【手続補正書】
【提出日】平成19年10月2日(2007.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学セル構造体であって、
活性金属と、活性金属イオンと、活性金属合金化金属と、活性金属挿入材料と、からなる群から選択された材料を含むアノードと、
前記アノードの第１の表面上のイオン伝導性保護構造体と、
を備え、
前記イオン伝導性保護構造体は、
非水性アノード材を含み、前記活性金属に対して化学的適合性を有し、前記アノードと接触する活性金属イオン伝導性のセパレータ層と、
前記セパレータ層および水性環境に対して化学的適合性を有し、前記セパレータ層と接触する実質的に不浸透性のイオン伝導層と、
を備える、構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の構造体であって、
前記セパレータ層は、非水性アノード材が含浸された半透膜を備える、構造体。
【請求項３】
請求項２に記載の構造体であって、
前記半透膜は、微多孔質のポリマである、構造体。
【請求項４】
請求項３に記載の構造体であって、
前記アノード材は、液相である、構造体。
【請求項５】
請求項４に記載の構造体であって、
前記アノード材は、有機カーボネート、エーテル、エステル、蟻酸エステル、ラクトン、スルホン、スルホラン、および、それらの組み合わせ、からなる群から選択された溶媒を含む、構造体。
【請求項６】
請求項５に記載の構造体であって、
前記アノード材は、
エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）または高級グライム、スルホラン、蟻酸メチル、酢酸メチル、および、それらの組み合わせ、からなる群から選択された溶媒と、
ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＳＯ3ＣＦ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、および、ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2、からなる群から選択された支持塩と、
を含む、構造体。
【請求項７】
請求項６に記載の構造体であって、
前記アノード材は、さらに、１，３−ジオキソランを含む、構造体。
【請求項８】
請求項３に記載の構造体であって、
前記アノード材は、ゲル相である、構造体。
【請求項９】
請求項８に記載の構造体であって、
前記アノード材は、
ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ−ＨＦＰ）コポリマ、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、および、それらの混合物、からなる群から選択されたゲル化剤と、
エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、および、それらの混合物、からなる群から選択された可塑剤と、
ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＳＯ3ＣＦ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、および、ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2、からなる群から選択されたＬｉ塩と、
を含む、構造体。
【請求項１０】
前記いずれかの請求項に記載の構造体であって、
前記実質的に不浸透性のイオン伝導層は、ガラス質あるいは非晶質の活性金属イオン伝導体、セラミック活性金属イオン伝導体、および、ガラスセラミック活性金属イオン伝導体、からなる群から選択される材料を含む、構造体。
【請求項１１】
前記いずれかの請求項に記載の構造体であって、
前記活性金属は、リチウムである、構造体。
【請求項１２】
前記いずれかの請求項に記載の構造体であって、
前記実質的に不浸透性のイオン伝導層は、以下の表に示す組成を有するイオン伝導性ガラスセラミックであり、
