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KR20190111056A - 고체 폴리머 전해질을 갖는 알카라인 배터리 캐소드 - Google Patents

고체 폴리머 전해질을 갖는 알카라인 배터리 캐소드 Download PDF

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KR20190111056A
KR20190111056A KR1020197023134A KR20197023134A KR20190111056A KR 20190111056 A KR20190111056 A KR 20190111056A KR 1020197023134 A KR1020197023134 A KR 1020197023134A KR 20197023134 A KR20197023134 A KR 20197023134A KR 20190111056 A KR20190111056 A KR 20190111056A
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KR
South Korea
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battery
electrode
ion conductive
solid ion
conductive polymer
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Ceased
Application number
KR1020197023134A
Other languages
English (en)
Inventor
마이클 에이. 짐머만
알렉세이 비. 가브릴로프
Original Assignee
아이오닉 머터리얼스, 인코퍼레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아이오닉 머터리얼스, 인코퍼레이션 filed Critical 아이오닉 머터리얼스, 인코퍼레이션
Publication of KR20190111056A publication Critical patent/KR20190111056A/ko
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Abstract

고체 이온 전도성 폴리머 재료를 포함하는 캐소드 구성성분 및 알카라인 배터리.

Description

고체 폴리머 전해질을 갖는 알카라인 배터리 캐소드
본 발명은 고체 이온 전도성 폴리머 재료를 갖는 전기화학 배터리에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 알카라인 배터리 및 그의 캐소드 구성성분에 관한 것이다.
일반적인 1차 아연/이산화 망간(“Zn/MnO2”) 또는 알카라인 배터리는 낮은 재료 및 제조 비용으로 단속 서비스 테스트(intermittent service test)를 포함하여 다양한 테스트에서 우수한 성능을 제공할 수 있다. 그러나, 배터리 용량 및 이에 따른 서비스 수명은 셀에 포장될 수 있는 MnO2 및 아연과 같은 전기화학 활성 성분의 양에 의해 제한된다.
따라서, 낮은 비용의 필요성 및 소비자 소비자 용도(consumer application)에서 향상된 실행 시간을 갖는 알카라인 배터리의 제조의 용이성은 아직 충족되지 않았으며, 다양한 사용 용도를 동작시킬 수 있는 알카라인 배터리의 필요성이 존재한다.
일 양태에 따르면, 공기 전극 구성성분을 구비하거나 구비하지 않는 전기화학 알카라인 배터리는 고체 이온 전도성 폴리머 재료를 포함하는 캐소드를 포함한다.
일 양태에서, 알카라인 배터리는: 공기에서 폴리머와 이온 화합물의 혼합물을 가열함으로써 제조되는 고체 이온 전도성 폴리머 재료를 포함한다.
알카라인 배터리의 다른 양태는 다음과 같이 기술된다:
배터리는: 전기 전도성 재료 및 고체 이온 전도성 폴리머 재료를 포함하는 전극을 포함하며; 폴리머 재료는 폴리머의 혼합물 및 산소, 공기, 오존 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 가스에서 이온 화합물을 가열함으로써 형성되거나 또는 가스는 독립적으로 산소 공기 또는 오존이다.
배터리에서, 고체 이온 전도성 폴리머 재료의 이온 전도성은 상온에서 1×10-6 S/cm보다 크며, 바람직하게는 상온에서 1×10-5 S/cm보다 크며, 더욱 바람직하게는 상온에서 1×10-4 S/cm보다 크다.
배터리에서, 전기 전도성 재료는 전극의 3 내지 30 중량%을 포함한다.
배터리에서, 고체 이온 전도성 폴리머 재료는 전극의 1 내지 30 중량%를 포함한다.
배터리에서, 전극은 전극의 20 내지 80 중량%를 포함하는 전기화학 활성 재료를 더 포함한다.
배터리에서, 전극은 산소 환원 촉매를 더 포함한다.
