專利名稱：具有用戶可查看的充電狀態(tài)的電池單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及電池単元。具體地，它們涉及關(guān)于可再充電電池単元的方法和裝置。
背景技術(shù)：
電池單元存儲(chǔ)能量，該能量可以被輸出為電功率?？稍俪潆婋姵貑卧梢酝ㄟ^向電池單元提供電功率而充電。電池單元存儲(chǔ)能量， 該能量隨著電池単元放電而被輸出為電功率。當(dāng)電池單元被并入到裝置中時(shí)，該裝置在接通時(shí)可以在顯示器上提供電池單元中當(dāng)前存儲(chǔ)的能量的指示。這使用電池單元的ー些能量。然而，必須接通裝置以評(píng)估電池單元中當(dāng)前存儲(chǔ)的能量是不便的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)但不一定全部實(shí)施例，提供了一種電池単元，其包括陽極，被配置為在該電池單元的放電期間作為陽離子的源而工作；以及電解質(zhì)，被配置為在該電池単元的放電期間從所述陽極向陰極傳輸陽離子，其中所述陰極包括以下材料，該材料被配置為實(shí)現(xiàn)該電池単元的放電期間所傳輸?shù)年栯x子的可逆插入，并且具有依賴于陽離子插入并且可供用戶查看的光學(xué)性質(zhì)。這提供了以下優(yōu)點(diǎn)用戶能夠通過查看材料并且無需采取任何其他行動(dòng)來確定電池単元的充電狀態(tài)。用戶還有可能無需使用能量而確定電池單元中所存儲(chǔ)的能量。無需對(duì)附加的讀出顯示器或傳感器供電。這樣的電池單元實(shí)現(xiàn)新的設(shè)備架構(gòu)和設(shè)計(jì)。例如，可以將使用可見顏色改變來指示電池單元中所存儲(chǔ)的能量的電池單元并入到設(shè)備的殼套中或構(gòu)成殼套自身。陽極可以是基于鋰的陽極，在該情況下所述陽離子是鋰離子。該電池単元可以包括具有外殼部分的殼體，所述外殼部分使得用戶能夠通過透過所述外殼部分的視覺檢查來識(shí)別所述材料的光學(xué)性質(zhì)的改變。所述陰極可以包括半透明或透明襯底，所述襯底使得用戶能夠通過透過所述襯底的視覺檢查來識(shí)別所述材料的光學(xué)性質(zhì)的改變。所述陰極可以包括半透明或透明導(dǎo)電電極膜，所述導(dǎo)電電極膜位于所述襯底和所述材料之間。所述電池単元可以具有外表面面積。所述材料可以由用戶透過所述外表面面積的至少20%而查看。所述材料的顏色可以依賴于陽離子插入。所述材料可以是納米材料。所述材料可以包括多個(gè)伸長的納米結(jié)構(gòu)，諸如例如納米纖維。
所述材料可以由氧化釩(V)組成。所述電解質(zhì)可以是固體聚合物。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)但不一定全部實(shí)施例，提供了一種用于制造電池的方法，其包括組合包括以下材料的陰極，該材料被配置為實(shí)現(xiàn)電池單元的放電期間所傳輸?shù)年栯x子的可逆插入，并且具有依賴于陽離子插入的光學(xué)性質(zhì)；陽扱，被配置為在電池単元的放電期間作為陽離子的源而工作；以及電解質(zhì)，被配置為在該電池單元的放電期間從所述陽極向所述陰極傳輸陽離子，從而所述材料的至少一部分可供用戶查看。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)但不一定全部實(shí)施例，提供了一種電池単元，其包括陽極，被配置為在該電池單元的放電期間作為陽離子的源而工作；以及電解質(zhì)，被配置為在該電池単元的放電期間從所述陽極向陰極傳輸陽離子，其中所述陰極包括伸長的納米結(jié)構(gòu)，所述納米結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)該電池単元的放電期間所傳輸?shù)年栯x子的可逆插入。