可充電有機(jī)鈉聚合物電池的制作方法
【專利摘要】大體上記載了電化學(xué)池和含有電化學(xué)池的電池的技術(shù)。電化學(xué)池可以包含各自位于電極處的兩種導(dǎo)電聚合物、陽(yáng)離子、接觸導(dǎo)電聚合物之一的多環(huán)芳香烴自由基陰離子以及電解質(zhì)。多環(huán)芳香烴自由基陰離子可以是導(dǎo)電聚合物之一的共價(jià)取代基，或者可以與導(dǎo)電聚合物之一處于非共價(jià)接觸。多環(huán)芳香烴自由基陰離子可以允許使用鋰以外的其他陽(yáng)離子，例如，如鈉等堿金屬陽(yáng)離子或如鈣等堿土金屬陽(yáng)離子。該電化學(xué)池可以提供現(xiàn)有鋰離子電池的替代電池，允許使用與已知鋰儲(chǔ)備相比可能更加豐富、更容易提取或更持久的陽(yáng)離子。
【專利說(shuō)明】可充電有機(jī)鈉聚合物電池
【背景技術(shù)】
[0001 ] 除非本文中另有說(shuō)明，否則本部分所述的材料相對(duì)于本申請(qǐng)的權(quán)利要求而言并非現(xiàn)有技術(shù)，并非通過(guò)包含在本部分就承認(rèn)是現(xiàn)有技術(shù)。
[0002]鋰離子電池常用于電子領(lǐng)域。在電化學(xué)方面，Li+是小、輕且活動(dòng)的陽(yáng)離子。鋰對(duì)于鋰離子電池的便攜性、容量和充電性上的顯著進(jìn)步作出了貢獻(xiàn)。例如，鋰在烯烴碳酸酯和聚環(huán)氧乙燒中的聞遷移率造就了聞效的電解質(zhì)。與其他喊金屬相比，裡容易插層石墨從而制備可逆的碳和石墨電極。而且，鋰金屬氧化物化學(xué)性質(zhì)為各種氧化物基質(zhì)提供了可逆的鋰離子氧化還原和輸運(yùn)。
[0003]不過(guò)，鋰電池的流行產(chǎn)生了關(guān)于供應(yīng)和持續(xù)性的憂慮，因?yàn)樘烊坏娜菀滋崛〉匿囋从邢?。而且，因?yàn)殇囯x子電池市場(chǎng)預(yù)期會(huì)急劇增長(zhǎng)，所以一直在積極地尋求找到鋰化合物的其他天然來(lái)源和鋰類電池的替代品。
[0004]已經(jīng)研究了如鈉等更為豐富的堿金屬作為鋰的替代物，不過(guò)鋰的替代一直存在困難。例如，在石墨電極中，鈉不能像鋰那么容易插層。而且，盡管研究了鈉金屬氧化物來(lái)用作電極，但是觀察到鈉在氧化物基質(zhì)中的遷移率低于鋰在相應(yīng)的鋰氧化物中的遷移率。本公開認(rèn)識(shí)到將其他堿金屬用作鋰離子電池技術(shù)的替代物可能是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]以下
【發(fā)明內(nèi)容】
僅是示例性的，并非意在以任何方式進(jìn)行限制。除了上述的示例性方面、實(shí)施方式和特征以外，通過(guò)參照附圖和以下詳細(xì)說(shuō)明，其他方面、實(shí)施方式和特征也將變得明白。
[0006]本公開大體上記載了包含導(dǎo)電聚合物和金屬陽(yáng)離子的電化學(xué)池(electrochemical cell)。
[0007]示例性電化學(xué)池可以包含:可含有第一導(dǎo)電聚合物的第一電極和適合于接觸第一導(dǎo)電聚合物的至少一種多環(huán)芳香烴自由基陰離子。示例性電化學(xué)池還可以包含:可含有第二導(dǎo)電聚合物的第二電極和陽(yáng)離子。示例性電化學(xué)池還可以包含適合于導(dǎo)電性連接第一導(dǎo)電聚合物和第二導(dǎo)電聚合物、多環(huán)芳香烴自由基陰離子和陽(yáng)離子的電解質(zhì)。
[0008]本公開還記載了可以包含一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)池的示例性電池。所述電化學(xué)池可以包含:可含有第一導(dǎo)電聚合物的第一電極和適合于接觸第一導(dǎo)電聚合物的至少一種多環(huán)芳香烴自由基陰離子。電化學(xué)池還可以包含:可含有第二導(dǎo)電聚合物的第二電極和陽(yáng)離子。電化學(xué)池還可以包含適合于導(dǎo)電性連接第一導(dǎo)電聚合物和第二導(dǎo)電聚合物、多環(huán)芳香烴自由基陰離子和陽(yáng)離子的電解質(zhì)。
[0009]本公開還記載了制造電化學(xué)池的方法。示例性的制造電化學(xué)池的方法可以包括由第一導(dǎo)電聚合物形成第一電極，其中，第一導(dǎo)電聚合物接觸多環(huán)芳香烴。示例性方法還可以包括由第二導(dǎo)電聚合物形成第二電極。示例性方法還可以包括使多環(huán)芳香烴與金屬接觸。示例性方法還可以包括將電解質(zhì)導(dǎo)電性連接到第一導(dǎo)電聚合物和第二導(dǎo)電聚合物、多環(huán)芳香烴和金屬。示例性方法還可以包括將多環(huán)芳香烴還原形成多環(huán)芳香烴自由基陰離子并將金屬氧化形成金屬陽(yáng)離子。
[0010]本公開還記載了存儲(chǔ)有用于制造電化學(xué)池的指令的示例性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。該示例性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上的指令可以包括:由第一導(dǎo)電聚合物形成第一電極，第一導(dǎo)電聚合物包含多環(huán)芳香烴。該指令還可以包括由第二導(dǎo)電聚合物形成第二電極。該指令還可以包括使多環(huán)芳香烴與金屬接觸。該指令還可以包括將電解質(zhì)導(dǎo)電性連接到第一導(dǎo)電聚合物和第二導(dǎo)電聚合物、多環(huán)芳香烴和金屬。該指令還可以包括將多環(huán)芳香烴還原形成多環(huán)芳香烴自由基陰離子并將金屬氧化形成金屬陽(yáng)離子。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]根據(jù)以下說(shuō)明和所附權(quán)利要求，并結(jié)合附圖，本公開的前述和其他特征將變得更加充分地明白。應(yīng)理解這些附圖僅僅描繪了根據(jù)本公開設(shè)置的若干實(shí)施方式，因此不應(yīng)認(rèn)為限制其范圍，本公開將通過(guò)使用附圖來(lái)更加具體且詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明，其中:
[0012]圖1A是電化學(xué)池的概念圖，其可以包含具有第一導(dǎo)電聚合物的第一電極和具有第二導(dǎo)電聚合物的第二電極；多環(huán)芳香烴自由基陰離子R-;以及金屬陽(yáng)離子M+，全部通過(guò)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性連接；
[0013]圖1B是電化學(xué)池的概念圖，其可以包含具有第一導(dǎo)電聚合物的第一電極和具有第二導(dǎo)電聚合物的第二電極；多環(huán)芳香烴自由基陰離子R-;以及金屬陽(yáng)離子M+，全部通過(guò)固體離聚物電解質(zhì)膜導(dǎo)電性連接；
[0014]圖2A是示例性電池的概念圖，其可以包含兩個(gè)圖1A的示例性電化學(xué)池，其中，這兩個(gè)示例性電化學(xué)池可以以串聯(lián)構(gòu)造連接在一起；
[0015]圖2B是示例性電池的概念圖，其可以包含兩個(gè)圖1B的示例性電化學(xué)池，其中，這兩個(gè)示例性電化學(xué)池可以以并聯(lián)構(gòu)造連接在一起；
[0016]圖3A顯示了表示可以用于示例性電化學(xué)池和方法的示例性導(dǎo)電聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)；
[0017]圖3B顯示了表示可以用作示例性電化學(xué)池和方法中的化合物或取代基的示例性多環(huán)芳香烴的化學(xué)結(jié)構(gòu)；
[0018]圖4A顯示了表示與多環(huán)芳香烴化合物接觸的示例性導(dǎo)電聚合物和與金屬陽(yáng)離子和多環(huán)芳香烴自由基陰離子的相應(yīng)的鹽接觸的示例性導(dǎo)電聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)；
[0019]圖4B顯示了表示與共價(jià)多環(huán)芳香烴取代基接觸的示例性導(dǎo)電聚合物以及與金屬陽(yáng)離子和共價(jià)多環(huán)芳香烴自由基陰離子取代基的相應(yīng)的鹽接觸的示例性導(dǎo)電聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)；
[0020]圖4C顯示了表示與共價(jià)連接的多環(huán)芳香烴自由基陰離子取代基接觸的示例性導(dǎo)電聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)；
[0021]圖4D和圖4E顯示了用于制備作為圖4B和圖4C的聚合物的前體的具有共價(jià)連接的多環(huán)芳香烴取代基的聚合物的示例性合成反應(yīng)圖；
[0022]圖5是表示可以作為固體電解質(zhì)的示例性離聚物膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)；
[0023]圖6是顯示可以用于制造示例性電化學(xué)池的示例性步驟的流程圖；
[0024]圖7是使用圖6所示的工藝步驟可以用于制造示例性電化學(xué)池的自動(dòng)化機(jī)器的框圖；[0025]圖8描繪了可以用于控制圖7的自動(dòng)化機(jī)器或者類似的制造示例性電化學(xué)池的制造設(shè)備的通用計(jì)算裝置；
[0026]圖9描繪了可以用于控制圖7的自動(dòng)化機(jī)器或者類似的制造示例性電化學(xué)池的制造設(shè)備的示例性計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的框圖；
[0027]全部根據(jù)本文中所述的至少一部分實(shí)施方式設(shè)置。
【具體實(shí)施方式】
[0028]在以下【具體實(shí)施方式】中，可參照構(gòu)成其一部分的附圖。在圖中，類似的標(biāo)記通常表示類似的部件，除非上下文另有規(guī)定。在【具體實(shí)施方式】、附圖和權(quán)利要求中記載的示例性實(shí)施方式并非意味著進(jìn)行限制?？梢允褂闷渌麑?shí)施方式，可以進(jìn)行其他變化，而不背離本文提出的主題的主旨或范圍。將容易理解的是，本文中一般性記載的和附圖中描繪的本公開的各方面可以以各種各樣的不同構(gòu)成進(jìn)行布置、替換、組合、分離和設(shè)計(jì)，所有這些均在本文中得到明確的設(shè)想。
[0029]本公開大體上涉及特別是與制造或使用電化學(xué)池(例如，作為如電池等儲(chǔ)能裝置的一部分)有關(guān)的組合物、方法、裝置、系統(tǒng)、器件和/或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
[0030]簡(jiǎn)言之，示例性電化學(xué)池可以包含:各自位于相應(yīng)電極處的兩種導(dǎo)電聚合物；陽(yáng)離子；接觸導(dǎo)電聚合物之一的多環(huán)芳香烴自由基陰離子；和電解質(zhì)。在某些實(shí)例中，所述多環(huán)芳香烴自由基陰離子可以是導(dǎo)電聚合物之一的共價(jià)取代基。在其他實(shí)例中，多環(huán)芳香烴自由基陰離子可以與導(dǎo)電聚合物之一處于非共價(jià)接觸。多環(huán)芳香烴自由基陰離子可以允許使用鋰以外的其他陽(yáng)離子，例如，如鈉等堿金屬陽(yáng)離子或如鈣等堿土金屬陽(yáng)離子。該電化學(xué)池可以提供現(xiàn)有鋰離子電池的替代電池，允許使用與已知鋰儲(chǔ)備相比可能更加豐富、更容易提取或更持久的陽(yáng)離子。
[0031]圖1A是根據(jù)本文所述的至少一些實(shí)施方式設(shè)置的示例性電化學(xué)池100A的概念圖，其可以包含具有第一導(dǎo)電聚合物104的第一電極102和具有第二導(dǎo)電聚合物106的第二電極108。示例性電化學(xué)池100A還可以包含至少一種多環(huán)芳香烴自由基陰離子105，以R.-表示，其可以適合于接觸第一導(dǎo)電聚合物104。示例性電化學(xué)池100A還可以包含金屬陽(yáng)離子107，以M+表示。分散在示例性電化學(xué)池100A中的電解質(zhì)IIOA可以適合于導(dǎo)電性連接電極102/108、第一和第二導(dǎo)電聚合物104/106、自由基陰離子105和金屬陽(yáng)離子107。
