylenyl)、二环戊二烯并苯基(indacenyl)、芴基、菲基、三亚苯基(triphenylenyl)、芘基、并四苯基(naphthacenyl)、屈基(chrysenyl)、联苯、蒽基、茚基、茚满基、并环戊二烯基(pentalenyl)以及萘基。在一些实施例中，芳基的环部分中含有6到14个碳，并且在其它实施例中，含有6到12个或甚至6到10个碳原子。“芳基”一词包括含有稠环的基团，稠环例如稠合的芳香族-脂肪族环系统(例如，茚满基、四氢萘基等)。芳基可以被取代或未被取代。如本文中所用，“暗化时间”定义为达到从在电致变色装置上测量的最高透射值到最低透射值的总透射变化的90％所需的时间。典型的液相电致变色装置含有至少一种阳极(可氧化)材料、至少一种阴极(可还原)材料以及溶剂。在典型的液相装置充电(即激活)产生有色状态时，内部扩散过程引起连续自擦除，导致在去除充电源后脱色。现已发现，将阳极材料隔绝在聚合物基质中并且将阴极材料隔绝在聚合物基质中或者将所述材料在电致变色装置中分室隔开可产生如下电致变色装置：被配置成相比于典型的液相电致变色装置来说，维持更长时间的充电(即激活)状态。隔绝在单独的聚合物基质中或隔开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量存储装置，包含：呈激活状态的阴极材料；和呈激活状态的阳极材料；其中：所述阴极材料是共价连接到第一聚合物基质或被限制在第一聚合物基质内的紫精，所述第一聚合物基质被配置成用于防止或最小化呈所述激活状态的所述阴极材料的大量扩散；并且所述阳极材料是共价连接到第二聚合物基质或被限制在第二聚合物基质内的吩嗪、吩噻嗪、三苯二噻嗪、咔唑、吲哚并咔唑、双咔唑或二茂铁，所述第二聚合物基质被配置成用于防止或最小化呈所述激活状态的所述阳极材料的大量扩散。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.27 US 62/003,335;2014.09.30 US 62/057,8111.一种能量存储装置，包含：呈激活状态的阴极材料；和呈激活状态的阳极材料；其中：所述阴极材料是共价连接到第一聚合物基质或被限制在第一聚合物基质内的紫精，所述第一聚合物基质被配置成用于防止或最小化呈所述激活状态的所述阴极材料的大量扩散；并且所述阳极材料是共价连接到第二聚合物基质或被限制在第二聚合物基质内的吩嗪、吩噻嗪、三苯二噻嗪、咔唑、吲哚并咔唑、双咔唑或二茂铁，所述第二聚合物基质被配置成用于防止或最小化呈所述激活状态的所述阳极材料的大量扩散。2.根据权利要求1所述的能量存储装置，其展现0.2V到1.2V的开路电压。3.根据权利要求1或2所述的能量存储装置，其展现0.6V到0.8V的开路电压。4.根据权利要求1到3中任一项所述的能量存储装置，进一步包含电解质。5.根据权利要求4所述的能量存储装置，其中所述电解质包含溶剂和金属盐或铵盐。6.一种能量存储装置，包含：包含阳极材料的第一单元；包含阴极材料的第二单元；将所述第一单元与所述第二单元隔开的多孔分隔件；并且其中：所述阳极材料是吩嗪、吩噻嗪、三苯二噻嗪、咔唑、吲哚并咔唑、双咔唑或二茂铁；并且所述阴极材料是紫精。7.根据权利要求6所述的能量存储装置，进一步包含电解质，所述电解质包含溶剂和金属盐或铵盐。8.根据权利要求6或7所述的能量存储装置，其中所述分隔件包含离子交换膜或尺寸排阻膜。9.根据权利要求1到8中任一项所述的能量存储装置，其为电池。10.根据权利要求1到8中任一项所述的能量存储装置，其为电容器或超级电容器。11.一种由以下表示的化合物，其中：E是S或NR10；R1和R10单独地为杂有至少一个铵基的烷基；R2到R9单独地为H、F、Cl、Br、I、CN、OR11、SR11、NO2、烷基、烷氧基、芳基、氨基，或者R2到R9的任意两个相邻基团可以连接形成单环、多环或杂环基团；每个R11单独地为H或烷基；并且R12是亚烷基。12.根据权利要求11所述的化合物，其中E是NR10并且R2到R9是H或OR11。13.根据权利要求11所述的化合物，其中E是S并且R7与R8连接形成杂环基。14.根据权利要求13所述的化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·A·希斯蒂，L·C·克勒普纳，S·弗兰兹，P·基里，R·林，
申请(专利权)人：金泰克斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US