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)但不一定全部實(shí)施例，提供了ー種形成電極的方法，其包括a)由釩酸鹽試劑、酸性離子交換樹脂和水形成氧化釩(V)溶膠；b)加熱；c)放置并且形成氧化釩(V)的納米纖維；以及d)將納米纖維沉積在襯底上。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)但不一定全部實(shí)施例，提供了ー種電池單元，其包括電極，被配置為作為離子的源而工作；以及電解質(zhì)，被配置為從陽極向第二電極傳輸離子，其中所述第二電極包括以下材料，該材料被配置為實(shí)現(xiàn)所傳輸?shù)碾x子的可逆插入，并且具有依賴于離子插入并且至少部分可供用戶查看的光學(xué)性質(zhì)。


為了更好地理解本發(fā)明的實(shí)施例的多種示例，現(xiàn)在將僅以示例的方式參考以下附圖圖1示意地圖示了電池單元的實(shí)施例；圖2A示意地圖示了在電池單元的充電期間從陰極向陽極的陽離子傳輸；圖2B示意地圖示了在電池單元的放電期間從陽極向陰極的陽離子傳輸；圖3示意地圖示了前面參考圖1、圖2A和圖2B描述的電池単元2的具體實(shí)施例；圖4是已充電狀態(tài)中和已放電狀態(tài)中陰極材料的透光率的示意圖示；圖5A示意地圖示了陰極材料的已充電狀態(tài)；圖5B示意地圖示了陰極材料的部分地已充電狀態(tài)；圖5C示意地圖示了陰極材料的已放電狀態(tài)；圖6示意地圖示了陰極材料的合適的結(jié)構(gòu)形式的一個(gè)示例；圖7示意地圖示了包括外殼的電池単元；圖8示意地圖示了包括電部件和電池單元的裝置；圖9示意地圖示了電供能車輛；圖10示意地圖示了用于生產(chǎn)作為納米纖維的陰極材料的方法；圖10示意地圖示了用于將陰極并入到電池單元2中的方法；以及圖11示意地圖示了方法。
具體實(shí)施例方式附圖示意地圖示了一種電池単元2，其包括第一電極4，被配置為作為離子11的源/宿而工作；第二電極4，被配置為作為離子11的源/宿而工作；以及電解質(zhì)6，配置為在所述第一電極4和第二電極8之間傳輸所述離子11。所述第二電極8包括被配置為實(shí)現(xiàn)所述離子11的可逆插入(插層(intercalation))的材料20。所述材料可供用戶12查看并且具有依賴于材料處的離子插入的光學(xué)性質(zhì)。在一些但不一定全部實(shí)施例中，第一電極4在電池單元的放電期間可以作為離子的源而工作，并且第二電極4可以作為這些離子的宿而工作。第二電極4通過材料20處的它們的插入(插層)來作為離子的宿。然后第一電極4在電池單元2的充電期間可以作為離子的宿而工作，并且第二電極4可以作為這些離子的源而工作。第二電極4通過在材料 20處逆轉(zhuǎn)插入(插層)來作為離子11的源。在一些但不一定全部實(shí)施例中，離子11可以是陽離子，例如鋰離子。材料20被配置為進(jìn)入具有不同的關(guān)聯(lián)的離子插入并且因此具有不同的關(guān)聯(lián)的光學(xué)性質(zhì)的多個(gè)依賴于充電的狀態(tài)中的任何ー個(gè)。材料20被配置為在沒有能量輸入的情況下保持在某個(gè)依賴于充電的狀態(tài)直至附加的充電或放電改變?cè)摮潆姞顟B(tài)。新的充電狀態(tài)將具有不同的關(guān)聯(lián)的離子插入并且因此具有不同的關(guān)聯(lián)的光學(xué)性質(zhì)。因此，電池單元2的充電狀態(tài)可以映射到材料20的當(dāng)前光學(xué)性質(zhì)。電池單元被配置為使得在對(duì)電池単元進(jìn)行視覺檢查時(shí)材料的當(dāng)前光學(xué)性質(zhì)對(duì)于用戶來說是明顯的。然后，用戶能夠通過對(duì)電池単元的簡單的視覺檢查而確定電池単元的充電狀態(tài)。材料20光學(xué)上依賴于離子。