[0032]本文使用的“適合于接觸”包括下述實(shí)例，其中如多環(huán)芳香烴自由基陰離子105等物種可以配置為如第一導(dǎo)電聚合物104等其他物種的共價(jià)取代基。“適合于接觸”還可以包括下述實(shí)例，其中如多環(huán)芳香烴自由基陰離子105等物種可以僅僅通過(guò)非共價(jià)相互作用接觸如第一導(dǎo)電聚合物104等物種?！胺枪矁r(jià)相互作用”可以包括除共價(jià)鍵以外的任何接觸。例如，非共價(jià)相互作用可以包括但不限于范德華相互作用、倫敦力、靜電相互作用、誘導(dǎo)極化相互作用、交換相互作用、磁相互作用、導(dǎo)電相互作用或電子傳輸?shù)取Ｔ诟鞣N實(shí)例中，適合于通過(guò)一種或多種共價(jià)鍵相互接觸的兩種以上的物種還可以通過(guò)一種或多種非共價(jià)相互作用相互接觸?！斑m合于接觸”還可以包括同時(shí)共價(jià)和非共價(jià)地接觸物種的示例性電化學(xué)池。在各種實(shí)例中，示例性電化學(xué)池可以包括如多環(huán)芳香烴自由基陰離子105等物種與如第一導(dǎo)電聚合物104等物種之間的共價(jià)和非共價(jià)接觸的例子。
[0033]圖1B是根據(jù)本文所述的至少一些實(shí)施方式設(shè)置的示例性電化學(xué)池100B的概念圖，其可以包含具有第一導(dǎo)電聚合物104的第一電極102和具有第二導(dǎo)電聚合物106的第二電極108。示例性電化學(xué)池100B還可以包含:多環(huán)芳香烴自由基陰離子105，以R.-表示；和金屬陽(yáng)離子107，以M+表示。示例性電化學(xué)池100B與示例性池100A的區(qū)別可在于固體離聚物電解質(zhì)110B。固體離聚物電解質(zhì)100B以位于導(dǎo)電聚合物104/106之間的膜的形式顯不。固體離聚物電解質(zhì)100B可以適合于導(dǎo)電性連接電極102/108、第一和第二導(dǎo)電聚合物104/106、自由基陰離子105和金屬陽(yáng)離子107。
[0034]圖2A是描繪根據(jù)本文所述的至少一些實(shí)施方式設(shè)置的示例性電池200A的概念圖，其可以包含兩個(gè)與圖1A中的池100A具有相同設(shè)計(jì)的示例性電化學(xué)池。在圖2A中，這兩個(gè)單獨(dú)的電化學(xué)池可以從電極202A開始經(jīng)串聯(lián)電極201然后至電極208A以串聯(lián)構(gòu)造連
接在一起。
[0035]圖2B是描繪根據(jù)本文所述的至少一些實(shí)施方式設(shè)置的示例性電池200B的概念圖，其可以包含兩個(gè)與圖1B中的池100B具有相同設(shè)計(jì)的示例性電化學(xué)池。在圖2B中，兩個(gè)單獨(dú)的電化學(xué)池可以經(jīng)由并聯(lián)電極202B和208B以并聯(lián)構(gòu)造連接在一起。
[0036]第一和第二導(dǎo)電聚合物104和106可以為任何適合的導(dǎo)電聚合物或?qū)щ娋酆衔锘旌衔?。此處使用的?dǎo)電聚合物可以為傳導(dǎo)電流的有機(jī)聚合物，或可以經(jīng)氧化性或還原性摻雜而傳導(dǎo)電流的有機(jī)聚合物。導(dǎo)電聚合物可以為均聚物或共聚物(如嵌段共聚物、無(wú)規(guī)共聚物或接枝共聚物)。
[0037]圖3A顯示了表示根據(jù)本文所述的至少一些實(shí)施方式設(shè)置的可以用于示例性電化學(xué)池和方法的導(dǎo)電聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。示例性導(dǎo)電聚合物可以包括但不限于聚吡咯302、聚呋喃304、聚噻吩306、聚噻吩乙烯撐308、聚對(duì)苯撐310、聚對(duì)苯撐乙烯撐312、聚對(duì)苯撐乙炔撐314、聚苯胺316、聚對(duì)苯硫醚318、聚吡啶320、聚乙炔322和聚咔唑324。均聚物的實(shí)例可以包括聚吡咯302、聚呋喃304、聚噻吩306、聚對(duì)苯撐310、聚苯胺316、聚對(duì)苯硫醚318、聚吡啶320、聚乙炔322和聚咔唑324。共聚物的實(shí)例包括嵌段共聚物，其可以包含均聚物的一種或多種重復(fù)單元的交替嵌段。例如，具有一種重復(fù)單元的交替嵌段的嵌段共聚物可以包括聚噻吩乙烯撐308 (噻吩和聚乙炔的交替重復(fù)單元)或聚對(duì)苯撐乙烯撐312 (對(duì)苯撐和聚乙炔的交替重復(fù)單元)等。
[0038]在各種實(shí)例中，第一導(dǎo)電聚合物可以包括聚乙炔(例如，聚乙炔322)、聚芳撐(例如，聚對(duì)苯撐310)、聚雜芳撐(例如，聚吡咯302或聚吡啶320等)、聚乙烯基芳撐(例如，聚對(duì)苯撐乙烯撐312)、聚乙烯基雜芳撐(例如，聚噻吩乙烯撐308)、聚芳撐乙炔撐(例如，聚對(duì)苯撐乙炔撐314)、聚雜芳撐乙炔撐(例如，聚吡啶乙炔撐)或其組合或共聚物。在一些實(shí)例中，第一導(dǎo)電聚合物可以包括聚乙炔、聚(苯撐乙烯撐)、聚芴、聚芘、聚奧、聚萘、聚吡咯、聚11引哚、聚氮雜卓(polyazepine)、聚苯胺、聚批唳、聚噻吩、聚(噻吩乙烯撐)、聚苯硫醚或其組合或共聚物。
[0039]在各種實(shí)例中，第二導(dǎo)電聚合物可以包括烴導(dǎo)電聚合物。在一些實(shí)例中，第二導(dǎo)電聚合物可以包括聚乙炔、聚芳撐、聚芳撐乙烯撐、聚芳撐乙炔撐或其組合或共聚物。在各種實(shí)例中，第二導(dǎo)電聚合物可以包括聚對(duì)苯撐、聚對(duì)苯撐乙烯撐、聚對(duì)苯撐乙炔撐、聚乙炔或其組合或共聚物。
[0040]此處使用的多環(huán)芳香烴可以是包含兩個(gè)以上芳香環(huán)的碳和氫的化合物。圖3B顯示了適合于多環(huán)芳香烴自由基陰離子105的示例性多環(huán)芳香烴的化學(xué)結(jié)構(gòu)。示例性多環(huán)芳香烴可以包括但不限于圖3B中所示的那些，例如，萘326、苊(acenapthalene)328、苊烯(acenapthylene) 330、醋菲烯(acephenanthrylene) 332、苯并危(aceanthrylene) 334、蒽
336、菲 338、芴 340、聯(lián)苯 342、熒蒽 344、三聯(lián)苯 346、慈(chrysene) 348、并四苯 350、茈 352、
四鄰亞苯(tetraphenylene) 354、苯并惠 356、藍(lán)(picene) 358、戍芬(pentaphene) 360、苯并[a]花 362、苯并[e]花 364、苯并[ghi]花(benzo [ghi]perylene) 366、蔻(coronene) 368和玉紅省(rubicene)370。這些多環(huán)芳香烴可以是市售的，可以為其各種經(jīng)取代的衍生物。在各種實(shí)例中，多環(huán)芳香烴自由基陰離子可以是萘自由基陰離子或蒽自由基陰離子。
[0041]多環(huán)芳香烴自由基陰離子105可以通過(guò)相應(yīng)多環(huán)芳香烴的電化學(xué)或化學(xué)還原而轉(zhuǎn)化為其自由基陰離子態(tài)。例如，萘鈉，萘自由基陰離子的鈉鹽，可以通過(guò)攪拌萘與金屬鈉的無(wú)水四氫呋喃溶液而制得。同樣地，蒽自由基陰離子的鉀鹽可以通過(guò)攪拌蒽與金屬鉀的無(wú)水四氫呋喃溶液而制得。某些多環(huán)芳香烴可以以其自由基陰離子態(tài)市售，如萘鈉。
[0042]陽(yáng)離子107可以為適合于與多環(huán)芳香烴自由基陰離子105離子相互作用的任何活動(dòng)陽(yáng)離子，如堿金屬陽(yáng)離子、堿土金屬陽(yáng)離子或其混合物。在各種實(shí)例中，適合的陽(yáng)離子用堿金屬可以包括鋰、鈉、鉀、銣、銫或鈁。在各種實(shí)例中，適合的陽(yáng)離子用堿土金屬可以包括鈹、鎂、I丐、銀、鋇和錯(cuò)。在一些實(shí)例中，陽(yáng)離子107可以包括鈉、鉀、銣、銫、鎂、鈣和鋇的陽(yáng)離子。在各種實(shí)例中，陽(yáng)離子107可以包括鈉、鉀和鈣的陽(yáng)離子。在一些實(shí)例中，陽(yáng)離子107可以為鈉陽(yáng)離子(Na+)。
[0043]在各種實(shí)例中，多環(huán)芳香烴自由基陰離子105可以與第一導(dǎo)電聚合物104處于非共價(jià)接觸。圖4A顯示了與中性多環(huán)芳香烴接觸的一些示例性第一導(dǎo)電聚合物104。圖4A還顯示了與金屬陽(yáng)離子和多環(huán)芳香烴自由基陰離子的相應(yīng)的鹽接觸的一些示例性第一導(dǎo)電聚合物。
[0044]例如，一般結(jié)構(gòu)400顯示了包含由P表示的重復(fù)單元的第一導(dǎo)電聚合物104?？梢允挂话憬Y(jié)構(gòu)400與由R表示的中性形式的非共價(jià)鍵合的多環(huán)芳香烴105接觸。一般結(jié)構(gòu)400還可以與金屬M(fèi)接觸。還可以對(duì)一般結(jié)構(gòu)400施加化學(xué)或電化學(xué)氧化還原條件，這可以將R還原為R.-和/或?qū)氧化為M+,產(chǎn)生聚合物400’。聚合物400’可以與由R.-表示的多環(huán)芳香烴自由基陰離子105處于非共價(jià)接觸。聚合物400’還可以包括金屬陽(yáng)離子107，以M+表示。
[0045]在圖4A所示的另一實(shí)例中，聚乙炔322的樣品可以在無(wú)水四氫呋喃中與萘和金屬鈉組合。萘和金屬鈉可以反應(yīng)形成萘自由基陰離子的鈉鹽?？梢猿ニ臍溥秽軇┒粝聫?fù)合物322’，其可以包含摻雜有萘自由基陰離子的鈉鹽的聚乙炔。
[0046]在圖4A所示的另一實(shí)例中，聚乙烯基咔唑324可以在無(wú)水四氫呋喃與萘和金屬鈉組合而產(chǎn)生復(fù)合物324’，其可以包含摻雜有萘自由基陰離子的鈉鹽的聚乙烯基咔唑。
[0047]在各種實(shí)例中，第一導(dǎo)電聚合物可以共價(jià)地取代有多環(huán)芳香烴自由基陰離子。圖4B顯示了具有共價(jià)多環(huán)芳香烴取代基的一些示例性導(dǎo)電聚合物。圖4B還顯示了與金屬陽(yáng)離子和共價(jià)多環(huán)芳香烴自由基陰離子取代基的相應(yīng)的鹽接觸的示例性導(dǎo)電聚合物。
[0048]例如，一般結(jié)構(gòu)401顯示了具有以P表示的重復(fù)單元和以R表示的處于中性形式的共價(jià)鍵合的多環(huán)芳香烴105的第一導(dǎo)電聚合物104。一般結(jié)構(gòu)401可以與金屬M(fèi)在化學(xué)或電化學(xué)氧化還原條件下接觸，產(chǎn)生聚合物401’。聚合物401’可以包括共價(jià)鍵合的多環(huán)芳香烴自由基陰離子105，以R.-表示。聚合物401’還可以包含金屬陽(yáng)離子107，以M+表/Jn ο
[0049]在圖4B所示的另一實(shí)例中，萘取代的聚對(duì)苯撐402可以溶于適宜的溶劑(例如，四氫呋喃)，并與適合的金屬(例如，鈉)反應(yīng)。除去溶劑留下聚合物402’，其可以包含作為第一聚合物104的取代基的萘自由基陰離子105，以及Na+陽(yáng)離子107。
[0050]在圖4B所示的又一實(shí)例中，N-萘基聚苯胺404可以溶于適合的溶劑(例如，四氫呋喃)，并與適合的金屬(例如，鈉)反應(yīng)。除去溶劑留下?lián)诫s復(fù)合物404’，其可以包含作為第一聚合物104的取代基的萘自由基陰離子105，以及Na+陽(yáng)離子107。
[0051]圖4C顯示了與共價(jià)連接的多環(huán)芳香烴自由基陰離子取代基接觸的一些示例性第一導(dǎo)電聚合物的鈉鹽。例如，多環(huán)芳香烴自由基陰離子取代基顯示為在聚吡咯衍生物406、聚噻吩衍生物410、聚對(duì)苯撐衍生物412、聚吡啶衍生物414和聚苯胺衍生物416上C取代。另外，多環(huán)芳香烴自由基陰離子取代基顯示為在聚吡咯衍生物408和聚苯胺衍生物418上N取代。在其他實(shí)例中，適合的第一導(dǎo)電聚合物可以包括圖4C所示的導(dǎo)電聚合物的組合或共聚物。