배터리에서, 전극은 이산화 망간을 더 포함하며, 이산화 망간은 β-MnO2(연망간광), 람스델라이트(ramsdellite), γ-MnO2, ε-MnO2, λ-MnO2, EMD, CMD 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택된다.
배터리에서, 배터리는 AA(LR6) 사이즈이다.
배터리에서, 전극은 전기화학 활성 재료를 더 포함하며, 고체 이온 전도성 폴리머 재료는 전기화학 활성 재료의 적어도 하나의 입자를 캡슐화한다.
배터리에서, 배터리는 0.8V 전압 차단(voltage cutoff)으로 150 내지 300 mA 사이의 전류에서 연속 정전류(continuous constant current) 방전 테스트시 3Ah 용량보다 크다.
배터리에서, 배터리의 양극은 400mAhr/g보다 크게 제공한다.
배터리에서, 반응성 폴리머(reactant polymer)는 폴리페닐렌 설파이드이다.
배터리에서, 반응성 이온 화합물은 무기 수산화물이다.
배터리에서, 전기 전도성 재료는 탄소를 포함한다.
배터리에서, 이온 화합물은 리튬 수산화물이다.
전극을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은: 이온 화합물로 폴리머를 혼합하여 제1 혼합물을 생성하는 단계; 산소를 포함하는 가스에서 공기에서 제1 혼합물을 가열하여 제1 혼합물을 고체 이온 전도성 폴리머 재료로 형성하는 단계; 전기 전도성 재료로 고체 이온 전도성 폴리머 재료를 혼합하여 수산화물 이온을 이온 전도(ionically conduct)할 수 있는 전극을 제조하는 단계;를 포함한다.
방법에서, 가열하는 단계에서, 산소를 포함하는 가스는 양압(positive pressure)에서 제공된다.
방법에서, 전극을 제조하는 단계에서, 전극은 고체 미립자 전기화학 활성 재료를 더 포함하며, 고체 이온 전도성 폴리머 재료 및 전기 전도성 재료 모두는 전기화학 활성 재료 상에 코팅된다.
본 특허 출원은 2017년 1월 25일 제출된 US 가출원 제 62/450,715호로부터 우선권을 주장하며, 2017년 5월 25일에 제출된 US 특허 출원 제 15/605,425호, 2017년 8월 9일에 제출된 US 특허 출원 제 15/672,878호, 2016년 5월 6일에 제출된 US 특허 출원 제 15/148,085호 및 2016년 9월 30일에 제출된 US 특허 출원 제 15/282,002호의 부분 계속 출원이며, 이들은 전체가 본 명세서에 참고로서 포함된다.
본 양태는 적어도 3 개의 별개의 구성성분: 폴리머, 도펀트 및 이온 화합물로부터 고체 이온 전도성 폴리머 재료를 합성하는 방법을 포함한다. 구성성분 및 합성하는 방법은 재료의 특정 용도를 위해 선택된다. 폴리머, 도펀트 및 이온 화합물의 선택은 또한 재료의 원하는 성능에 기초하여 변화할 수 있다. 예를 들어, 원하는 구성성분 및 합성한느 방법은 원하는 물리적 특성의 최적화에 의해 결정될 수 있다(예를 들어, 이온 전도성).
합성하는 방법은 또한 특정 구성성분 및 최종 재료의 원하는 형태(예를 들어, 필름, 미립자 등)에 따라 변화할 수 있다. 그러나, 방법은 초기에 구성성분 중 적어도 2 개를 혼합하고, 선택적인 제2 혼합 단계에서 제3 구성성분을 첨가하고, 가열 단계에서 고체 이온 전도성 폴리머 재료를 합성하도록 구성성분/반응물을 가열하는 기본 단계를 포함한다. 본 발명의 일 양태에서, 결과적인 혼합물은 선택적으로 원하는 크기의 필름으로 형성될 수 있다. 제1 단계에서 제조된 혼합물에 도펀트가 존재하지 않는다면, 이는 열과 선택적으로 압력(양압 또는 진공)이 가해지는 동안 혼합물에 후속적으로 첨가될 수 있다. 3 개의 구성성분 모두는 존재하고 혼합되고 가열되어 하나의 단계로 고체 이온 전도성 폴리머 재료의 혼합을 완료할 수 있다. 그러나, 이러한 가열 단계는 임의의 혼합 단계와 별개의 단계에서 수행될 수 있거나 혼합이 수행되는 동안 완료될 수 있다. 가열 단계는 혼합물의 형태(예를 들어, 필름, 미립자 등)와 상관없이 수행될 수 있다. 혼합 방법의 양태에서, 3 개의 구성성분 모두는 혼합되고 그 이후에 필름으로 압출될 수 있다. 필름은 가열되어 합성을 완료한다.