其光學(xué)性質(zhì)依賴于離子插入(插層)。材料的人類視覺頻率范圍內(nèi)的光學(xué)透射譜可以依賴于陽離子插入。例如，在一些實(shí)施例中，材料20可以是離子變色(ionochromatic)的。在本文中“離子變色”意為材料20對(duì)于人類用戶顯現(xiàn)的顏色依賴于離子被插入在材料20中的程度。因此僅僅需要簡單的對(duì)材料20的透明或半透明窗ロ來實(shí)現(xiàn)用戶12對(duì)材料20的光學(xué)性質(zhì)(顏色)的視覺檢查。在另ー實(shí)施例中，離子依賴性例如可以導(dǎo)致材料20的極化的改變，在該情況下，僅僅需要對(duì)材料的極化窗ロ來實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)光學(xué)性質(zhì)(極化)的視覺檢查。從而，依賴于離子的光學(xué)性質(zhì)可以包括諸如但不限于以下的性質(zhì)透射、反射、極化、或可以通過CIE坐標(biāo)改變定義的色度的改變、或光學(xué)密度的改變，該光學(xué)密度的改變不需要任何顏色而是僅需要感知的亮度的改變(如灰度改變)。CIE是國際照明委員會(huì)，并且定義用于量化顏色的標(biāo)準(zhǔn)。其使用色度坐標(biāo)x，y和亮度分量Z。圖1示意地圖示了前述電池單元2的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，電池單元2包括陽極4、陰極8和電解質(zhì)6。陽極4被配置為在電池単元2的放電期間作為陽離子11的源而工作，并且在電池単元2的充電期間作為陽離子的宿而工作。陰極8被配置為在電池単元2的放電期間作為陽離子11的宿而工作，并且在電池単元2的充電期間作為陽離子的源而工作。陰極8包括被配置為實(shí)現(xiàn)所傳輸?shù)年栯x子的可逆插入的材料20。在電池單元2的放電期間，陽離子被插入在材料20中。在充電期間，插入被逆轉(zhuǎn)。
如圖2A中所示，電解質(zhì)6被配置為在電池単元2的充電期間從陰極8向陽極4傳輸陽離子。在圖中陽離子11的傳輸被表示為離子流10。電解質(zhì)6被配置為在電池単元2的放電期間從陽極4向陰極8傳輸陽離子11。在圖中陽離子11的傳輸被表示為離子流10。陰極8包括具有依賴于陽離子插入的光學(xué)性質(zhì)的材料20。材料20至少部分地可由用戶12查看。材料20被配置為進(jìn)入具有不同的關(guān)聯(lián)的陽離子插入并且因此具有不同的關(guān)聯(lián)的光學(xué)性質(zhì)的多個(gè)充電狀態(tài)中的任何ー個(gè)。充電狀態(tài)“穩(wěn)定”在于材料20在沒有能量輸入的情況下保持在某個(gè)充電狀態(tài)直至附加的充電或放電改變?cè)摮潆姞顟B(tài)。新的充電狀態(tài)將具有不同的關(guān)聯(lián)的陽離子插入并且因此具有不同的關(guān)聯(lián)的光學(xué)性質(zhì)。因此，電池單元2的充電狀態(tài)可以映射到材料20的當(dāng)前光學(xué)性質(zhì)。電池單元被配置為使得在對(duì)電池単元2進(jìn)行視覺檢查14時(shí)材料的當(dāng)前光學(xué)性質(zhì)對(duì)于用戶來說是明顯的。然后，用戶能夠通過對(duì)電池単元的簡單的視覺檢查而確定電池単元的充電狀態(tài)。材料20可以由過渡金屬化合物組成。材料20可以是有機(jī)或無機(jī)的。材料20可以由諸如過渡金屬硫?qū)倩衔?chalcogenide)之類的硫?qū)倩衔锝M成。硫?qū)倩衔锢缈梢允侵T如過渡金屬氧化物之類的氧化物。合適的過渡金屬氧化物的ー個(gè)示例是氧化釩(V) Vル氧化釩(V)V2O5是離子變色材料的ー個(gè)示例。據(jù)信，在離子插入?yún)?