[0052]圖4D和圖4E顯示了用于制備具有共價(jià)連接的多環(huán)芳香烴取代基的聚合物的一些示例性合成工序。圖4D和圖4E還顯示了可以用于形成根據(jù)本文所述的至少一些實(shí)施方式設(shè)置的共價(jià)連接的多環(huán)芳香烴自由基陰離子取代基的后續(xù)反應(yīng)。各個(gè)示例性合成工序的詳細(xì)說(shuō)明還可參見下述實(shí)施例7至13。
[0053]例如，用于聚合成導(dǎo)電聚合物的單體可以首先以多環(huán)芳香烴進(jìn)行取代，然后按照已知化學(xué)或電化學(xué)聚合方法聚合。在各種實(shí)例中，多環(huán)芳香烴可以使用公知的鈴木偶聯(lián)反應(yīng)經(jīng)由相應(yīng)的溴和硼酸酯取代的前體的四(三苯基膦)鈀催化的交叉偶聯(lián)連接到導(dǎo)電聚合物的芳基或雜芳基單體(反應(yīng)式420、422和424)。更多細(xì)節(jié)和具體說(shuō)明可參見實(shí)施例7、8和9。
[0054]許多噻吩、呋喃和吡咯可以使用標(biāo)準(zhǔn)電化學(xué)方法聚合成其相應(yīng)的導(dǎo)電聚合物。在某些情況下，某些3-取代噻吩、呋喃和吡咯的電化學(xué)聚合據(jù)報(bào)道由于空間效應(yīng)受阻。幸運(yùn)的是，許多已知的化學(xué)方法可以提供3-取代噻吩、呋喃和吡咯的有效的區(qū)域無(wú)規(guī)聚合和區(qū)域規(guī)則聚合。由已知化學(xué)方法改造的實(shí)例示于反應(yīng)式426和428。例如,在2當(dāng)量的N-溴代琥珀酰亞胺的存在下照射3-取代噻吩可以生成2，5- 二溴-3-取代噻吩。這些2，5- 二溴-3-取代噻吩可以使用乙酰乙酸鎳作為催化劑直接聚合，其可以形成相應(yīng)的區(qū)域無(wú)規(guī)聚合物。在其他實(shí)例中，2，5- 二溴-3-取代噻吩可以用所謂的“Rieke鋅〃處理而形成有機(jī)金屬異構(gòu)體的混合物。有機(jī)金屬異構(gòu)體的混合物的區(qū)域無(wú)規(guī)聚合可以使用催化量的四(三苯基膦)鈀實(shí)現(xiàn)。有機(jī)金屬異構(gòu)體的混合物的區(qū)域規(guī)則聚合可以使用催化量的1，2_雙(二苯基膦)乙烷氯化鎳(II)實(shí)現(xiàn)。更多細(xì)節(jié)和具體說(shuō)明可見實(shí)施例10。
[0055]在其他實(shí)例中，圖4E、反應(yīng)式430顯示了如吡咯等具有伯胺或叔胺的單體可以使用鹵代多環(huán)芳香烴進(jìn)行N-取代。N-取代單體可以經(jīng)由電化學(xué)或化學(xué)聚合而聚合成相應(yīng)的N-取代聚合物。更多細(xì)節(jié)和具體說(shuō)明可參見實(shí)施例11。在另外的實(shí)例中，圖4E、反應(yīng)式432顯示了如聚苯胺等具有伯胺或叔胺的聚合物可以使用鹵代多環(huán)芳香烴進(jìn)行N-取代。更多細(xì)節(jié)和具體實(shí)例可參見實(shí)施例12。
[0056]在另一實(shí)例中，經(jīng)取代的聚芳撐乙烯撐或雜芳撐乙烯撐可以通過(guò)各種已知途徑由R-取代芳基或雜芳基前體合成。由已知途徑改造的示例性工序示于圖4E中的反應(yīng)式434。3-取代-2，5- 二溴噻吩(如反應(yīng)式426所示獲得)可以通過(guò)與丁基鋰然后甲?；哙さ姆磻?yīng)轉(zhuǎn)化為2，5-二甲?；衔?。2，5-二甲?；衔锟梢允褂脷浠囦X還原得到2，5- 二甲醇化合物。2，5- 二甲醇衍生物可以用亞硫酰氯轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的2，5- 二氯甲基化合物。2，5-二氯甲基化合物可以與二乙基二硫代氨基甲酸鈉三水合物反應(yīng)形成相應(yīng)的2，5-雙(二乙基二硫代氨基甲酸根)衍生物。2，5-雙(二乙基二硫代氨基甲酸根)衍生物可以用異丙基酰胺鋰以區(qū)域?qū)Ｒ环绞骄酆隙纬删哂卸一虼被姿岣〈某跏季酆衔铩Ｔ摮跏季酆衔锏暮罄m(xù)熱解產(chǎn)生例如經(jīng)取代的噻吩乙烯撐。更多細(xì)節(jié)和具體說(shuō)明可參見實(shí)施例13。
[0057]在各個(gè)反應(yīng)式420、422、424、426、428、430、432和434中，最后一步可以包括在金屬陽(yáng)離子前體存在下的化學(xué)或電化學(xué)還原，例如，與鈉金屬的反應(yīng)產(chǎn)生金屬陽(yáng)離子Na+和共價(jià)鍵合的多環(huán)芳香烴自由基陰離子R.-的鹽。
[0058]圖4D和圖4E所述的反應(yīng)的適宜原料可以包括多環(huán)芳香烴和導(dǎo)電聚合物單體的鹵素或硼酸鹽/硼酸酯取代的衍生物。多環(huán)芳香烴和導(dǎo)電聚合物單體的鹵素衍生物也可以通過(guò)在鹵素自由基來(lái)源(例如，N-溴代琥珀酰亞胺或N-氯代琥珀酰亞胺)的存在下照射未取代多環(huán)芳香烴的混合物來(lái)合成。硼酸酯取代的衍生物也可以通過(guò)在二氯化鈀存在下相應(yīng)的鹵素衍生物與頻那醇(pinacol)硼烷的反應(yīng)來(lái)合成。
[0059]在各種實(shí)例中，例如，如圖1A所示，電解質(zhì)IlOA可以包括液體電解質(zhì)。在一些實(shí)例中，電解質(zhì)可以包括聚氧化烷撐、聚氧化烷撐醇、烷基醚、環(huán)烷基醚、烷撐碳酸酯、環(huán)烷撐碳酸酯、酮、環(huán)酮、內(nèi)酯或其組合。合適的聚氧化烷撐或聚氧化烷撐醇可以包括，例如，聚環(huán)氧乙烷或聚乙二醇。合適的烷基醚可以包括，例如，乙醚和異丙醚等。合適的環(huán)烷基醚可以包括，例如，四氫呋喃或二氧己環(huán)等。合適的烷撐或環(huán)烷撐碳酸酯可以包括碳酸乙二酯或碳酸丙二酯等。合適的酮或環(huán)酮可以包括，例如，丙酮、甲乙酮、環(huán)戊酮或環(huán)己酮等。合適的內(nèi)酯可以包括丙內(nèi)酯、Y-丁內(nèi)酯或S-戊內(nèi)酯等。
[0060]在各種實(shí)例中，電解質(zhì)可以包含一種或多種電解質(zhì)鹽。合適的電解質(zhì)鹽可以包括金屬陽(yáng)離子107、其他陽(yáng)離子(如銨、四烷基銨、鱗或四烷基鱗)或其組合等。在一些實(shí)例中，電解質(zhì)鹽可以包括金屬陽(yáng)離子107。合適的電解質(zhì)鹽可以包括:陰離子，如氟離子、氯離子、溴離子、碘離子、羧酸根、三氟甲磺酸根、雙三氟甲磺酰亞胺根、氟硫酸根、六氟磷酸根、高氯酸根、四氟硼酸根、對(duì)甲苯磺酸根或硝酸根等。合適的羧酸根可以包括，例如，乙酸根或苯甲酸根等。在一些實(shí)例中，電解質(zhì)鹽可以包括高氯酸根或三氟甲磺酸根陰離子。
[0061]在一些實(shí)例中，電解質(zhì)可以包含將第一導(dǎo)電聚合物與第二導(dǎo)電聚合物隔離的離聚物的鹽，例如，圖1B中所示的離聚物電解質(zhì)110Β。此處使用的離聚物可以是可以同時(shí)包含電中性重復(fù)單元和可電離重復(fù)單元的聚合物。合適的中性重復(fù)單元可以包括烷基、烷基醚、全氟烷基和全氟烷基醚單元。合適的可電離重復(fù)單元可以包括磺酸根、磷酸根和羧酸根。許多合適的離聚物可商購(gòu)獲得，可以通常用作質(zhì)子交換膜。在各種實(shí)例中，合適的離聚物可以包括以商品名NAFION? (Dupont, Wilmington, DE)為人所知的聚四氟乙烯:全氟磺酸共聚物類。這些離聚物的特征可在于取代有具有末端磺酸根的全氟乙烯基醚基的聚四氟乙烯骨架。圖5顯示了表示可以作為固體電解質(zhì)的一種具體示例性離聚物膜，即四氟乙烯-全氟-3，6- 二氧雜-4-甲基-7-辛烯磺酸共聚物(CAS注冊(cè)號(hào)66796-30-3，“NAF10N?-H” )的化學(xué)結(jié)構(gòu)。[0062]第一電極102和第二電極108可以由任何適合的導(dǎo)電性材料制成,如金屬或其合金、導(dǎo)電聚合物或?qū)щ娧趸锏?。在一些?shí)例中，第一電極102和第二電極108可以包括金屬或可以包含一種或多種金屬的合金，如銅、鋁、錫、鉛、鐵、鉻、鈷、鎳、銀、金、鉬、鈀、釩、錳、鈦、鎢、銦、鋅或鎘等。在一些實(shí)例中，第一電極102和第二電極108可以為片、線、板、箔或帶等形式。在一些實(shí)例中，第一電極102和第二電極108可以包括上文對(duì)于導(dǎo)電聚合物104和106所述的導(dǎo)電聚合物中的任一種。在一些實(shí)例中，第一電極102或第二電極108可以匹配相應(yīng)的第一導(dǎo)電聚合物104或第二導(dǎo)電聚合物106。例如，第一電極102也可以是第一導(dǎo)電聚合物104。在一些實(shí)例中，第一電極102和第二電極108可以包括導(dǎo)電氧化物，如氧化銦錫、鋁摻雜氧化鋅或銦摻雜氧化鎘等。
[0063]出于說(shuō)明構(gòu)思的目的展示了圖1A和IB中的物種、例如用于多環(huán)芳香烴自由基陰離子105的R._和用于金屬陽(yáng)離子107的M+的電荷和數(shù)量，并非意在進(jìn)行限制。例如，金屬陽(yáng)離子可以是二價(jià)陽(yáng)離子，如Ca++、Ba++或Mg++等。同樣地，出于說(shuō)明構(gòu)思的目的展示了自由基和正電荷或負(fù)電荷的位置，并非意在進(jìn)行限制。
[0064]而且，取決于任何給定時(shí)間的電化學(xué)池100A或100B的電化學(xué)狀態(tài)，描繪為帶電的某部分物種可能以中性形式存在。例如，某部分的多環(huán)芳香烴自由基陰離子105可能為相應(yīng)的中性多環(huán)芳香烴的形式，例如，萘自由基陰離子相對(duì)于其中性形式(即萘)。在另一實(shí)例中，某部分的金屬陽(yáng)離子107可能為其中性形式，例如，鈉陽(yáng)離子相對(duì)于中性鈉金屬。
[0065]示例性實(shí)施方式還可以包括制造本文所述的電化學(xué)池或電池的方法。這些方法可以以任何數(shù)量的方式(包括本文所述的結(jié)構(gòu))實(shí)施。一種這樣的方式可以是通過(guò)本公開所述類型的器件的機(jī)器操作。另一可選的方式可以是該方法的一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)操作結(jié)合執(zhí)行一部分操作的一個(gè)或多個(gè)人工操作者進(jìn)行，而其他操作可以由機(jī)器進(jìn)行。各個(gè)人工操作者不必彼此并排，相反各個(gè)操作者可以沿執(zhí)行部分操作的一個(gè)或多個(gè)機(jī)器安置。在其他實(shí)例中，人際交互可以自動(dòng)化進(jìn)行，如通過(guò)可以為機(jī)器自動(dòng)化進(jìn)行的預(yù)選標(biāo)準(zhǔn)。
[0066]圖6是顯示可以用于制造根據(jù)本文所述的至少一些實(shí)施方式設(shè)置的示例性電化學(xué)池(如電化學(xué)池100A或100B)或相應(yīng)的電池(如電池200A或電池200B)的步驟的流程圖。
[0067]在各種實(shí)例中，制造如池100A等電化學(xué)池的方法可以包括形成包含第一導(dǎo)電聚合物104并且還包含多環(huán)芳香烴105的第一電極102的步驟。多環(huán)芳香烴105可以處于其中性形式。制造如池100A等電化學(xué)池的方法還可以包括形成可以包含第二導(dǎo)電聚合物106的第二電極108。制造如池100A等電化學(xué)池的方法還可以包括使多環(huán)芳香烴105與金屬(即，對(duì)應(yīng)于金屬陽(yáng)離子107的金屬)接觸。例如，如果金屬陽(yáng)離子107為Na+，多環(huán)芳香烴105可以與鈉金屬接觸。制造如池100A等電化學(xué)池的方法還可以包括使電解質(zhì)IlOA接觸第一導(dǎo)電聚合物104和第二導(dǎo)電聚合物106、多環(huán)芳香烴105和金屬陽(yáng)離子107。電解質(zhì)可以包含本文上述的一種或多種成分，例如，在某些實(shí)施方式中，電解質(zhì)可以包含碳酸丙二酯和高氯酸鈉。制造如池100A等電化學(xué)池的方法還可以包括將多環(huán)芳香烴105還原到其多環(huán)芳香烴自由基陰離子形式，并將金屬氧化到其金屬陽(yáng)離子形式107。例如，如果如上所述多環(huán)芳香烴105為萘并且可以與鈉金屬接觸，則鈉金屬可以與萘進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，形成可以包含萘自由基陰離子和鈉陽(yáng)離子的鹽。制造如池100B等電化學(xué)池的方法可以將前述步驟中的一個(gè)或多個(gè)與使電解質(zhì)IlOB接觸第一導(dǎo)電聚合物104和第二導(dǎo)電聚合物106、多環(huán)芳香烴105和金屬陽(yáng)離子107的步驟組合。在本文上述的各種實(shí)例中，電解質(zhì)IlOB可以包含接觸第一導(dǎo)電聚合物104和第二導(dǎo)電聚合物106的離聚物，例如，其中離聚物可以為膜的形式。