고체 이온 전도성 폴리머 재료가 합성될 때 반응 색상이 상대적으로 밝은 색이고 고체 이온 전도성 폴리머 재료는 상태적으로 어두운 또는 검은 색이기 때문에 시각적으로 관찰될 수 있는 색상 변화가 일어난다. 이 색상 변화는 전하 이동 복합체(charge transfer complex)가 형성됨에 따라 발생하며, 합성 방법에 따라 점차적으로 또는 신속하게 일어날 수 있다고 믿어진다.
합성 방법의 일 양태는 베이스 폴리머, 이온 화합물 및 도펀트를 함께 혼합하고 제2 단계에서 혼합물을 가열하는 것이다. 도펀트가 가스 상이기 때문에, 가열 단계는 도펀트의 존재 하에 수행될 수 있다. 혼합 단계는 압출기, 블렌더, 밀 또는 플라스틱 프로세싱의 다른 장비 유형에서 수행될 수 있다. 가열 단계는 몇 시간(예를 들어 24시간) 동안 지속될 수 있으며, 색상 변화는 합성이 완료되거나 부분적으로 완료되었음을 나타내는 확실한 표시이다.
합성 방법의 일 양태에서, 베이스 폴리머 및 이온 화합물은 우선 혼합될 수 있다. 도펀트는 그 후에 폴리머-이온 화합물 혼합물과 혼합되고 가열된다. 가열 단계는 제2 혼합 단계 동안 또는 혼합 단계 이후에 혼합물에 가해질 수 있다.
혼합 방법의 다른 양태에서, 베이스 폴리머 및 도펀트는 우선 혼합되고 그 후에 가열된다. 이러한 가열 단계는 혼합단계 후에 또는 혼합하는 동안 가해질 수 있으며, 도펀트와 베이스 폴리머 사이의 반응물 및 전하 이동 복합체의 형성을 나타내는 색상 변화를 생성할 수 있다. 이온 화합물은 그 후에 반응된 폴리머 도펀트 재료에 혼합되어 고체 이온 전도성 폴리머 재료의 형성을 완료한다.
일반적인 도펀트를 첨가하는 방법은 당업자에게 알려져 있으며 베이스 폴리머 및 이온 화합물을 보유하는 필름의 기상(또는 가스 상) 도핑 및 당업자에게 알려진 다른 도핑 방법을 포함할 수 있다. 고체 폴리머 재료가 이온 전도될 때, 도핑은 고체 폴리머 재료의 이온 구성성분을 활성화시켜 이온을 확산시키는 역할을 한다고 믿어진다.
다른 비-반응성 구성성분은 초기 혼합 단계, 2차 혼합 단계 또는 가열에 후속하는 혼합 단계 동안 위에 기술된 혼합물에 첨가될 수 있다. 이러한 다른 구성성분은 애노드 또는 캐소드 활성 재료와 같은 감극제(depolarizer) 또는 전기화학 활성 재료, 탄소와 같은 전기 전도성 재료, 바인더 또는 압출 보조제(예를 들어, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체 “EPDM”)와 같은 레올로지제(rheological agent), 촉매 및 혼합물의 원하는 물리적 특성을 달성하는데 유용한 다른 구성성분을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
고체 이온 전도성 폴리머 재료의 합성에서 반응물로서 유용한 폴리머는 전자 수용체(electron acceptor)에 의해 산화될 수 있는 폴리머 또는 전자 도너이다. 결정 지수(crystallinity index)가 30%보다 크고, 50%보다 큰 반 결정질 폴리머(semi-crystalline polymer)는 적합한 반응성 폴리머이다. 전체적으로 액정 고분자(“LCPs”)와 같은 결정질 폴리머 재료는 또한 반응성 폴리머로서 유용하다. LCPs는 전체적으로 결정화되고 이에 따라 그의 결정 지수는 100%로서 여기서 한정된다. 도핑되지 않은 공액 폴리머 및 폴리페닐렌 설파이드(“PPS”)와 같은 폴리머도 또한 적합한 폴리머 반응물이다.