，初始的黃色釩 (V)氧化狀態(tài)改變?yōu)樗{(lán)色釩(IV)氧化狀態(tài)[VO(H2O)5]2+,然后改變?yōu)榫G色釩(III)氧化狀態(tài) [V(H2O)6]3+,然后改變?yōu)樽仙C(II)氧化狀態(tài)[V(H20)6]2+。對(duì)于V2O5，在鋰化期間，LH離子被并入到氧化物中，并且同時(shí)V5+位點(diǎn)通過貢獻(xiàn)電子而被還原為ム+。諸如PE0/V205電致變色膜之類的固體電池電解質(zhì)偏好v4+/v5+固態(tài)氧化還原過渡的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。離子變色材料的其他離子包括諸如W2O3之類的無機(jī)粒子以及諸如聚苯胺、聚吡咯等之類的有機(jī)導(dǎo)電聚合物。通過使用基于原色青、黃、品紅的相減顏色系統(tǒng)，有可能創(chuàng)建具有任意顏色的離子變色彥貝色改變，諸如 Kobayashi et. al. "organic electrocnromism for a new color electronic paper，，Solar energy materials and solar cells 92 (2008) 136-139 中描述的對(duì)苯ニ甲酸酯(ter印hthalate)。光學(xué)上依賴于離子但不是或不僅僅是離子變色的材料的示例是聚苯胺。該材料的顏色依賴于摻雜狀態(tài)(多少陰離子被插入到聚合物主干中)，但不完全是離子變色的，因?yàn)檠趸癄顟B(tài)也確定其顏色。大多數(shù)ρ型導(dǎo)電聚合物在陰離子被插入時(shí)改變顏色。圖3示意地圖示了前面參考圖1、圖2A和圖2B描述的電池単元2的具體實(shí)施例。在該示例中，電池單元2是可再充電的基于鋰的電池單元。陽極4在放電期間作為鋰離子(Li+)的源而工作，而在充電期間作為鋰離子的宿而工作。電池單元2可以是鋰電池，其中陽極2包括作為源/宿的鋰金屬。電池單元2可以是鋰離子電池，其中陽極2包括諸如例如石墨的對(duì)鋰離子進(jìn)行插層的材料。
在該示例中，電池單元2是有機(jī)-無機(jī)混合物。電解質(zhì)是聚合物。在所圖示的示例中，聚合物電解質(zhì)是固體聚合物。因?yàn)椴恍枰獙?duì)液體電解質(zhì)的封裝，這促進(jìn)了電池單元2的生產(chǎn)并且簡化了電池單元結(jié)構(gòu)。合適的非聚合物電解質(zhì)的示例包括離子液體電解質(zhì)和無機(jī)固體鋰電解質(zhì)，諸如鋰磷氮氧化物(LiPON)電解質(zhì)。合適的聚合物電解質(zhì)的示例包括PEO(聚氧化乙烯)及其衍生物。合適的固體聚合物電解質(zhì)的示例包括PEO及其衍生物。在該示例中，材料20的支撐結(jié)構(gòu)是透明或半透明的以使得用戶12能夠查看材料 20。支撐結(jié)構(gòu)包括半透明/透明襯底M和提供電池單元2的端子的透明/半透明電極膜。半透明或透明襯底使得用戶能夠通過透過襯底的視覺檢查而識(shí)別材料20的光學(xué)性質(zhì)的改變。襯底M可以是柔性襯底。襯底M可以例如由聚對(duì)苯ニ甲酸乙ニ酯(PET)膜形成，但也可能是其他村底，諸如聚酯、聚乙烯聚合物、纖維素酷、三醋酸纖維素、ニ醋酸纖維素、醋酸丙酸纖維素、醋酸丁酸纖維素；聚酯、聚(環(huán)烷酸乙ニ酷)、聚(對(duì)苯ニ甲酸-1，4_環(huán)己ニ甲酯)、聚(對(duì)苯ニ甲酸丁ニ酯)、聚酰胺；聚碳酸酷、聚苯乙烯；聚烯烴、聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯、聚砜、聚丙烯酸酯；聚醚酰亞胺；聚氯乙烯；聚醋酸乙烯酯；聚乙烯胺；聚氨酯； 聚丙烯腈；聚甲醛；聚四氟乙烯；聚偏ニ氟乙烯(polyfluorovinylidene)；聚硅氧烷；聚碳硼烷；聚異戊ニ烯或其他橡膠；以及聚環(huán)烷酸乙ニ酯(PEN)，其是透明堅(jiān)固的聚合物襯底。電極膜例如由銅錫氧化物(ITO)形成?