[0068]形成導(dǎo)電聚合物104和106以及離聚物電解質(zhì)IlOB的合適的聚合物加工方法可以包括已知用于形成這樣的聚合物的各種方法。示例性方法可以包括一種或多種技術(shù)，如:熔融加工；溶劑蒸發(fā)；減壓溶劑蒸發(fā)；旋涂；浸涂；噴涂；溶劑澆鑄；刮涂；超臨界條件下除去溶劑；由聚合物前體原位聚合；原位固化或交聯(lián)該聚合物；添加預(yù)制聚合物層或膜，如市售的用于離聚物電解質(zhì)IlOB的離聚物質(zhì)子交換膜等。合適的聚合物加工條件的具體細(xì)節(jié)可以基于具體導(dǎo)電聚合物或離聚物來(lái)選擇。例如，典型的溶液澆鑄方法采用所關(guān)注聚合物的高沸點(diǎn)溶劑溶液。
[0069]制造導(dǎo)電聚合物的一個(gè)另外的想法可以包括用于分散其他上述成分(如多環(huán)芳香烴105、金屬前體至金屬陽(yáng)離子107和上文對(duì)于電解質(zhì)IlOA所述的活動(dòng)電解質(zhì)成分)的各種混合技術(shù)。這些成分可以分散在聚合物或聚合物前體的溶液或液體中。分散方法可以包括機(jī)械技術(shù)，例如，將要分散的成分與聚合物一起攪拌或機(jī)械球磨。分散方法還可以包括例如將成分接觸聚合物進(jìn)行超聲處理。在各種實(shí)例中，分散方法(例如，超聲)可以隨后緊接聚合物形成方法(例如，旋涂)以避免被分散成分的沉降。
[0070]現(xiàn)參見圖6，此處所述的示例性制造電化學(xué)池的方法可以由如圖8中的裝置800等計(jì)算裝置或如圖7中的制造控制器790等專用控制器來(lái)控制?？刂破餮b置610可以體現(xiàn)為計(jì)算裝置800、制造控制器790或配置為執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)620中存儲(chǔ)的指令以控制方法的執(zhí)行的類似裝置。此處所述的制造電化學(xué)池的方法可以包括如塊622、624、626、628和/或630中的一個(gè)或多個(gè)所示的一個(gè)或多個(gè)操作、運(yùn)行或動(dòng)作。
[0071]某些示例性方法可能以操作622 (“制備包含多環(huán)芳香烴(PAH)的第一導(dǎo)電聚合物用于形成第一電極”)開始。操作622可以例如通過(guò)圖7中的混合器/反應(yīng)器/施涂器機(jī)器792來(lái)執(zhí)行。機(jī)器792可以包括一種或多種混合功能，如機(jī)械攪拌、用于溶解的超聲處理和/或如上所述使導(dǎo)電聚合物104反應(yīng)。機(jī)器792可以包括一種或多種涂布功能，例如，涂布聚合物104和106的溶液形成薄膜等。在操作622中，制造控制器790可以指示機(jī)器792關(guān)于例如隨混合形成導(dǎo)電聚合物104的經(jīng)歷時(shí)間的機(jī)械攪拌或超聲處理的程度的參數(shù)。操作622可以繼續(xù)進(jìn)行，直至可以滿足預(yù)定條件?！邦A(yù)定條件”可以包括:例如，足以使至少一部分聚合物104溶解的混合時(shí)間；對(duì)應(yīng)于至少一部分聚合物104溶解的粘度；對(duì)應(yīng)于至少一部分聚合物104溶解的視覺(jué)或光譜指標(biāo)，如折射率或濁度等。
[0072]在一些實(shí)例中，操作622可以與聚合結(jié)合進(jìn)行。例如，機(jī)器792的一種或多種混合功能可以用于溶解和/或反應(yīng)導(dǎo)電聚合物104或106的單體前體。機(jī)器792可以包括一種或多種涂布功能，例如，使導(dǎo)電聚合物104或106的單體前體接觸第一電極102或第二電極108。而且，可以操作可選的電化學(xué)控制器798使導(dǎo)電聚合物104或106的單體前體在第一電極102或第二電極108處進(jìn)行電化學(xué)聚合。
[0073]操作622之后可以是操作624 ( “使PAH與金屬接觸，將PAH還原成PAH自由基陰離子，將金屬氧化成金屬陽(yáng)離子”)。在操作624中，制造控制器790可以向機(jī)器、即可選地與機(jī)器792 —起運(yùn)行在混合/反應(yīng)器模式的金屬涂布器機(jī)器794指示參數(shù)。操作624中的指令可以是關(guān)于例如隨多環(huán)芳香烴105與金屬反應(yīng)的經(jīng)歷時(shí)間的機(jī)械攪拌或超聲處理的程度。操作624中的指令還可以是關(guān)于例如將多環(huán)芳香烴105和金屬陽(yáng)離子107與導(dǎo)電聚合物104混合的各方面。操作624可以持續(xù)進(jìn)行，直至可以達(dá)到預(yù)定條件，例如，混合已經(jīng)進(jìn)行足夠長(zhǎng)的時(shí)間而使多環(huán)芳香烴105、金屬陽(yáng)離子107和導(dǎo)電聚合物104反應(yīng)并混合。操作624與本文所述的金屬與多環(huán)芳香烴105的反應(yīng)一起進(jìn)行，或者操作624可以與使用電化學(xué)電源798的對(duì)反應(yīng)的電化學(xué)控制一起進(jìn)行。
[0074]類似于操作622，在操作626( “制備用于形成第二電極的第二導(dǎo)電聚合物”)中，制造控制器790可以對(duì)機(jī)器792指示關(guān)于例如隨混合形成導(dǎo)電聚合物106的經(jīng)歷時(shí)間的機(jī)械攪拌或超聲處理的程度的參數(shù)。操作626可以持續(xù)進(jìn)行，直至可以達(dá)到預(yù)定條件，例如，混合已進(jìn)行足夠長(zhǎng)的時(shí)間而溶解聚合物106。
[0075]在各種實(shí)例中，混合聚合物104和106、多環(huán)芳香烴105和金屬陽(yáng)離子107可以包括超聲處理約5分鐘?約12小時(shí)。在一些實(shí)例中，合適的超聲處理時(shí)間為約15分鐘?約8小時(shí)、約30分鐘?約4小時(shí)，或在一些實(shí)例中為約2小時(shí)。合適的混合(包括機(jī)械攪拌或超聲處理)的溫度可以為約0°C?約120°C，或在一些實(shí)例中為約20°C?約100°C、約30°C?約90°C、約40°C?約80°C、約50°C?約70°C，或在一些實(shí)例中為約60°C。
[0076]操作622、624和/或626之后可以是操作628 (“涂布第一和第二導(dǎo)電聚合物層以形成第一和第二電極”)。在操作628中，處理器(例如處理器610)可以控制涂布或成形機(jī)器，如圖7的涂布/成形機(jī)器792。合適的涂布技術(shù)可以包括以下的一種或多種:熔融加工；溶劑蒸發(fā)；減壓溶劑蒸發(fā)；旋涂；浸涂；噴涂；溶劑澆鑄；刮涂；超臨界條件下除去溶劑；由聚合物前體原位聚合；或原位固化或交聯(lián)該聚合物等。在一些實(shí)例中，操作628可以引導(dǎo)機(jī)器792通過(guò)旋涂、浸涂和噴涂等將溶劑混合物涂布在表面上，這取決于機(jī)器792的涂布功能。在其他實(shí)例中，如果聚合物104或106可為液體狀態(tài)，例如，經(jīng)由熔融，或如果聚合物104或106可以單獨(dú)混合或與多環(huán)芳香烴105和/或金屬陽(yáng)離子107 —起混合為固溶體，涂布/成形機(jī)器792可以例如通過(guò)擠出、共擠出或注射成型形成層或物件，這取決于涂布/成形機(jī)器794的擠出或成型功能。
[0077]操作628之后可以是操作630 ( “使電解質(zhì)接觸第一和第二導(dǎo)電聚合物、PAH和金屬”)。在操作630中，處理器(例如處理器610)可以控制圖7的電解質(zhì)施涂器796。合適的電解質(zhì)涂布技術(shù)可以包括，例如，如同圖1A所示的制造電化學(xué)池100A的情況，使聚合物104和106與液體電解質(zhì)IlOA接觸。合適的電解質(zhì)接觸技術(shù)可以包括，例如，如圖1B所示的制造電化學(xué)池100B的情況，共擠出、接觸或依次層疊聚合物104和106以及膜電解質(zhì)110B。操作630可以包括下述的一個(gè)或多個(gè):熔融加工；溶劑蒸發(fā)；減壓溶劑蒸發(fā)；旋涂；浸涂；噴涂；溶劑澆鑄；刮涂；超臨界條件下除去溶劑；由聚合物前體原位聚合；或原位固化或交聯(lián)該聚合物等，這取決于膜電解質(zhì)IlOB的性質(zhì)。
[0078]上述圖6的過(guò)程中包括的操作僅出于說(shuō)明目的。本文所述的制造示例性電化學(xué)池的方法可以用具有更少或補(bǔ)充操作的類似方法實(shí)施。在一些實(shí)例中，操作可以按不同順序進(jìn)行。在一些其他實(shí)例中，各操作可能被取消。在另一些實(shí)例中，各操作可能分成另外的操作，或組合在一起形成更少的操作。盡管作為依次順序的操作進(jìn)行了說(shuō)明，但在某些實(shí)施中，各操作可以按不同順序進(jìn)行，或者在某些情況下，各操作可以基本上同時(shí)進(jìn)行。
[0079]圖7是根據(jù)本文所述的至少一些實(shí)施方式設(shè)置的使用圖6所示的工藝步驟可以用于制造本文所述的示例性介電材料的自動(dòng)化機(jī)器700的框圖。如圖7所示，制造控制器790可以連接到可以用于進(jìn)行圖6所述的步驟的機(jī)器，例如，聚合物混合/反應(yīng)/施加器792、金屬施加器794、電解質(zhì)施加器796和/或可選地電化學(xué)控制器798。制造控制器790可以通過(guò)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)710的遙控器770由人工控制來(lái)運(yùn)行，或者由例如計(jì)算機(jī)程序中可見的機(jī)器執(zhí)行指令來(lái)運(yùn)行。與控制制造介電材料的不同過(guò)程有關(guān)的數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)780上和/或自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)780接收。
[0080]實(shí)施例1至6:以下是使用上面對(duì)于圖6和7所述的機(jī)器和步驟制造電化學(xué)池和相應(yīng)的電池的示例性方法的若干說(shuō)明。下述的示例性方法、材料和量?jī)H出于說(shuō)明目的，不應(yīng)構(gòu)成對(duì)實(shí)施方式的限制。有機(jī)鈉聚合物電化學(xué)池和相應(yīng)的電池可以使用此處記載的原理由各種材料、量、方法制造。
[0081]實(shí)施例1:具有非共價(jià)連接的多環(huán)芳香烴的示例性電化學(xué)池100A的制備
[0082]可以通過(guò)按100毫升無(wú)水四氫呋喃(THF)中0.005mol苯胺重復(fù)單元的濃度溶解在THF中來(lái)形成聚苯胺溶液。聚苯胺-THF溶液可以與含有約0.005mol以上的萘鈉的無(wú)水THF溶液合并。合并的混合物聚苯胺-萘鈉-THF溶液可以超聲處理約20分鐘以幫助混合。經(jīng)超聲處理的聚苯胺-萘鈉-THF溶液可以通過(guò)在約30°C和無(wú)水、大氣壓力下在第一電極102 (例如，金屬箔)上旋涂而形成薄層。可以將薄層在約150°C烘烤I分鐘以蒸發(fā)掉THF從而制得萘鈉摻雜的聚苯胺作為第一導(dǎo)電聚合物104的薄膜。另外，可以制備作為第二導(dǎo)電聚合物106的聚對(duì)苯撐乙烯撐的溶液，通過(guò)在約30°C和無(wú)水、大氣壓力下在第二電極108(例如，金屬箔)上旋涂而形成薄層，烘烤以蒸發(fā)掉THF從而制得薄膜狀的第二導(dǎo)電聚合物106。第一導(dǎo)電聚合物104和第二導(dǎo)電聚合物106可以在第一電極102和第二電極108處制備為薄膜。接著，可以如圖1A所示使第一電極和第一導(dǎo)電聚合物102/104接觸第二電極和第二聚合物106/108?？梢蕴砑与娊赓|(zhì)成分，例如，聚環(huán)氧乙烷和高氯酸鈉，并使其滲入導(dǎo)電聚合物層。結(jié)果可為如圖1A所示形成的示例性電化學(xué)池100A。