前記実質的に不浸透性のイオン伝導層は、Ｌｉ1+x（Ｍ，Ａｌ，Ｇａ）x（Ｇｅ1-yＴｉy）2-x（ＰＯ4）3（ここで、Ｘ≦０．８および０≦Ｙ≦１．０であり、Ｍは、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、および、Ｙｂ、からなる群から選択される元素である）、および／または、Ｌｉ1+x+yＱxＴｉ2-xＳｉyＰ3-yＯ12（ここで、０＜Ｘ≦０．４および０＜Ｙ≦０．６であり、Ｑは、ＡｌまたはＧａである）、からなる主要結晶相を含む、
構造体。
【表１】
2007524204.tif 000001
【請求項１３】
前記いずれかの請求項に記載の構造体であって、
前記実質的に不浸透性のイオン伝導層は、少なくとも１０-5Ｓ／ｃｍのイオン伝導度を有する、構造体。
【請求項１４】
前記いずれかの請求項に記載の構造体であって、
非水性電解質セパレータ層は、少なくとも１０-5Ｓ／ｃｍのイオン伝導度を有する、構造体。
【請求項１５】
前記いずれかの請求項に記載の構造体であって、
前記アノードは、活性金属を含む、構造体。
【請求項１６】
前記いずれかの請求項に記載の構造体であって、
前記アノードは、活性金属イオンを含む、構造体。
【請求項１７】
前記いずれかの請求項に記載の構造体であって、
前記アノードは、活性金属合金化金属を含む、構造体。
【請求項１８】
請求項１７記載の構造体であって、
前記活性金属合金化金属は、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｉｎ、および、Ｓｂ、からなる群から選択される、構造体。
【請求項１９】
前記いずれかの請求項に記載の構造体であって、
前記アノードは、活性金属挿入材料を含む、構造体。
【請求項２０】
請求項１９に記載の構造体であって、
前記活性金属挿入材料は、炭素を含む、構造体。
【請求項２１】
電池セルであって、
前記いずれかの請求項に記載の電気化学セル構造体と、
カソード構造体と、
を備える、セル。
【請求項２２】
請求項２１に記載のセルであって、
前記カソード構造体は、電子伝導性構成要素と、イオン伝導性構成要素と、電気化学的活性構成要素と、を備え、
少なくとも１つのカソード構造体構成要素は、水性成分を含む、セル。
【請求項２３】
請求項２２記載のセルであって、
前記カソード構造体は、水性電気化学的活性構成要素を含む、セル。
【請求項２４】
請求項２３に記載のセルであって、
前記水性電気化学的活性構成要素は、水である、セル。
【請求項２５】
請求項２４に記載のセルであって、
前記水性電気化学的活性構成要素は、気体酸化剤、液体酸化剤、固体酸化剤、および、それらの組み合わせ、からなる群から選択される水溶性酸化剤を含む、セル。
【請求項２６】
請求項２５に記載のセルであって、
前記水溶性気体酸化剤は、Ｏ2、ＳＯ2、および、ＮＯ2、からなる群から選択され、
前記水溶性固体酸化剤は、ＮａＮＯ2、ＫＮＯ2、Ｎａ2ＳＯ3、および、Ｋ2ＳＯ3、からなる群から選択される、セル。
【請求項２７】
請求項２５に記載のセルであって、
前記水溶性酸化剤は、過酸化物である、セル。
【請求項２８】
請求項２７に記載のセルであって、
前記水溶性酸化剤は、過酸化水素である、セル。
【請求項２９】
請求項２２に記載のセルであって、
前記イオン伝導性構成要素と前記電気化学的活性構成要素とは、水性電解質からなる、セル。
【請求項３０】
請求項２９に記載のセルであって、
前記水性電解質は、強酸溶液、弱酸溶液、塩基性溶液、中性溶液、両性溶液、過酸化物溶液、および、それらの組み合わせ、からなる群から選択される、セル。
【請求項３１】
請求項２９に記載のセルであって、
前記水性電解質は、ＨＣｌ、Ｈ2ＳＯ4、Ｈ3ＰＯ4、酢酸／酢酸Ｌｉ、ＬｉＯＨ、海水、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＮＨ4Ｃｌ、ＮＨ4Ｂｒ、過酸化水素、および、それらの組み合わせ、からなる群から選択される成分を含む、セル。
【請求項３２】
請求項３１に記載のセルであって、
前記水性電解質は、海水である、セル。
【請求項３３】
請求項３１に記載のセルであって、
前記水性電解質は、海水と過酸化水素とを含む、セル。
【請求項３４】
請求項３１に記載のセルであって、
前記水性電解質は、酸性過酸化物溶液を含む、セル。
【請求項３５】
請求項３１に記載のセルであって、
水性電解質に溶解した過酸化水素が前記セル内を流れる、セル。
【請求項３６】
請求項２２に記載のセルであって、
前記カソード構造体の電子伝導性構成要素は、多孔質触媒支持体である、セル。
【請求項３７】
請求項３６に記載のセルであって、
前記多孔質電子伝導性触媒支持体は、ニッケルを含む、セル。