；蚱渌该鲗?dǎo)電氧化物，諸如鋁摻雜鋅氧化物(AZO)、氟摻雜錫氧化物、鎂摻雜SiO(MZO)、鎵摻雜SiO(GZO)、鋁摻雜MZO(AMZO)、鎵摻雜MZO(GMZO)、或透明導(dǎo)電聚合物，諸如聚(3，4-乙烯ニ氧噻吩)、聚(苯乙烯磺酸鹽)。電解質(zhì)6還可以是透明或半透明的以使得光能夠從電解質(zhì)透過材料20和支撐結(jié)構(gòu)傳遞到用戶12。在該實(shí)例中，材料20由作為離子變色材料的氧化釩(V)組成。圖5A示意地圖示了材料20的第一已充電狀態(tài)。在該狀態(tài)中，材料20具有很少的插入的鋰離子，并且具有第一光學(xué)性質(zhì)(透明/白色)。當(dāng)電池單元已充電時(shí)材料20處于該狀態(tài)。材料20保持在該狀態(tài)，直至電池開始放電。圖5C示意地圖示了材料20的第二已放電狀態(tài)。在該狀態(tài)中，材料20具有許多插入的鋰離子，并且具有第二光學(xué)性質(zhì)(深藍(lán)色)。當(dāng)電池單元已放電時(shí)材料20處于該狀態(tài)。 材料20保持在該狀態(tài)，直至電池開始充電。圖5B示意地圖示了材料20的第三部分地已充電狀態(tài)，在該狀態(tài)中，材料20具有一些插入的鋰離子，并且具有第三光學(xué)性質(zhì)(藍(lán)色)。當(dāng)電池單元在第一已充電狀態(tài)和第 ニ已放電狀態(tài)之間吋，材料20處于該狀態(tài)。材料20保持在該狀態(tài)，直至電池開始充電或放 H1^ ο第一光學(xué)性質(zhì)、第二光學(xué)性質(zhì)和第三光學(xué)性質(zhì)使得用戶可以通過對(duì)材料20的視覺檢查而在它們之間進(jìn)行區(qū)分。圖4是第一已充電狀態(tài)D和第二已放電狀態(tài)C的示意圖示。該示了藍(lán)光的透光率。當(dāng)材料20處于已放電狀態(tài)C時(shí)透光率低，而當(dāng)材料20處于已充電狀態(tài)C時(shí)透光率較高。狀態(tài)之間的透光率的改變是透光率的大約70%的増加和透光率的大約60%的減少。圖6示意地圖示了材料20的合適的結(jié)構(gòu)形式的ー個(gè)示例。在該示例中，材料20 是納米材料。納米材料是由離散的元件組成的、其中每個(gè)元件具有小于1微米的最小尺度的材料。在該示例中，材料包括多個(gè)伸長的納米結(jié)構(gòu)，其具有大于1微米的長的長度但具有最大尺度顯著小于1微米的正常橫截面積。在該示例中，伸長的納米結(jié)構(gòu)是納米纖維，對(duì)于本文的目的而言，納米纖維是具有最大尺度顯著小于100納米的正常橫截面積的伸長的納米結(jié)構(gòu)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，納米材料的使用改進(jìn)了能量存儲(chǔ)容量并且改進(jìn)了材料的離子變色性質(zhì)。圖7示意地圖示了電池單元2，其包括暴露第一端子31和第二端子32的外殼30。 外殼30具有外殼部分34，該外殼部分34使得用戶能夠通過透過外殼部分的視覺檢查來識(shí)別材料20的光學(xué)性質(zhì)的改變。再次參考圖3的示例，襯底M可以與外殼部分30對(duì)齊或是外殼部分30的一部分。在所圖示的示例中，電池單元具有外表面面積和占據(jù)外表面面積的至少20%的外殼部分。因此，材料20可由用戶透過電池單元2的外表面面積的至少20%查看。該大的面積可以像依據(jù)可供用戶消耗的能量而進(jìn)行像素的顏色化的顯示器那樣使用圖8示意地圖示了裝置40，其包括電部件42和如權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述的電池單元2，所述電池単元2用于向所述電部件42提供功率。裝置40例如可以是諸如手持設(shè)備之類的便攜式設(shè)備。裝置40例如可以是諸如移動(dòng)電話、個(gè)人音樂設(shè)備、個(gè)人多媒體設(shè)備、記錄設(shè)備之類的便攜式電子設(shè)備。