[0083]實(shí)施例2:具有非共價(jià)連接的多環(huán)芳香烴的示例性電化學(xué)池100B的制備
[0084]可以如前述實(shí)施例的程序中所述在第一電極102和第二電極108處制備作為薄膜的第一導(dǎo)電聚合物104和第二導(dǎo)電聚合物106。接著，可以如圖1B所示使第一電極和第一導(dǎo)電聚合物102/104以及第二電極和第二聚合物106/108接觸離聚物膜IlOB的任一側(cè)。結(jié)果可為如圖1B所示形成的示例性電化學(xué)池100B?？梢蕴砑恿硗獾碾娊赓|(zhì)成分，例如，聚環(huán)氧乙烷和高氯酸鈉，并使其滲入導(dǎo)電聚合物層。
[0085]實(shí)施例3:具有共價(jià)連接的多環(huán)芳香烴的示例性電化學(xué)池100A的制備
[0086]在前述實(shí)施例中，多環(huán)芳香烴自由基陰離子105可以與第一導(dǎo)電聚合物104、即聚苯胺處于非共價(jià)接觸。在本實(shí)施例中，萘可以首先共價(jià)連接到聚苯胺的氮上?？梢酝ㄟ^(guò)按約100毫升無(wú)水THF中約0.005mol苯胺重復(fù)單元的濃度溶解在無(wú)水四氫呋喃(THF)中來(lái)形成聚苯胺溶液。聚苯胺-THF溶液可以與含有約0.005mol的溴萘的無(wú)水THF溶液合并，并超聲處理約20分鐘以幫助混合。然后可以對(duì)所得N-萘基聚苯胺的THF溶液在約0.005摩爾鈉金屬上進(jìn)行攪拌和超聲處理，直至鈉金屬溶解，形成N-萘基的自由基陰離子?？梢酝ㄟ^(guò)在約30°C和無(wú)水、大氣壓力下在第一電極102 (例如，金屬箔)上旋涂而形成薄層?？梢詫⒈釉诩s150°C烘烤約I分鐘以蒸發(fā)掉THF從而制得N-萘鈉摻雜的聚苯胺作為第一導(dǎo)電聚合物104的薄膜。另外，可以制備作為第二導(dǎo)電聚合物106的聚對(duì)苯撐乙烯撐的溶液，通過(guò)在約30°C和無(wú)水、大氣壓力下在第二電極108(例如，金屬箔)上旋涂而形成薄層，烘烤以蒸發(fā)掉THF從而制得作為薄膜的第二導(dǎo)電聚合物106。第一導(dǎo)電聚合物104和第二導(dǎo)電聚合物106可以在第一電極102和第二電極108處制備為薄膜。接著，可以如圖1A所不使第一電極和第一導(dǎo)電聚合物102/104接觸第二電極和第二聚合物106/108?？梢蕴砑与娊赓|(zhì)成分，例如，聚環(huán)氧乙烷和高氯酸鈉，并使其滲入導(dǎo)電聚合物層。本示例性程序可以制得如圖1A所示的電化學(xué)池100A，其中多環(huán)芳香烴自由基陰離子105可以共價(jià)連接到第一聚合物104。
[0087]實(shí)施例4:具有共價(jià)連接的多環(huán)芳香烴的示例性電化學(xué)池100B的制備
[0088]可以如前述實(shí)施例的程序中所述在第一電極102和第二電極108處制備作為薄膜的第一導(dǎo)電聚合物104和第二導(dǎo)電聚合物106。接著，可以如圖1B所示使第一電極和第一導(dǎo)電聚合物102/104以及第二電極和第二聚合物106/108接觸離聚物膜IlOB的任一側(cè)。結(jié)果可為如圖1B所示形成的示例性電化學(xué)池100B。可以添加另外的電解質(zhì)成分，例如，聚環(huán)氧乙烷和高氯酸鈉，并使其滲入導(dǎo)電聚合物層。
[0089]實(shí)施例5:具有非共價(jià)連接的多環(huán)芳香烴的示例性電池200A的制備
[0090]可以在實(shí)施例1中如上所述構(gòu)建兩個(gè)示例性電化學(xué)池100A?？梢詫蓚€(gè)示例性電化學(xué)池如圖2A所示串聯(lián)連接，產(chǎn)生示例性電池200A。由于電化學(xué)池可以如實(shí)施例1中構(gòu)建，所以多環(huán)芳香烴(此處為萘或萘鈉)可以與第一導(dǎo)電聚合物(此處為聚苯胺)處于非共價(jià)接觸。
[0091]實(shí)施例6:具有共價(jià)連接的多環(huán)芳香烴的示例性電池200B的制備
[0092]可以在實(shí)施例4中如上所述構(gòu)建兩個(gè)示例性電化學(xué)池100B?？梢詫蓚€(gè)示例性電化學(xué)池如圖2A所示串聯(lián)連接，產(chǎn)生示例性電池200B。由于電化學(xué)池可以如實(shí)施例4中構(gòu)建，所以多環(huán)芳香烴(此處為萘或萘鈉)可以為共價(jià)連接到第一導(dǎo)電聚合物(此處為聚苯胺)的基團(tuán)。
[0093]實(shí)施例7?13:以下是制造可以共價(jià)地取代有多環(huán)芳香烴的示例性第一導(dǎo)電聚合物104的示例性方法的若干說(shuō)明。還包括使聚合物反應(yīng)以將多環(huán)芳香烴還原成多環(huán)芳香烴自由基陰離子105并將相應(yīng)金屬氧化成金屬陽(yáng)離子107的步驟，全部根據(jù)此處討論的至少一部分實(shí)施方式設(shè)置。
[0094]實(shí)施例7:具有共價(jià)的多環(huán)芳香烴取代基的區(qū)域無(wú)規(guī)聚呋喃導(dǎo)電聚合物的合成
[0095]參見圖4D中的反應(yīng)式420。可以制備含有約0.01摩爾1-溴萘和約0.01摩爾呋喃-3-硼酸頻那醇酯的100毫升THF無(wú)水溶液?？梢蕴砑蛹s0.01摩爾碳酸鉀和約0.0003摩爾四(三苯基膦)鈀催化劑，可以將所得混合物在惰性氣氛下攪拌回流約12小時(shí)。然后可將混合物冷卻，用稀檸檬酸水溶液洗滌，除去溶劑?？蓪⑺霉腆w3-萘-1-基-呋喃溶于約25毫升的干燥乙腈(其中以高氯酸四丁基銨電解質(zhì)計(jì)可為約0.1M)?？梢约尤脒m宜的電極并可以運(yùn)行循環(huán)伏安法來(lái)在約I?2伏的范圍內(nèi)確定適合的電聚合電位。然后可以對(duì)溶液施加所確定的電位，直至經(jīng)過(guò)約0.01摩爾的電荷?？梢詫⑺镁酆衔锬年?yáng)極取出并直接使用。作為另外的選擇，該膜可以在索氏提取裝置(Soxhlet apparatus)中用回流THF提取。該THF溶液含有區(qū)域無(wú)規(guī)地取代有1-萘基的聚呋喃，可以用于旋涂、浸涂等。區(qū)域無(wú)規(guī)地取代有1-萘基的聚呋喃溶液還可以與約0.01摩爾金屬鈉一起攪拌并超聲處理，直至鈉至少部分溶解。結(jié)果可以包含區(qū)域無(wú)規(guī)地取代有1-萘基的聚呋喃的聚自由基陰離子。
[0096]實(shí)施例8:具有共價(jià)的多環(huán)芳香烴取代基的區(qū)域無(wú)規(guī)聚噻吩導(dǎo)電聚合物的合成
[0097]參見圖4D中的反應(yīng)式422?？梢灾苽浜屑s0.01摩爾2_溴萘和約0.01摩爾噻吩-3-硼酸頻那醇酯的100毫升THF無(wú)水溶液?？梢蕴砑蛹s0.01摩爾碳酸鉀和約0.0003摩爾四(三苯基膦)鈀催化劑，可以將所得混合物在惰性氣氛下攪拌回流約12小時(shí)。然后可將混合物冷卻，用稀檸檬酸水溶液洗滌，除去溶劑?？蓪⑺霉腆w3-萘-2-基-噻吩溶于約25毫升的干燥乙腈(其中以高氯酸四丁基銨電解質(zhì)計(jì)可為約0.1M)?？梢约尤脒m宜的電極并可以運(yùn)行循環(huán)伏安法來(lái)在約I?2伏的范圍內(nèi)確定適合的電聚合電位。然后可以對(duì)溶液施加所確定的電位，直至經(jīng)過(guò)約0.01摩爾的電荷?？梢詫⑺镁酆衔锬年?yáng)極取出并直接使用。作為另外的選擇，該膜可以在索氏提取裝置中用回流THF提取。該THF溶液含有區(qū)域無(wú)規(guī)地取代有2-萘基的聚噻吩，可以用于旋涂、浸涂等。含有區(qū)域無(wú)規(guī)地取代有
2-萘基的聚噻吩的THF溶液還可以與約0.01摩爾金屬鈉一起攪拌并超聲處理，直至鈉至少部分溶解。結(jié)果可以包含區(qū)域無(wú)規(guī)地取代有2-萘基的聚噻吩的聚自由基陰離子。
[0098]實(shí)施例9:具有C鍵合共價(jià)的多環(huán)芳香烴取代基的區(qū)域無(wú)規(guī)聚吡咯導(dǎo)電聚合物的合成
[0099]參見圖4D中的反應(yīng)式424。可以制備含有約0.01摩爾1_溴蒽和0.01摩爾1_(三異丙基甲硅烷基)-1H-吡咯-3-硼酸的100毫升THF無(wú)水溶液。可以添加約0.01摩爾碳酸鉀和約0.0003摩爾四(三苯基膦)鈀催化劑，可以將所得混合物在惰性氣氛下攪拌回流約12小時(shí)。然后可將混合物冷卻，用稀檸檬酸水溶液洗滌，除去溶劑?？蓪⑺霉腆wN-三異丙基甲硅烷基-3-蒽-1-基-吡咯溶于無(wú)水THF，在冰浴中冷卻，并可添加約0.015摩爾BF3-醚合物(etherate)?？梢詳嚢杌旌衔锊⑹蛊渖潦覝兀梢酝ㄟ^(guò)氣相色譜質(zhì)譜監(jiān)控N-三異丙基甲硅烷基-3-蒽-1-基-吡咯向3-蒽-1-基-吡咯的轉(zhuǎn)化。當(dāng)反應(yīng)完成時(shí)，可以將混合物用水或堿性緩沖液洗滌，可以分離有機(jī)層、干燥、真空蒸發(fā)掉溶劑。可將所得固體3-蒽-1-基-吡咯溶于約25毫升的干燥乙腈(其中以高氯酸四丁基銨電解質(zhì)計(jì)可為約
0.1M)。可以加入適宜的電極并可以運(yùn)行循環(huán)伏安來(lái)在約I?2伏的范圍內(nèi)確定適合的電聚合電位。然后可以對(duì)溶液施加確定的電位，直至經(jīng)過(guò)約0.01摩爾電荷。可以將所得聚合物膜從陽(yáng)極取出并直接使用。作為另外的選擇，該膜可以在索氏提取裝置中用回流THF提取。該THF溶液含有區(qū)域無(wú)規(guī)地C取代有1-蒽基的聚吡咯，可以用于旋涂、浸涂等。含有區(qū)域無(wú)規(guī)地C取代有1-蒽基的聚吡咯的THF溶液還可以與約0.01摩爾金屬鈉一起攪拌并超聲處理，直至鈉至少部分溶解。結(jié)果可以包含區(qū)域無(wú)規(guī)地取代有1-蒽基的聚吡咯的聚自由基陰離子。
[0100]實(shí)施例10:具有共價(jià)的多環(huán)芳香烴取代基的區(qū)域規(guī)則聚噻吩導(dǎo)電聚合物的合成
[0101]參見圖4D中的反應(yīng)式428?？蓪⒃趯?shí)施例8中如上所述制備的約0.01摩爾的
3-萘-2-基-噻吩在約100毫升無(wú)水THF中與約0.022摩爾N-溴代琥珀酰亞胺一起攪拌?？蓪⒒旌衔镉米贤獍l(fā)光石英管燈照射，可以通過(guò)氣相色譜質(zhì)譜監(jiān)控3-萘-2-基-噻吩向3-萘-2-基-2，5-二溴噻吩的轉(zhuǎn)化。當(dāng)反應(yīng)完成時(shí)，可以將混合物用水或堿性緩沖液洗滌，可以分離有機(jī)層、干燥、真空蒸發(fā)掉溶劑。在下一步驟中，可將約0.01摩爾3-萘-2-基-2，5- 二溴噻吩溶于約100毫升無(wú)水THF，在冰浴中冷卻，可以添加過(guò)量的活化“Rieke”鋅粉末，攪拌并使其升至室溫。所得有機(jī)金屬異構(gòu)體的混合物可以不經(jīng)進(jìn)一步分離而與催化劑量(即約0.0002摩爾)的1，2- 二( 二苯基膦)乙烷氯化鎳(II)合并?？梢詫⒒旌衔锛訜峄亓鞑⑹蛊浞磻?yīng)12小時(shí)。然后可以將混合物冷卻，用稀檸檬酸水溶液洗滌，將有機(jī)層干燥，除去溶劑而剩下殘余物?？梢詫堄辔镌谒魇咸崛⊙b置中用回流THF提取。該THF溶液含有聚(3-萘-2-基噻吩)，可以用于旋涂、浸涂等。含有聚(3-萘-2-基噻吩)的THF溶液也可以與約0.0l摩爾金屬鈉一起攪拌并超聲處理，直至鈉至少部分溶解。結(jié)果可以包含聚(3-萘-2-基噻吩)的聚自由基陰離子。
[0102]實(shí)施例11:由具有N鍵合的多環(huán)芳香烴取代基的單體合成聚吡咯導(dǎo)電聚合物
[0103]參見圖4E中的反應(yīng)式430?？梢詫⒓s0.01摩爾吡咯、0.011摩爾2_溴蒽和約
0.001摩爾1，8_ 二(二甲基氨基)萘溶于約100毫升THF，并加熱回流。可以通過(guò)氣相色譜質(zhì)譜監(jiān)控吡咯向N-蒽-2-基-吡咯的轉(zhuǎn)化。當(dāng)反應(yīng)完成時(shí)，可將混合物用pH7水性緩沖液洗滌，可以分離有機(jī)層并干燥。可以將固體殘余物用硅膠柱純化從而得到N-蒽-2-基-吡咯。經(jīng)純化的N-蒽-2-基-吡咯可以溶于約25毫升干燥乙腈(其中以高氯酸四丁基銨電解質(zhì)計(jì)可為約0.1M)。可以加入適宜的電極并可以運(yùn)行循環(huán)伏安法來(lái)在約I?2伏的范圍內(nèi)確定適合的電聚合電位。然后可以對(duì)溶液施加所確定的電位，直至經(jīng)過(guò)約0.01摩爾的電荷?？梢詫⑺镁酆衔锬年?yáng)極取出并直接使用。作為另外的選擇，該膜可以在索氏提取裝置中用回流THF提取。該THF溶液含有聚((N-蒽-2-基)-吡咯)，可以用于旋涂、浸涂等。含有聚((N-蒽-2-基)-吡咯)的THF溶液還可以與約0.01摩爾金屬鈉一起攪拌并超聲處理，直至鈉至少部分溶解。結(jié)果可以包含聚((N-蒽-2-基)-吡咯)的聚自由基陰離子。