폴리머는 일반적으로 전기적으로 전도되지 않는다. 예를 들어, 버진 PPS는 10-20 S cm-1의 전기 전도도를 갖는다. 비 전기 전도성 폴리머는 적합한 반응성 폴리머이다.
일 양태에서, 반응물로서 유용한 폴리머는 반복되는 단량체 군의 백본(backbone)에서 방향족 또는 헤테로사이클릭 구성성분을 소유할 수 있으며, 헤테로원자는 헤테로사이클릭 링에 포함되거나 방향족 링 근처의 위치에서 백본을 따라 위치된다. 헤테로원자는 백본 상에 직접 위치되거나 백본 상에 직접 위치된 탄소 원자에 결합될 수 있다. 헤테로원자가 백본 상에 위치되거나 백본 상에 위치된 탄소 원자에 결합된 두 경우 모두에서, 백본 원자는 방향족 링에 인접한 백본 상에 위치된다. 본 발명의 양태에서 사용되는 폴리머의 비제한적인 예는 PPS, 폴리(p-페닐렌 옥사이드)(“PPO”), LCPs, 폴리에테르 에테르 케톤(“PEEK”), 폴리프탈아미드(“PPA”), 폴리피롤, 폴리아닐린 및 폴리설폰을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 나열된 폴리머의 단량체를 포함하는 공중합체 및 이들 폴리머의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, p-하이드록시 벤조산의 공중합체는 적절한 액정 폴리머 베이스 폴리머일 수 있다.
표 2는 단량체 반복 구조와 함께 고체 이온 전도성 폴리머 재료의 합성에 유용한 반응성 폴리머의 비제한적인 예 및 폴리머가 그들의 물리적 특성에 영향을 줄 수 있는 다수의 형태를 취할 수 있기 때문에 또한 비제한적으로 고려되어야 하는 일부 물리적 특성 정보를 설명한다.
[표 2]
Figure pct00001
Figure pct00002
고체 이온 전도성 폴리머 재료의 반응물로서 유용한 도펀트는 전자 수용체 또는 산화제이다. 도펀트는 이온 수송 및 이동성을 위해 이온을 방출하도록 작용한다고 믿어지며, 이온 전도성을 허용하도록 폴리머 내의 전하 이동 복합체 또는 사이트(site)와 유사한 사이트를 생성시킨다고 믿어진다.
유용한 도펀트의 비제한적인 예는 “DDQ”로도 알려진 2,3-디시아노-5,6-디클로로디시아노퀴논(C8Cl2N2O2), 클로라닐(chloranil)으로도 알려진 테트라클로로-1,4-벤조퀴논(C6Cl4O2)과 같은 퀴논, TCNE로도 알려진 테트라시아노에틸렌(C6N4), 삼산화황(“SO3”), 오존(삼산소 또는 O3), 산소(O2, 공기를 포함), 이산화 망간(“MnO2”)을 포함하는 전이 금속 산화물 또는 임의의 적합한 전자 수용체 등 및 이들의 조합이다.
일 양태에서, 도펀트는 합성하는 동안 증기 상태에 있으며 양압 하에 있을 수 있다. 양압은 합성된 재료의 이온 전도도를 증가시킬 수 있으며, 산소(예를 들어, 산소, 공기 및 오존)를 포함하는 도펀트 군에 대해, 이온 전도도는 약 1×10-4 S/cm 또는 1×10-4 S/cm보다 크도록 증가할 수 있다.