在進(jìn)ー步的實(shí)施例中，裝置40可以是如圖9中所示的電供能車輛。電池2可以是車輛的首要或次要驅(qū)動(dòng)單元。圖10示意地圖示了用于生產(chǎn)作為納米纖維的材料20的方法50。該方法在塊52開始，其中由釩酸鹽試劑、酸性離子交換樹脂和水形成氧化釩(V) 溶膠。釩酸鹽試劑是偏釩酸銨NH4VO3。偏釩酸銨酸性離子交換樹脂水的重量比例近似為1 10 200，如0.4g偏釩酸銨和4g酸性離子交換樹脂混合在80ml的水中。接著，在塊52，加熱氧化釩(V)溶膠。加熱是在60攝氏度持續(xù)20分鐘以產(chǎn)生橙色溶膠，該橙色溶膠隨時(shí)間變深。接著，在塊M，加熱后的氧化釩(V)溶膠被放置冷卻并且形成氧化釩(V)的纖維。釩(V)納米纖維是帶狀的，其具有顯著大干(大100倍或更多)寬度的長度，寬度大于(大4至20倍)厚度。在該示例中，當(dāng)溶液被在室溫下放置一周時(shí)，獲得高達(dá)10微米長、10納米寬和1. 5納米厚的帯狀纖維。通過X射線衍射和低溫透射電子顯微鏡，發(fā)現(xiàn)通過該例程制備的水合納米纖維具有雙層結(jié)構(gòu)，其中每層由兩個(gè)氧化釩(V)片組成。接著，在塊56，納米纖維被沉積在襯底上。襯底可以包括銅錫氧化物膜，該銅錫氧化物膜已利用氨丙基三乙氧基硅烷預(yù)處理以生成表面上的正電荷銨基團(tuán)(group)。通過修改溶膠-凝膠方法，可以制成V2O5的五角二十四面體(gyroid)納米結(jié)構(gòu)， 并且在圖5中示出了透明ITO玻璃襯底上產(chǎn)生的這樣的結(jié)構(gòu)的材料的SEM圖像。一旦已經(jīng)如參考圖10描述的那樣形成陰極8，它可以如所示那樣通過圖11中的方法60并入到電池單元2中。在塊62，陰極與陽極4和電解質(zhì)6組合。在塊64，將陰極放置于電池単元2的殼體f內(nèi)，從而在電池單元2的使用期間離子變色陰極材料20至少部分對(duì)用戶可見。如這里所使用的“模塊”指排除了可由終端制造商或用戶添加的特定部件/元件的単元或裝置。電池單元可以是模塊。雖然已經(jīng)參考多個(gè)實(shí)施例在之前的段落中描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解， 可以進(jìn)行對(duì)所給出的示例的修改而不從如所請(qǐng)求保護(hù)的本發(fā)明的范圍偏離。之前的描述中所描述的特征可以按照不同于明確描述的組合的組合來使用。雖然已經(jīng)參考特定特征描述了功能，但這些功能可以通過其他特征執(zhí)行，無論所述特征是否已描述。雖然已經(jīng)參考特定實(shí)施例描述了特征，但這些特征還可以出現(xiàn)在其他實(shí)施例中， 無論所述實(shí)施例是否已描述。雖然在以上說明書中努力集中注意力于本發(fā)明的據(jù)信特別重要的那些特征，但應(yīng)當(dāng)理解，申請(qǐng)人關(guān)于上文提及和/或在附圖中示出的任何可專利特征或特征的組合而請(qǐng)求保護(hù)，無論所述特征或特征的組合是否已被特別強(qiáng)調(diào)。
權(quán)利要求
1.一種電池単元，其包括陽極，被配置為在該電池單元的放電期間作為陽離子的源而工作；陰極；以及電解質(zhì)，被配置為在該電池單元的放電期間從所述陽極向所述陰極傳輸陽離子，其中所述陰極包括以下材料，該材料被配置為實(shí)現(xiàn)該電池単元的放電期間所傳輸?shù)年栯x子的可逆插入，并且具有依賴于陽離子插入并且可供用戶查看的光學(xué)性質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的電池，其中在該電池単元的充電期間發(fā)生所傳輸?shù)年栯x子的插入的逆轉(zhuǎn)，其中所述材料具有在該電池単元處于已充電狀態(tài)時(shí)的