[0104]實(shí)施例12:通過(guò)芳基化聚苯胺合成具有N鍵合的多環(huán)芳香烴取代基的聚苯胺導(dǎo)電聚合物
[0105]參見圖4E中的反應(yīng)式432?？梢酝ㄟ^(guò)按約50毫升無(wú)水THF中約0.005mol苯胺重復(fù)單元的濃度溶解在無(wú)水四氫呋喃(THF)中來(lái)形成聚苯胺溶液。聚苯胺-THF溶液可以與含有約0.005mol的9-溴蒽的約50毫升無(wú)水THF溶液合并，并超聲處理約20分鐘以幫助反應(yīng)。該THF溶液含有聚((N-蒽-9-基)-苯胺)，其可以用于旋涂、浸涂等。含有聚((N-蒽-9-基)_苯胺)的THF溶液還可以與約0.01摩爾金屬鈉一起攪拌并超聲處理，直至鈉至少部分溶解。結(jié)果可以包含聚((N-蒽-9-基)-苯胺)的聚自由基陰離子。
[0106]實(shí)施例13:具有共價(jià)多環(huán)芳香烴取代基的區(qū)域規(guī)則聚噻吩乙烯撐的合成
[0107]參見圖4E中的反應(yīng)式434?？稍诩s10毫升無(wú)水THF制備0.01摩爾的3-萘-2-基-2，5- 二溴噻吩(如實(shí)施例10所述制得)的溶液，并在惰性氣氛下使用干冰/丙酮浴冷卻?？梢约尤胩幱诩和橹械募s0.021摩爾正丁基鋰，并可將混合物攪拌約30分鐘。接著，可以添加約0.021摩爾的1-甲?；哙ぃ捎眉s12小時(shí)對(duì)混合物進(jìn)行攪拌并使其升至室溫。反應(yīng)混合物可以用氯化銨水溶液洗滌，可將有機(jī)層干燥并蒸發(fā)而形成殘余物。殘余物可以用硅膠色譜純化從而得到3-(萘-2-基)噻吩-2，5- 二甲醛。
[0108]可以在惰性氣氛下將約0.022摩爾的氫化鋰鋁在約50毫升無(wú)水THF中攪拌從而制得漿液，并在冰浴中冷卻。可以將約0.01摩爾的3-(萘-2-基)-2，5- 二甲酰基噻吩溶于約10毫升的無(wú)水THF并在攪拌下添加到該漿液中。對(duì)反應(yīng)進(jìn)行攪拌并使其升至室溫，然后回流約2小時(shí)?？梢詫⒎磻?yīng)混合物冷卻，小心地用約50毫升水淬滅，并用約0.1M氫氧化鈉洗滌?？梢詫⒂袡C(jī)層干燥，并除去溶劑而留下殘余物?？梢詫堄辔镉霉枘z色譜純化從而得到(3_(萘-2-基)噻吩-2，5-二基)二甲醇。
[0109]可以將約0.01摩爾的(3-(萘-2-基)噻吩-2，5-二基)二甲醇在惰性氣氛下攪拌下溶于無(wú)水THF，并在冰浴中冷卻。可以添加約0.024摩爾的亞硫酰氯的甲苯溶液，可對(duì)反應(yīng)進(jìn)行攪拌并使其升至室溫。在約2小時(shí)后，可以通過(guò)添加約100毫升的半飽和碳酸鈉溶液來(lái)小心地淬滅反應(yīng)?？梢杂盟礈旆磻?yīng)混合物，將有機(jī)層干燥，除去溶劑而形成殘余物。殘余物可以用硅膠色譜純化從而得到2，5-二(氯甲基)-3-(萘-2-基)噻吩。
[0110]可在攪拌下將約0.01摩爾的2，5-二(氯甲基)-3-(萘-2-基)噻吩溶于約10毫升乙醇?？梢约尤爰s0.031摩爾的二乙基二硫代氨基甲酸鈉三水合物，反應(yīng)在環(huán)境溫度下攪拌2小時(shí)。反應(yīng)混合物可以用乙醚提取，將合并的醚提取物干燥并蒸發(fā)從而形成殘余物。殘余物可以用硅膠色譜純化從而得到3-(萘-2-基)噻吩-2，5- 二基二亞甲基N，N- 二乙基二硫代氨基甲酸酯。
[0111]可以在惰性氣氛下在約50毫升無(wú)水THF中制備約0.01摩爾干燥3_(萘_2_基)噻吩-2，5- 二基二亞甲基N，N- 二乙基二硫代氨基甲酸酯，并在干冰/丙酮浴中冷卻?？梢约尤攵惐０蜂?約0.022摩爾，作為2M的THF/正己烷溶液)，反應(yīng)可以用約2小時(shí)進(jìn)行攪拌并使其升至約(TC?？梢跃徛尤爰s25毫升乙醇以淬滅反應(yīng)?？梢詫⑺没旌衔锏谷氡?，水層可以用稀鹽酸中和。所得混合物可以用氯仿提取。合并的氯仿部分可以合并并減壓蒸發(fā)從而留下殘余物?？蓪堄辔锶苡赥HF并添加冷甲醇而沉淀。可以將沉淀的未結(jié)合的N，N- 二乙基二硫代氨基甲酸酯取代聚合物(參見圖4E中的反應(yīng)式434)干燥并保留用于下一步驟。
[0112]可以將來(lái)自前一步驟的約I毫克的未結(jié)合的N，N-二乙基二硫代氨基甲酸酯取代的聚合物(也可參見圖4E中的反應(yīng)式434)溶于約50毫升的二氯苯，可以在攪拌下回流約3小時(shí)?？梢詫⒃摲磻?yīng)混合物冷卻至室溫，并可以蒸發(fā)掉一定量的二氯苯直至可以形成漿液。漿液可以與己烷合并而沉淀出聚合物?？梢詫⒊恋砀稍飶亩玫骄?(3-(萘-2-基)噻吩乙烯撐)。
[0113]可以將聚((3-(萘-2-基)噻吩乙烯撐)溶于THF或其他溶劑中，可以用于旋涂、浸涂等。聚((3-(萘-2-基)噻吩乙烯撐)溶液還可與約0.01摩爾金屬鈉一起攪拌并超聲處理，直至鈉至少部分溶解。結(jié)果可以包含聚((3-(萘-2-基)噻吩乙烯撐)的聚自由基陰離子。
[0114]圖8描繪了根據(jù)本文所述的至少一些實(shí)施方式設(shè)置的可以用于控制制造示例性電化學(xué)池的圖7的自動(dòng)化機(jī)器700或類似制造設(shè)備的通用計(jì)算裝置。在基本配置802中，計(jì)算裝置800通?？梢园粋€(gè)或多個(gè)處理器804和系統(tǒng)內(nèi)存806。內(nèi)存總線808可以用于控制處理器804與系統(tǒng)內(nèi)存806之間的通訊。
[0115]取決于所希望的配置，處理器804可以為任何類型，包括但不限于微處理器(μ P)、微控制器(μ C)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或其任意組合。處理器804可以包括一級(jí)或多級(jí)緩存，如某級(jí)緩存812、處理器核心814和寄存器816。示例性處理器核心814可以包括算術(shù)邏輯單元(ALU)、浮點(diǎn)單元(FPU)、數(shù)字信號(hào)處理核心(DSP Core)或其組合。示例性內(nèi)存控制器818也可以與處理器804 —起使用，或在某些實(shí)施方式中，內(nèi)存控制器815可以為處理器804的內(nèi)部部件。
[0116]取決于所希望的配置，系統(tǒng)內(nèi)存806可以為任何類型，包括但不限于易失性存儲(chǔ)器(如RAM)、非易失性存儲(chǔ)器(如ROM、閃存等)或其任意組合。系統(tǒng)內(nèi)存806可以包括操作系統(tǒng)820、一個(gè)或多個(gè)制造控制應(yīng)用程序822和程序數(shù)據(jù)824。制造控制應(yīng)用程序822可以包括控制模塊826，其可設(shè)置為控制圖7的自動(dòng)化機(jī)器700以及如上所述的任何其他工藝、方法和功能。程序數(shù)據(jù)824可以包括用于控制自動(dòng)化機(jī)器700的各方面的材料數(shù)據(jù)828等。這種所述的基本配置802在圖8中由內(nèi)虛線中的那些部件所示。
[0117]計(jì)算裝置800可以具有其他特征或功能，以及有利于基本配置802與任何所需裝置和接口之間的通訊的其他接口。例如，總線/接口控制器830可以用于促進(jìn)基本配置802與一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置832之間經(jīng)由存儲(chǔ)接口總線834進(jìn)行的通訊。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置832可以是可移動(dòng)存儲(chǔ)裝置836、不可移動(dòng)存儲(chǔ)裝置838或其組合?？梢苿?dòng)存儲(chǔ)和不可移動(dòng)存儲(chǔ)裝置的實(shí)例可以包括例如如軟盤驅(qū)動(dòng)器和硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)等磁盤裝置、如壓縮光盤(CD)驅(qū)動(dòng)器或數(shù)字通用光盤(DVD)驅(qū)動(dòng)器等光盤驅(qū)動(dòng)器，固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)和磁帶驅(qū)動(dòng)器。示例性計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括在任何信息存儲(chǔ)用方法或技術(shù)中實(shí)施的易失性和非易失性、可移動(dòng)和不可移動(dòng)介質(zhì)，如計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)。
[0118]計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)的實(shí)例可為系統(tǒng)內(nèi)存806、可移動(dòng)存儲(chǔ)裝置836和不可移動(dòng)存儲(chǔ)裝置838。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括但不限于RAM、ROM、EEPR0M、閃存或其他內(nèi)存技術(shù)、CD-ROM、數(shù)字通用光盤(DVD)或其他光存儲(chǔ)、磁帶盒、磁帶、磁盤存儲(chǔ)或其他磁性存儲(chǔ)裝置或可以用于存儲(chǔ)所需信息并可以由計(jì)算裝置800存取的任何其他介質(zhì)。任何這樣的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)均可以為計(jì)算裝置800的一部分。
[0119]計(jì)算裝置800還可以包括用于通過(guò)總線/接口控制器830促進(jìn)各種接口裝置(例如，輸出裝置842、外部接口 844和通訊裝置866到基本配置802的通訊的接口總線840。示例性輸出裝置842包括圖像處理單元848和聲音處理單元850，其可以配置為經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)A/V端口 825與各種外部裝置(如顯示器或揚(yáng)聲器)通訊。示例性外部接口 544包括串行接口控制器854或并行接口控制器856，其可以配置為經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)I/O端口 858與如輸入裝置(例如，鍵盤、鼠標(biāo)、筆、語(yǔ)音輸入裝置、觸摸輸入裝置等)或其他外部裝置(例如，打印機(jī)、掃描儀等)等外部裝置通訊。示例性通訊裝置866可以包括網(wǎng)絡(luò)控制器860，其可以設(shè)置為經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)通訊端口 864促進(jìn)在網(wǎng)絡(luò)通訊上與一個(gè)或多個(gè)其他計(jì)算裝置862的通訊。
[0120]網(wǎng)絡(luò)通訊連接可以是通訊介質(zhì)的一個(gè)實(shí)例。通訊介質(zhì)可以通常體現(xiàn)為調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)中的計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或其他數(shù)據(jù)，如載波或其他傳輸機(jī)制，可以包括任何信息傳遞介質(zhì)?！罢{(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)”可以是有一個(gè)或多個(gè)其特征以編碼信號(hào)中的信息的方式設(shè)置或改變的信號(hào)。例如，但不限于此，通訊介質(zhì)可以包括如有線網(wǎng)絡(luò)或者直連連接等有線介質(zhì)和如聲波、射頻(RF)、微波、紅外(IR)和其他無(wú)線介質(zhì)等無(wú)線介質(zhì)。此處使用的術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括存儲(chǔ)介質(zhì)和通訊介質(zhì)。