【請求項３８】
請求項３６に記載のセルであって、
前記多孔質電子伝導性触媒支持体は、アイオノマで処理されている、セル。
【請求項３９】
請求項２３に記載のセルであって、
前記カソード構造体の電気化学的活性材料は、空気を含む、セル。
【請求項４０】
請求項３９に記載のセルであって、
前記空気は、水分を含む、セル。
【請求項４１】
請求項４０に記載のセルであって、
前記イオン伝導性材料は、水性成分を含む、セル。
【請求項４２】
請求項４１に記載のセルであって、
前記イオン伝導性材料は、さらに、アイオノマを含む、セル。
【請求項４３】
請求項４２に記載のセルであって、
前記イオン伝導性材料は、中性または酸性の水性電解質を含む、セル。
【請求項４４】
請求項４３に記載のセルであって、
前記水性電解質はＬｉＣｌを含む、セル。
【請求項４５】
請求項４３に記載のセルであって、
前記水性電解質は、ＮＨ4ＣｌおよびＨＣｌのいずれかを含む、セル。
【請求項４６】
請求項２２に記載のセルであって、
前記カソード構造体は、空気拡散膜と、疎水性ポリマ層と、酸素還元触媒と、電解質と、電子伝導性構成要素／集電体と、を備える、セル。
【請求項４７】
請求項４６に記載のセルであって、
前記電子伝導性構成要素／集電体は、多孔質ニッケル材料を含む、セル。
【請求項４８】
請求項４６に記載のセルであって、さらに、
前記保護膜と前記カソード構造体との間に配置されたセパレータを備える、セル。
【請求項４９】
請求項２２に記載のセルであって、
前記カソード構造体の電気化学的活性構成要素は、金属水素化物合金を含む、セル。
【請求項５０】
請求項４９に記載のセルであって、
前記カソード構造体のイオン伝導性構成要素は、水性電解質を含む、セル。
【請求項５１】
請求項５０に記載のセルであって、
前記水性電解質は、酸性である、セル。
【請求項５２】
請求項５１に記載のセルであって、
前記水性電解質は、ハロゲン化物酸またはハロゲン化物酸塩である、セル。
【請求項５３】
請求項５２に記載のセルであって、
前記水性電解質は、塩化物酸、臭化物酸、塩化物酸塩、または、臭化物酸塩を含む、セル。
【請求項５４】
請求項５３に記載のセルであって、
前記水性電解質は、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＮＨ4Ｃｌ、および、ＮＨ4Ｂｒのいずれか１つを含む、セル。
【請求項５５】
請求項５４に記載のセルであって、
前記金属水素化物合金は、ＡＢ5合金およびＡＢ2合金のいずれかを含む、セル。
【請求項５６】
請求項２１に記載のセルであって、
前記セルは、一次電池である、セル。
【請求項５７】
請求項２１に記載のセルであって、
前記セルは、二次電池である、セル。
【請求項５８】
請求項２１に記載のセルであって、
前記セルは、平面構造を有する、セル。
【請求項５９】
請求項２１に記載のセルであって、
前記セルは、管状構造を有する、セル。
【請求項６０】
請求項２２に記載のセルであって、
前記活性金属は、リチウムであり、
前記カソード構造体は、イオン伝導性を有する水性構成要素と、電気化学的活性を有する遷移金属酸化物構成要素とを含む、セル。
【請求項６１】
請求項６０に記載のセルであって、
前記遷移金属酸化物は、ＮｉＯＯＨ、ＡｇＯ、酸化鉄、酸化鉛、および、酸化マンガン、からなる群から選択される、セル。
【請求項６２】
請求項２１に記載のセルであって、
前記アノード材は、さらに、非水溶性または低水溶性のポリマのためのモノマを含み、
前記カソード構造体のカソード材は、前記モノマ用の重合開始剤を含む、セル。
【請求項６３】
請求項６２に記載のセルであって、
前記モノマは、１，３−ジオキソランである、セル。
【請求項６４】
請求項６３に記載のセルであって、
前記重合開始剤は、プロトン酸および水溶性ルイス酸の少なくとも一方を前記カソード材に溶解したものを含む、セル。
【請求項６５】
請求項６４に記載のセルであって、
前記重合開始剤は、ベンゾイルイオンを含む、セル。
【請求項６６】
請求項２１に記載のセルであって、
前記カソード構造体は、イオン伝導性構成要素を含む、セル。
【請求項６７】
請求項６６に記載のセルであって、
前記イオン伝導性構成要素は、非水性カソード材を含む、セル。
【請求項６８】
請求項６７に記載のセルであって、
前記カソード材は、有機液体およびイオン液体、からなる群から選択される材料を含む、セル。