具有第一光學(xué)性質(zhì)的第一狀態(tài)，具有在該電池単元處于已放電狀態(tài)時(shí)的具有第二光學(xué)性質(zhì)的第二狀態(tài)，并且具有在該電池単元處于部分地已充電狀態(tài)時(shí)的具有第三光學(xué)性質(zhì)的第三狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的電池，其中所述第一光學(xué)性質(zhì)、第二光學(xué)性質(zhì)和第三光學(xué)性質(zhì)被配置以供用戶在視覺檢查時(shí)區(qū)分。
4.如前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)所述的電池，其中所述材料被配置為作為該電池単元的充電/放電的結(jié)果而進(jìn)入具有不同的關(guān)聯(lián)的光學(xué)性質(zhì)的多個(gè)依賴于充電的狀態(tài)中的任何一個(gè)，并且所述材料被配置為在沒有能量輸入的情況下保持在某個(gè)充電狀態(tài)直至附加的充電或放電改變所述充電狀態(tài)。
5.如前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)所述的電池，其中該電池単元包括具有外殼部分的殼體，所述外殼部分使得用戶能夠通過透過所述外殼部分的視覺檢查來識(shí)別所述材料的光學(xué)性質(zhì)的改變。
6.如前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)所述的電池，其中所述陰極包括半透明或透明襯底，所述襯底使得用戶能夠通過透過所述襯底的視覺檢查來識(shí)別所述材料的光學(xué)性質(zhì)的改變。
7.如權(quán)利要求6所述的電池，其中所述陰極包括半透明或透明導(dǎo)電電極膜，所述導(dǎo)電電極膜位于所述襯底和所述材料之間。
8.如前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)所述的電池，其中該電池単元具有外表面面積，并且其中所述材料可以由用戶透過所述外表面面積的至少20%而查看。
9.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電池，其中所述材料的人類可見頻率范圍內(nèi)的光透射譜依賴于陽離子插入。
10.如前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)所述的電池，其中所述材料的顏色依賴于陽離子插入。
11.如前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)所述的電池，其中所述材料在陽離子插入時(shí)保持半透明或透明。
12.如前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)所述的電池，其中所述材料是對(duì)來自陽離子流的陽離子進(jìn)行插層的離子變色材料。
13.如前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)所述的電池，其中所述材料是納米材料。
14.如前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)所述的電池，其中所述材料包括多個(gè)伸長的納米結(jié)構(gòu)。
15.如前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)所述的電池，其中所述材料包括硫?qū)倩衔铩?br> 16.如權(quán)利要求15所述的電池，其中所述材料包括氧化物。
17.如權(quán)利要求16所述的電池，其中所述材料包括氧化釩(V)。
18.如前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)所述的電池，其中所述陽極是基于鋰的陽極，并且所述陽離子是鋰離子。