[0121]計(jì)算裝置800可以作為物理服務(wù)器、虛擬服務(wù)器、計(jì)算云或包括任何上述功能的混合裝置的一部分來(lái)實(shí)施。計(jì)算裝置800還可以作為包括膝上型計(jì)算機(jī)或非膝上型計(jì)算機(jī)配置在內(nèi)的個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)施。另外，計(jì)算裝置800可以作為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或通用或?qū)Ｓ梅?wù)器的一部分實(shí)施。
[0122]包括計(jì)算裝置800的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可以包括服務(wù)器、客戶端、交換機(jī)、路由、調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商和任何適合的通訊介質(zhì)(例如，有線或無(wú)線通訊)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。根據(jù)實(shí)施方式的系統(tǒng)可以具有靜態(tài)或動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)可以包括如企業(yè)網(wǎng)絡(luò)(例如，LAN、WAN或WLAN)等安全網(wǎng)絡(luò)、如無(wú)線開放網(wǎng)絡(luò)(例如，IEEE802.11無(wú)線網(wǎng)絡(luò))等不安全網(wǎng)絡(luò)或萬(wàn)維網(wǎng)(例如，因特網(wǎng))。網(wǎng)絡(luò)還可以包括多個(gè)可以適配為一起工作的不同網(wǎng)絡(luò)。這樣的網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行配置以提供此處所述的節(jié)點(diǎn)之間的通訊。例如，但不限于此，這些網(wǎng)絡(luò)可以包括無(wú)線介質(zhì)，如聲波、RF、紅外和其他無(wú)線介質(zhì)。另外，網(wǎng)絡(luò)可以為同一網(wǎng)絡(luò)或另外的網(wǎng)絡(luò)的一部分。
[0123]圖9描繪了根據(jù)本文所述的至少一些實(shí)施方式設(shè)置的可以用于控制制造示例性電化學(xué)池的圖7的自動(dòng)化機(jī)器或類似制造設(shè)備的示例性計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的框圖。在一些實(shí)例中，如圖9所示，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品900可以包括信號(hào)承載介質(zhì)902，信號(hào)承載介質(zhì)902還可以包括機(jī)器可讀指令904，其在由例如處理器執(zhí)行時(shí)可以提供上文對(duì)于圖6?圖8所述的功能。例如，參見處理器790，圖9所示的一個(gè)或多個(gè)任務(wù)可以由介質(zhì)902響應(yīng)于傳送至處理器790的指令904而承擔(dān)，從而執(zhí)行與制造本文所述的示例性電化學(xué)池有關(guān)的動(dòng)作。那些指令中的一部分可以包括例如用于由第一和第二導(dǎo)電聚合物(其中第一導(dǎo)電聚合物可以包含或接觸多環(huán)芳香烴)形成第一和第二電極的一個(gè)或多個(gè)指令。還可以包括用于使金屬接觸多環(huán)芳香烴的一個(gè)或多個(gè)指令。還可以包括用于使電解質(zhì)接觸第一和第二導(dǎo)電聚合物、第一和第二電極、多環(huán)芳香烴和/或多環(huán)芳香烴自由基陰離子以及金屬和/或金屬陽(yáng)離子的一個(gè)或多個(gè)指令。還可以包括用于將多環(huán)芳香烴還原成多環(huán)芳香烴自由基陰離子和/或?qū)⒔饘傺趸山饘訇?yáng)離子的一個(gè)或多個(gè)指令。
[0124]在某些實(shí)施中，圖9所示的信號(hào)承載介質(zhì)902可以涵蓋計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)906，例如但不限于硬盤驅(qū)動(dòng)器、壓縮光盤(⑶)、數(shù)字通訊光盤(DVD)、數(shù)字磁帶、存儲(chǔ)器等。在某些實(shí)施中，信號(hào)承載介質(zhì)902可以涵蓋可記錄介質(zhì)908，例如但不限于存儲(chǔ)器、讀/寫(R/W)⑶、R/W DVD等。在某些實(shí)施中，信號(hào)承載介質(zhì)902可以涵蓋通訊介質(zhì)910，例如但不限于數(shù)字和/或模擬通訊介質(zhì)(例如，光纖、波導(dǎo)、有線通訊連接、無(wú)線通訊連接等)。例如，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品900可以由RF信號(hào)承載介質(zhì)902傳送至處理器904，其中信號(hào)承載介質(zhì)902可以由無(wú)線通訊介質(zhì)910 (例如，符合IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線通訊介質(zhì))傳送到處理器904。盡管實(shí)施方式將以結(jié)合個(gè)人計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)上運(yùn)行的應(yīng)用程序執(zhí)行的程序模塊的廣義語(yǔ)境描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到這些方面也可以結(jié)合其他程序模塊實(shí)施。
[0125]通常，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)嵤┨囟ǔ橄髷?shù)據(jù)類型的例程、程序、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和其他類型結(jié)構(gòu)。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，實(shí)施方式可以以其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置(包括手持裝置、多處理器系統(tǒng)、微處理器類或可編程消費(fèi)電子設(shè)備、迷你計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)和相當(dāng)?shù)挠?jì)算裝置)實(shí)施。實(shí)施方式也可以在其中任務(wù)可以由通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)連接的遠(yuǎn)程處理裝置執(zhí)行的分布式計(jì)算環(huán)境中實(shí)施。在分布式計(jì)算環(huán)境中，程序模塊可以位于本地或遠(yuǎn)程存儲(chǔ)裝置中。
[0126]實(shí)施方式可以作為計(jì)算機(jī)執(zhí)行過(guò)程(方法)、計(jì)算系統(tǒng)或作為制造商的物品(如計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì))實(shí)施。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可讀并且編碼包括使計(jì)算機(jī)或計(jì)算系統(tǒng)執(zhí)行示例性過(guò)程的指令的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可以例如經(jīng)由易失性計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器、非易失性存儲(chǔ)器、硬盤驅(qū)動(dòng)器、閃存盤、軟盤或壓縮光盤和相當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)中的一種或多種實(shí)施。
[0127]整個(gè)本說(shuō)明書中，術(shù)語(yǔ)“平臺(tái)”可以是用于提供配置環(huán)境的軟件和硬件組件的組合，其可以有利于將軟件/硬件產(chǎn)品和服務(wù)配置用于各種目的。平臺(tái)的實(shí)例包括但不限于在多個(gè)服務(wù)器上執(zhí)行的主機(jī)服務(wù)、在單個(gè)計(jì)算裝置上執(zhí)行的應(yīng)用程序和相當(dāng)?shù)南到y(tǒng)。術(shù)語(yǔ)“服務(wù)器”一般指通常在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件程序的計(jì)算裝置。不過(guò)，服務(wù)器也可以作為被視作網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器的在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算裝置上執(zhí)行的虛擬服務(wù)器(軟件程序)實(shí)施。關(guān)于這些技術(shù)的更多細(xì)節(jié)和示例性操作在下文提供。
[0128]在各種實(shí)例中，示例性電化學(xué)池可以包括下述中的一種或多種。電化學(xué)池可以包含第一電極，其可以包含第一導(dǎo)電聚合物。電化學(xué)池還可以包含適合于接觸第一導(dǎo)電聚合物的至少一種多環(huán)芳香烴自由基陰離子。電化學(xué)池也可以包含第二電極，其可包含第二導(dǎo)電聚合物。電化學(xué)池還可以包含陽(yáng)離子。電化學(xué)池也可以包含適合于導(dǎo)電性連接第一和第二導(dǎo)電聚合物、多環(huán)芳香烴自由基陰離子的陽(yáng)離子的電解質(zhì)。
[0129]在各種實(shí)例中，電池可以包含一個(gè)或多個(gè)示例性電化學(xué)池。在各種實(shí)例中，示例性電池中的各示例性電化學(xué)池可以包括下述中的一種或多種。例如，電池可以包含第一電極，其可以包含第一導(dǎo)電聚合物。電池也可以包含接觸第一導(dǎo)電聚合物的至少一種多環(huán)芳香烴自由基陰離子。電池還可以包含第二電極，其可以包含第二導(dǎo)電聚合物。電池也可以包含陽(yáng)離子。電池還可以包含導(dǎo)電性連接第一和第二導(dǎo)電聚合物、多環(huán)芳香烴自由基陰離子和陽(yáng)離子的電解質(zhì)。
[0130]在各種實(shí)例中，至少兩個(gè)示例性電化學(xué)池(例如，示例性電池中的電化學(xué)池)可以以并聯(lián)方式電連接。在各種實(shí)例中，至少兩個(gè)示例性電化學(xué)池(例如,示例性電池中的電化學(xué)池)可以以串聯(lián)方式電連接。
[0131]在示例性電化學(xué)池的各種實(shí)例中，陽(yáng)離子可以是堿金屬陽(yáng)離子、堿土金屬陽(yáng)離子或其混合物。在一些實(shí)例中，陽(yáng)離子可以是Na+。
[0132]在示例性電化學(xué)池的各種實(shí)例中，第一導(dǎo)電聚合物可以是均聚物、嵌段共聚物、無(wú)規(guī)共聚物或接枝共聚物。在一些實(shí)例中，第一導(dǎo)電聚合物可以包括聚乙炔、聚芳撐、聚雜芳撐、聚乙烯基芳撐、聚乙烯基雜芳撐、聚芳撐乙烯撐、聚雜芳撐乙烯撐、聚芳撐乙炔撐、聚雜芳撐乙炔撐或其組合。在一些實(shí)例中，第一導(dǎo)電聚合物可以取代有多環(huán)芳香烴自由基陰離子。在一些實(shí)例中，第一導(dǎo)電聚合物可以包括:聚乙炔、聚(苯撐乙烯撐)、聚芴、聚芘、聚奧、聚萘、聚`吡咯、聚吲哚、聚氮雜卓、聚苯胺、聚吡啶、聚噻吩、聚(噻吩乙烯撐)、聚苯硫醚或其組合。在一些實(shí)例中，第一導(dǎo)電聚合物可
以包含具有下式的重復(fù)單元:
【權(quán)利要求】
1.一種電化學(xué)池，所述電化學(xué)池包含: 包含第一導(dǎo)電聚合物的第一電極； 適合于接觸所述第一導(dǎo)電聚合物的至少一種多環(huán)芳香烴自由基陰離子； 包含第二導(dǎo)電聚合物的第二電極； 陽(yáng)離子；和 電解質(zhì)，所述電解質(zhì)適合于導(dǎo)電性連接所述第一導(dǎo)電聚合物和第二導(dǎo)電聚合物、所述多環(huán)芳香烴自由基陰離子和所述陽(yáng)離子。