가스 상 도펀트의 서브클래스인 산소, 공기 및 보다 적은 양의 오존은 가용성의 이점을 공유한다. 일 양태에서, 이 도펀트 서브클래스는 제조 공정 단계 및 고나련 비용을 감소시키는데 사용될 수 있다.
합성 가열 단계의 온도에서 온도 안정한 도펀트가 유용하며, 모두 온도 안정한 퀴논과 다른 도펀트 및 강한 산화제 퀴논이 매우 유용하다. 표 3은 그들의 화학 다이어그램과 함께 도펀트의 비제한적인 목록을 제공한다.
[표 3]
Figure pct00003
고체 이온 전도성 폴리머 재료의 합성에서 반응물로서 유용한 이온 화합물은 고체 이온 전도성 폴리머 재료의 합성 동안 원하는 이온을 방출하는 화합물이다. 이온 화합물은 이온 화합물 및 도펀트 모두가 필요하다는 점에서 도펀트와 구별된다. 비제한적인 예는 Li2O, LiOH, NaOH, KOH, LiNO3, Na2O, MgO, CaCl2, MgCl2, AlCl3, LiTFSI(리튬 비스-트리플로오로메탄설폰이미드), LiFSI(리튬 비스(플루오로설포닐)이미드), 리튬 비스(옥살라토)보레이트(LiB(C2O4)2 “LiBOB”) 및 다른 리튬 염 및 이들의 조합을 포함한다. 이들 화합물의 수화된 형태(hydrated form)(예를 들어, 모노하이드라이드)는 화합물의 처리를 단순화하는데 사용될 수 있다. 무기 산화물, 염화물 및 수산화물은 합성 동안 해리되어(dissociate) 적어도 하나의 음이온성 및 양이온성 확산 이온을 생성하는 점에서 적합한 이온 화합물이다. 적어도 하나의 음이온성 및 양이온성 확산 이온을 생성하도록 해리되는 임의의 이러한 이온 화합물이 유사하게 적합할 것이다. 다수의 양이온성 및 음이온성 확산 이온이 바람직할 수 있는 다수의 이온 화합물이 또한 유용할 수 있다. 합성에 포함된 특정 이온 화합물은 재료에 대해 요구되는 유용성에 의존한다. 예를 들어, 수산화물 음이온을 갖는 것이 바람직한 적용예에서, 리튬 수산화물 또는 다른 무기 수산화물 또는 수산화물 이온으로 전환될 수 있는 산화물이 적합할 것이다. 합성 동안 확산 수산화물 음이온을 방출하는 임의의 수산화물 화합물이 될 수 있다. 이러한 수산화물 이온 화합물의 비제한적인 군은 금속을 포함한다. 수산화물 이온 화합물은 합성 반응물 이온 화합물로서 알맞은 원하는 양이온 및 음이온 확산 종 모두를 생성할 수 있는 형태의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이 금속 및 전이후 금속(post transition metal)을 포함할 수 있다.
재료의 순도는 의도하지 않은 부반응(side reaction)을 방지하고 합성 반응의 효과를 최대화하여 고 전도성 재료를 생성하기 위해 잠재적으로 중요하다. 일반적으로 높은 순도의 도펀트, 베이스 폴리머 및 이온 화합물을 갖는 실질적으로 순수한 반응물이 유용하고, 98%롤 초과하는 순도는 훨씬 더 높은 순도에 더 유용하며, 예를 들어, LiOH: 99.6%, DDQ: >98% 및 클로라닐: >99% 또한 유용하다.