19.如前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)所述的電池，其中該電池是有機(jī)-無機(jī)混合物，并且所述電解質(zhì)是聚合物。
20.如前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)所述的電池，其中聚合物電解質(zhì)是固體聚合物。
21.如前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)所述的電池，其中所述電解質(zhì)是透明或半透明的。
22.ー種裝置，其包括 電部件；以及用于向所述電部件提供功率的如權(quán)利要求1至21中任ー項(xiàng)所述的電池。
23.一種用于制造電池的方法，其包括組合包括以下材料的陰極，該材料被配置為實(shí)現(xiàn)電池單元的放電期間所傳輸?shù)年栯x子的可逆插入，并且具有依賴于陽離子插入的光學(xué)性質(zhì)；陽極，被配置為在電池単元的放電期間作為陽離子的源而工作；以及電解質(zhì)，被配置為在電池単元的放電期間從所述陽極向所述陰極傳輸陽離子，從而所述材料的至少一部分可供用戶查看。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述陰極通過以下形成a)由釩酸鹽試劑、酸性離子交換樹脂和水形成氧化釩(V)溶膠；b)加熱；c)放置并且形成氧化釩(V)的納米纖維；以及d)將納米纖維沉積在襯底上。
25.一種電池単元，其包括陽極，被配置為在該電池單元的放電期間作為陽離子的源而工作；以及電解質(zhì)，被配置為在該電池單元的放電期間從所述陽極向陰極傳輸陽離子， 其中所述陰極包括伸長的納米結(jié)構(gòu)，所述納米結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)該電池単元的放電期間所傳輸?shù)年栯x子的可逆插入。
26.ー種形成電極的方法，其包括a)由釩酸鹽試劑、酸性離子交換樹脂和水形成氧化釩(V)溶膠；b)加熱；c)放置并且形成氧化釩(V)的納米纖維；以及d)將納米纖維沉積在襯底上。
27.如權(quán)利要求沈所述的方法，其中所述釩酸鹽試劑是偏釩酸銨NH4V03。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中偏釩酸銨酸性離子交換樹脂水的重量比例近似為 1 10 200。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其中0.4g偏釩酸銨和4g酸性離子交換樹脂混合在 80ml的水中。
30.如權(quán)利要求沈至四中任一項(xiàng)所述的方法，其中加熱在60攝氏度持續(xù)20分鐘。
31.一種電池単元，其包括電極，被配置為作為離子的源而工作；以及電解質(zhì)，被配置為從陽極向第二電極傳輸離子，其中所述第二電極包括以下材料，該材料被配置為實(shí)現(xiàn)所傳輸?shù)碾x子的可逆插入，并且具有依賴于離子插入并且至少部分可供用戶查看的光學(xué)性質(zhì)。
全文摘要
一種電池單元，其包括陽極，被配置為在該電池單元的放電期間作為陽離子的源而工作；以及電解質(zhì)，被配置為在該電池單元的放電期間從所述陽極向陰極傳輸陽離子，其中所述陰極包括以下材料，該材料被配置為實(shí)現(xiàn)該電池單元的放電期間所傳輸?shù)年栯x子的可逆插入，并且具有依賴于陽離子插入并且可供用戶查看的光學(xué)性質(zhì)。
文檔編號(hào)H01M10/052GK102598394SQ201080049749
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者C·鮑爾, P·安德魯, T·T·里阿南, Z·拉迪沃杰維克, 魏迪 申請(qǐng)人:諾基亞公司