2.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池，其中，所述陽(yáng)離子為堿金屬陽(yáng)離子、堿土金屬陽(yáng)離子或其混合物。
3.如權(quán)利要求2所述的電化學(xué)池，其中，所述陽(yáng)離子為Na+。
4.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池，其中，所述第一導(dǎo)電聚合物為均聚物、嵌段共聚物、無(wú)規(guī)共聚物或接枝共聚物。
5.如權(quán)利要求4所述的電化學(xué)池，其中，所述第一導(dǎo)電聚合物包含聚乙炔、聚芳撐、聚雜芳撐、聚乙烯基芳撐、聚乙烯基雜芳撐、聚芳撐乙烯撐、聚雜芳撐乙烯撐、聚芳撐乙炔撐、聚雜芳撐乙炔撐或其組合。
6.如權(quán)利要求4所述的電化學(xué)池，其中，所述第一導(dǎo)電聚合物取代有所述多環(huán)芳香烴自由基陰離子。
7.如權(quán)利要求6所述的電化學(xué)池，其中，所述第一導(dǎo)電聚合物包含:聚乙炔、聚(苯撐乙烯撐)、聚芴、聚芘、聚奧、聚萘、聚吡咯、聚吲哚、聚氮雜卓、聚苯胺、聚吡啶、聚噻吩、聚(噻吩乙烯撐)、聚苯硫醚或其組合。
8.如權(quán)利要求7所述的電化學(xué)池，其中，所述第一導(dǎo)電聚合物包含具有下式的重復(fù)單元:
9.如權(quán)利要求8所述的電化學(xué)池，其中，所述多環(huán)芳香烴自由基陰離子包括萘自由基陰離子、蒽自由基陰離子或其組合。
10.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池，其中，所述第二導(dǎo)電聚合物為聚咔唑，所述陽(yáng)離子為Na+，并且所述多環(huán)芳香烴自由基陰離子為萘自由基陰離子或蒽自由基陰離子。
11.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池，其中，所述第二導(dǎo)電聚合物包括聚乙炔、聚芳撐、聚芳撐乙烯撐、聚芳撐乙炔撐或其組合。
12.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池，其中，所述第二導(dǎo)電聚合物包括聚對(duì)苯撐、聚對(duì)苯撐乙烯撐、聚對(duì)苯撐乙炔撐、聚乙炔或其組合。
13.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池，其中，所述多環(huán)芳香烴自由基陰離子包括以下物質(zhì)的自由基陰離子:萘、苊、苊烯、醋菲烯、苯并苊、蒽、菲、芴、聯(lián)苯、熒蒽、三聯(lián)苯、If、并四苯、茈、四鄰亞苯、苯并蒽、茜、戊芬、苯并[a]芘、苯并[e]芘、苯并[ghi]茈、蔻和玉紅省或其衍生物。
14.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池，其中，所述電解質(zhì)包括聚氧化烷撐、聚氧化烷撐醇、烷基醚、環(huán)烷基醚、烷撐碳酸酯、環(huán)烷撐碳酸酯、酮、環(huán)酮、內(nèi)酯或其組合。
15.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池，其中，所述電解質(zhì)包含選自由氟離子、氯離子、溴離子、碘離子、羧酸根、三氟甲磺酸根、雙三氟甲磺酰亞胺根、氟硫酸根、六氟磷酸根、高氯酸根、四氟硼酸根、對(duì)甲苯磺酸根和硝酸根組成的組中的一種或多種陰離子。
16.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池，其中，所述電解質(zhì)包含將所述第一導(dǎo)電聚合物與所述第二導(dǎo)電聚合物隔離的離聚物的鹽。
17.如權(quán)利要求16所述的電化學(xué)池，其中，所述離聚物包含聚四氟乙烯:全氟磺酸共聚物。
18.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)池，其中，所述多環(huán)芳香烴自由基陰離子與所述第一導(dǎo)電聚合物處于非 共價(jià)接觸。
19.一種制造電化學(xué)池的方法，所述方法包括: 由第一導(dǎo)電聚合物形成第一電極，所述第一導(dǎo)電聚合物接觸多環(huán)芳香烴； 由第二導(dǎo)電聚合物形成第二電極； 使所述多環(huán)芳香烴與金屬接觸； 將電解質(zhì)導(dǎo)電性連接到所述第一導(dǎo)電聚合物和第二導(dǎo)電聚合物、所述多環(huán)芳香烴和所述金屬；和 將所述多環(huán)芳香烴還原形成多環(huán)芳香烴自由基陰離子并將所述金屬氧化形成金屬陽(yáng)離子。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，所述方法還包括使所述多環(huán)芳香烴與所述金屬進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而形成所述多環(huán)芳香烴自由基陰離子和所述金屬陽(yáng)離子。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，所述方法還包括橫跨所述第一電極和所述第二電極施加電流以使所述多環(huán)芳香烴與所述金屬進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，從而形成所述多環(huán)芳香烴自由基陰離子和所述金屬陽(yáng)離子。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述金屬為堿金屬或堿土金屬。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述金屬為Na。
24.如權(quán)利要求19所述的方法，所述方法還包括通過(guò)在第一金屬箔處形成所述第一導(dǎo)電聚合物的層而形成所述第一電極。
25.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述第一導(dǎo)電聚合物為均聚物、嵌段共聚物、無(wú)規(guī)共聚物或接枝共聚物。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述第一導(dǎo)電聚合物包括聚乙炔、聚芳撐、聚雜芳撐、聚乙烯基芳撐、聚乙烯基雜芳撐、聚芳撐乙烯撐、聚雜芳撐乙烯撐、聚芳撐乙炔撐或聚雜芳撐乙炔撐。
27.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述第一導(dǎo)電聚合物取代有所述多環(huán)芳香烴。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述第一導(dǎo)電聚合物包括聚乙炔、聚(苯撐乙烯撐)、聚芴、聚芘、聚奧、聚萘、聚吡咯、聚吲哚、聚氮雜卓、聚苯胺、聚吡啶、聚噻吩、聚(噻吩乙烯撐)、聚苯硫醚或其組合。
29.如權(quán)利要求19所述的方法，所述方法還包括通過(guò)在第二金屬箔處形成所述第二導(dǎo)電聚合物的層而形成所述第二電極。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述第二導(dǎo)電聚合物包括聚乙炔、聚芳撐、聚芳撐乙烯撐、聚芳撐乙炔撐或其組合。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述第二導(dǎo)電聚合物包括聚對(duì)苯撐、聚對(duì)苯撐乙烯撐、聚對(duì)苯撐乙炔撐、聚乙炔或其組合。
32.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述多環(huán)芳香烴包括萘、苊、苊烯、醋菲烯、苯并危、蒽、菲、芴、聯(lián)苯、熒蒽、三聯(lián)苯、萠、并四苯、茈、四鄰亞苯、苯并蒽、茜、戊芬、苯并[a]芘、苯并[e]芘、苯并[ghi]茈、蔻和玉紅省或其衍生物。
33.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述電解質(zhì)包括聚氧化烷撐、聚氧化烷撐醇、烷基醚、環(huán)烷基醚、烷撐碳酸酯、環(huán)烷撐碳酸酯、酮、環(huán)酮、內(nèi)酯或其組合。
34.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述電解質(zhì)包含選自由氟離子、氯離子、溴離子、碘離子、羧酸根、三氟甲磺酸根、雙三氟甲磺酰亞胺根、氟硫酸根、六氟磷酸根、高氯酸根、四氟硼酸根、對(duì)甲苯磺酸根和硝酸根組成的組中的一種或多種陰離子。
35.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述電解質(zhì)包含離聚物的鹽，所述方法還包括利用所述離聚物將所述第一導(dǎo)電聚合物與所述第二導(dǎo)電聚合物隔離。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述離聚物包含聚四氟乙烯-全氟磺酸共聚物。
37.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述多環(huán)芳香烴與所述第一導(dǎo)電聚合物處于非共價(jià)接觸。
38.一種包含一個(gè)或多個(gè)電化學(xué)池的電池，各個(gè)電化學(xué)池包含: 包含第一導(dǎo)電聚合物的第一電極； 接觸所述第一導(dǎo)電聚合物的至少一種多環(huán)芳香烴自由基陰離子； 包含第二導(dǎo)電聚合物的第二電極； 陽(yáng)離子；和 電解質(zhì)，所述電解質(zhì)導(dǎo)電性連接所述第一導(dǎo)電聚合物和第二導(dǎo)電聚合物、所述多環(huán)芳香烴自由基陰離子和所述陽(yáng)離子。
39.如權(quán)利要求38所述的電池，所述電池包含以并聯(lián)方式電連接的至少兩個(gè)電化學(xué)池。
40.如權(quán)利要求38所述的電池，所述電池包含以串聯(lián)方式電連接的至少兩個(gè)電化學(xué)池。
41.如權(quán)利要求38所述的電池，其中，所述陽(yáng)離子為堿金屬陽(yáng)離子或堿土金屬陽(yáng)離子中的一種。
42.如權(quán)利要求38所述的電池，其中，所述第一導(dǎo)電聚合物包括:聚乙炔、聚芳撐、聚雜芳撐、聚乙烯基芳撐、聚乙烯基雜芳撐、聚芳撐乙烯撐、聚雜芳撐乙烯撐、聚芳撐乙炔撐、聚雜芳撐乙炔撐或其組合或共聚物。
43.如權(quán)利要求38所述的電池，其中，所述第一導(dǎo)電聚合物共價(jià)取代有所述多環(huán)芳香烴自由基陰離子。
44.如權(quán)利要求38所述的電池，其中，所述多環(huán)芳香烴自由基陰離子與所述第一導(dǎo)電聚合物處于非共價(jià)接觸。
45.如權(quán)利要求38所述的電池，其中，所述電解質(zhì)包含將所述第一導(dǎo)電聚合物與所述第二導(dǎo)電聚合物隔離的離聚物。
46.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有用于制造電化學(xué)池的指令，所述指令包括: 由第一導(dǎo)電聚合物形成第一電極，所述第一導(dǎo)電聚合物包含多環(huán)芳香烴； 由第二導(dǎo)電聚合物形成第二電極； 使所述多環(huán)芳香烴與金屬接觸； 將電解質(zhì)導(dǎo)電性連接到所述第一導(dǎo)電聚合物和第二導(dǎo)電聚合物、所述多環(huán)芳香烴和所述金屬；和 將所述多環(huán)芳香烴還原形成多環(huán)芳香烴自由基陰離子并將所述金屬氧化形成金屬陽(yáng)離子。 46.如權(quán)利要求46所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)還包含用于將第一電化學(xué)池電連接到第二電化學(xué)池的指令，其中，所述第一電化學(xué)池與所述第二電化學(xué)池以并聯(lián)方式連接或串聯(lián)方式連接?！?br> 【文檔編號(hào)】H01M10/0565GK103828103SQ201180073571
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月23日
【發(fā)明者】V·卡薩桑塔 申請(qǐng)人:英派爾科技開發(fā)有限公司