고체 이온 전도성 폴리머 재료의 유용성 및 고체 이온 전도성 폴리머 재료의 상술한 합성 방법의 다능성(versatility)을 추가로 설명하기 위해, 다수의 전기 전기화학 적용예에 유용하고 그 적용예에 의해 구별되는 고체 이온 전도성 폴리머 재료의 여러 부류가 설명된다:
실시예 1
PPS 폴리머가 67% 내지 33%(중량%로), 일 양태에서 10-50 중량%의 비율로 이온 화합물 LiOH 일수화물(monohydrate)과 혼합되며, 다른 양태에서, 각각 제트 밀링을 사용하여 혼합되었다. 결과적인 혼합물은 이후에 30분동안 250 내지 350℃의 온도에서 공기의 존재 하에 열 처리되었다. 비록 양압이 합성에 유용한 것으로 밝혀졌지만, 본 실시예에서는 대기압에서 열이 가해졌다.
합성된 고체 이온 전도성 폴리머 재료(PPS/LiOH/O2)의 샘플은 시험 설비에서 스테인레스 강 전극 사이에 배치되었다. AC 임피던스(EIS)는 전해질 전도도를 결정하도록 Bio-Logic VSP 테스트 시스템을 사용하여 800 KHz 내지 100 Hz의 범위로 기록되었다. 1×10-5 S/cm를 초과하는 이온 전도도가 발견되었다.
합성된 고체 이온 전도성 폴리머 재료(PPS/LiOH/O2)는 이후에 체질(sieve)하여 응집체 입자를 제거하고, 이후에 전기화학적으로 활성인 EMD, 전기 전도성 탄소 및 소량이 수산화 칼륨과 혼합하고, 이후에 혼합하여 캐소드 혼합물을 형성하였다. 일 양태에서, 활성 재료의 각 입자는 EMD의 경우에 폴리머/탄소 혼합물로 코팅된다.
캐소드 혼합물은 원하는 적용예에 맞춰지도록 수정될 수 있으며, 표 4에 설명된 조성 범위는 일차 및 이차 아연-이산화망간, 공기 보조 아연-이산화망간 및 아연-공기 배터리와 같은 캐소드 알카라인 배터리 적용예에 대한 혼합을 설명한다.
[표 4]
Figure pct00004
셀은 US 출원 제 14/559,430호 및 제 15/169,160호에 기재된 배터리 구성에 따른 실시예 1에서 설명된 캐소드 혼합물을 사용하여 제조될 수 있으며, 이들의 명세서는 참조로 본 출원에 포함된다.
또한 구체적으로: 캐소드 혼합물을 포함하는 AA 공기 보조 셀은 다음 동안 3Ah 초과의 용량을 나타냈다: 0.8V의 전압 차단으로 150 내지 300mA의 전류에서 연속 정전류 방전; 1시간 동안 인가된 150 내지 300mA 차단 사이의 전류에서 단속 방전, 이어서 1시간의 휴지 기간(0.8V 전압 차단); 50mA 내지 1.0V 전압 차단으로 50mA에서 연속 정전류 방전; 1시간 동안 50mA에서 단속 방전, 이어서 1시간의 휴지 기간(1.0V 전압 차단); 0.8V 전압 차단까지의 3.9옴(ohm)에서 연속 정저항(continuous constant resistance) 방전; 3.9옴 저항이 1시간 동안 인가될 때 단속 정저항 방전, 이어서 1시간 휴지 기간(0.8V 전압 차단); 1.0V 전압 차단까지의 42옴에서 연속 정저항 방전; 그리고 42옴 저항이 15초동안 인가될 때 단속 정저항 방전, 이어서 45초의 휴지 기간(1.0V 전압 차단). AA 공기 보조 셀은 또한 400 mAh/g, 450 mAh/g 및 500 mAh/G를 초과하는 캐소드 용량을 나타냈다.
공기 캐소드는 임의의 전통적인 촉매 및 EMD 없이 캐소드 혼합물을 사용하여 제조됐다. 따라서, 제조된 공기 캐소드는 부하 하에서 전통적인 아연 애노드와 결합될 때 유용한 전압 및 전류를 생성함으로써 산소 및 전기화학 활성을 감소시킴으로써 촉매 활성을 나타냈다.