【請求項６９】
請求項６８に記載のセルであって、
前記カソード材は、有機カーボネート、エーテル、ラクトン、スルホンエステル、蟻酸エステル、および、それらの組み合わせ、からなる群から選択された非プロトン性溶媒にＬｉ塩を溶解した溶液である、セル。
【請求項７０】
請求項６９に記載のセルであって、
前記カソード材は、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）および高級グライム、１，３−ジオキソラン、スルホラン、蟻酸メチル、酢酸メチル、および、それらの組み合わせ、からなる群から選択され、
支持塩は、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＳＯ3ＣＦ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2、および、それらの組み合わせ、からなる群から選択される、セル。
【請求項７１】
請求項７０に記載のセルであって、さらに、
多硫化リチウム、ＮＯ2、ＳＯ2、ＳＯＣｌ2、からなる群から選択された固体、液体、または、気体の酸化剤の溶解物を含む、セル。
【請求項７２】
請求項６７に記載のセルであって、
前記カソード材は、イミダゾリウム誘導体、ピリジニウム誘導体、ホスホニウム化合物、テトラアルキルアンモニウム化合物、および、それらの組み合わせ、からなる群から選択されたイオン液体を含む、セル。
【請求項７３】
請求項７２に記載のセルであって、
前記イオン液体は、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトシレート（ＥＭＩＭ−Ｔｓ）、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム硫酸オクチル（ＢＭＩＭ−ＯｃｔＳＯ４）、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸、および、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸、からなる群から選択される、セル。
【請求項７４】
請求項２１に記載のセルであって、
１０ｍＡｈ／ｃｍ2より大きい放電能力を有する、セル。
【請求項７５】
請求項７４に記載のセルであって、
１００ｍＡｈ／ｃｍ2より大きい放電能力を有する、セル。
【請求項７６】
請求項７５に記載のセルであって、
５００ｍＡｈ／ｃｍ2より大きい放電能力を有する、セル。
【請求項７７】
請求項３１に記載のセルであって、
前記アノードは、約３．３５ｍｍの厚さのＬｉであり、
前記セルは、ＮＨ4Ｃｌからなる水性電解質で満たされ、
前記セルは、約６５０ｍＡｈ／ｃｍ2の放電能力を有する、セル。
【請求項７８】
請求項３９に記載のセルであって、
３．３ｍｍの厚さのＬｉアノードと、
４５ｃｍ2の面積と、
約３４００Ｗｈ／ｌ（４１００Ｗｈ／ｋｇ）の未包装時の比エネルギと、
を有する、セル。
【請求項７９】
請求項７８に記載のセルであって、
７０％の包装による加重と、
約１０００Ｗｈ／ｌ（１２００Ｗｈ／ｋｇ）の包装時の比エネルギと、
を有する、セル。
【請求項８０】
請求項２４に記載のセルであって、さらに、
電池セル酸化還元反応において前記カソード構造体から放出される水素を集めるＰＥＭ型Ｈ2／Ｏ2燃料電池を備える、セル。
【請求項８１】
請求項２１の電池セルを製造する方法であって、
活性金属アノードと、
カソード構造体と、
前記アノードの第１の表面上のイオン伝導性保護構造体と、を準備する工程を備え、
前記イオン伝導性保護構造体は、
非水性アノード材を含み、前記活性金属に対して化学的適合性を有し、前記アノードと接触する活性金属イオン伝導性のセパレータ層と、
前記セパレータ層および前記カソード構造体に対して化学的適合性を有し、前記カソード構造体と接触する実質的に不浸透性のイオン伝導層とを備え、
前記方法は、さらに、前記構成要素を組み立てる工程を備える、方法。
【請求項８２】
請求項８１に記載の方法であって、
前記前記実質的に不浸透性のイオン伝導層は、管状である、方法。
【請求項８３】
請求項２１に記載のセルの構造破損時に停止させるための方法であって、
前記アノード材内に、非水溶性または低水溶性のポリマのためのモノマを準備する工程と、
前記カソード構造体のカソード材内に、前記モノマ用の重合開始剤を準備する工程と、
を備える、方法。