본 발명은 그의 특정 바람직한 실시예에 따라 본 명세서에서 상세히 설명되었지만, 본 발명의 사상을 벗어남이 없이 당업자에 의해 많은 수정 및 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 명세서에 도시된 실시예를 설명하는 세부사항 및 수단에 의해서가 아니라 첨부된 청구항의 범위에 의해서만 제한되는 것이 우리의 의도이다. 설명 측면의 개념으로부터 벗어남이 없이 전술한 구조에 대한 변형 및 수정이 이루어질 수 있는 것이 이해해야 하며, 이러한 개념들은 그들의 언어에 의한 이들 청구항이 달리 명시적으로 기술하지 않는 한 다음의 청구항에 의해 포함되도록 의도된 것으로 이해해야 한다.

Claims (21)

  1. 배터리로서,
    전기 전도성 재료 및 고체 이온 전도성 폴리머 재료를 포함하는 전극을 포함하며,
    상기 폴리머 재료는 산소, 공기 및 오존으로 이루어지는 군으로부터 선택된 가스에서 폴리머 및 이온 화합물의 혼합물을 가열함으로써 형성되는,
    배터리.
  2. 제1항에 있어서,
    가스는 산소를 포함하는,
    배터리.
  3. 제1항에 있어서,
    가스는 오존을 포함하는,
    배터리.
  4. 제1항에 있어서,
    가스는 공기를 포함하는,
    배터리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전기 전도성 재료는 상기 전극의 3-30 중량%를 포함하는,
    배터리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고체 이온 전도성 폴리머 재료는 상기 전극의 1-30 중량%를 포함하는,
    배터리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 상기 전극의 20-80 중량%를 포함하는 전기화학 활성 재료를 더 포함하는,
    배터리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 산소 환원 촉매를 더 포함하는,
    배터리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 이산화 망간을 더 포함하며, 이산화 망간은 β-MnO2(연망간광), 람스델라이트(ramsdellite), γ-MnO2, ε-MnO2, λ-MnO2, EMD, CMD 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는,
    배터리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 배터리는 AA(LR6) 사이즈인,
    배터리.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 전기화학 활성 재료를 더 포함하며, 상기 고체 이온 전도성 폴리머 재료는 상기 전기화학 활성 재료의 적어도 하나의 입자를 캡슐화하는,
    배터리.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 배터리는 0.8V 전압 차단(voltage cutoff)으로 150 내지 300 mA 사이의 전류에서 연속 정전류(continuous constant current) 방전 테스트시 3Ah 초과의 용량을 갖는,
    배터리.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 배터리의 양극은 400mAhr/g 보다 크게 제공하는,
    배터리.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머는 폴리페닐렌 설파이드인,
    배터리.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 이온 화합물은 무기 수산화물인,
    배터리.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 전기 전도성 재료는 탄소를 포함하는,
    배터리.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 이온 화합물은 리튬 수산화물인,
    배터리.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 고체 이온 전도성 폴리머 재료의 이온 전도도는 상온에서 1×10-6 S/cm보다 큰,
    배터리.
  19. 전극을 제조하는 방법으로서,
    이온 화합물로 폴리머를 혼합하여 제1 혼합물을 생성하는 단계;
    산소를 포함하는 가스에서 공기에서 상기 제1 혼합물을 가열하여 상기 제1 혼합물을 고체 이온 전도성 폴리머 재료로 형성하는 단계; 및
    전기 전도성 재료로 상기 고체 이온 전도성 폴리머 재료를 혼합하여 수산화물 이온을 이온 전도(ionically conduct)할 수 있는 전극을 제조하는 단계;를 포함하는,
    전극을 제조하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 가열하는 단계에서, 산소를 포함하는 가스는 양압(positive pressure)에서 제공되는,
    전극을 제조하는 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 전극을 제조하는 단계에서, 상기 전극은 고체 미립자 전기화학 활성 재료를 더 포함하며, 상기 고체 이온 전도성 폴리머 재료 및 상기 전기 전도성 재료 모두는 상기 전기화학 활성 재료 상에 코팅되는,
    전극을 제조하는 방법.
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