(57)【要約】  固体電池セル、およびその製造方法が提供される。１つまたは複数の実施形態において、固体電池セルは、１つまたは複数の電極と１つまたは複数の対電極の間に配置される、１つまたは複数の固体イオン伝導体を含み得る。電極は、少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み得、対電極は、１つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または１つもしくは複数の導電性材料を含み得、固体イオン伝導体は、１つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または１つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得る。イオン伝導性材料は、１つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、対電極、および固体イオン伝導体は、合わせて約１μｍ〜１ｍｍ未満の厚さを有し得る。
2018515900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と対電極の間に少なくとも部分的に配置される固体イオン伝導体を含む固体電池セルであって、
前記電極は、少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み、
前記対電極は、導電性材料を含み、
前記固体イオン伝導体は、イオン伝導性材料を含み、
前記イオン伝導性材料は、マグネシウム化合物を含み、
前記対電極および前記固体イオン伝導体は、合わせて約１μｍ〜１ｍｍ未満の厚さを有する、固体電池セル。
【請求項２】
前記電極、および前記固体イオン伝導体の少なくとも一部分は、同一のマグネシウム含有基材からから生じる、請求項１に記載の固体電池セル。
【請求項３】
前記固体イオン伝導体中の前記マグネシウム化合物は、前記マグネシウム含有基材の第一部分から作製され、前記電極中の前記マグネシウムは、前記マグネシウム含有基材の第二部分由来である、請求項２に記載の固体電池セル。
【請求項４】
前記対電極は、複合材料を含み、前記複合材料は、導電性材料およびイオン伝導性物質を含む、請求項１に記載の固体電池セル。
【請求項５】
前記導電性材料は、グラファイトを含み、前記イオン伝導性物質は、酸化マグネシウム、過酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、またはそれらの任意の混合物を含む、請求項４に記載の固体電池セル。
【請求項６】
前記イオン伝導性物質は、含水物を含む、請求項４に記載の固体電池セル。
【請求項７】
前記含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、またはそれらの任意の混合物を含む、請求項６に記載の固体電池セル。
【請求項８】
前記対電極は、グラファイト、グラファイト化合物、グラファイト材料、またはそれらの任意の混合物を含む、請求項１に記載の固体電池セル。
【請求項９】
前記対電極は、ナトリウム、カリウム、リチウム、ルビジウム、マグネシウム、カルシウム、ベリリウム、エルビウム、イッテルビウム、それらのイオン、それらの合金、またはそれらの任意の混合物がインターカレートしたグラファイトを含む、請求項１に記載の固体電池セル。
【請求項１０】
前記対電極は、イオン性化合物がインターカレートしたグラファイトを含み、前記イオン性化合物は、陽イオンまたは陰イオンを含み、前記陽イオンは、Ｃｕ+、Ｃｕ2+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｚｎ2+、Ｓｎ2+、Ｓｎ4+、Ａｌ3+、Ｍｎ2+、Ｍｎ4+、Ｔｉ3+、Ｔｉ4+、Ｎａ+、Ｋ+、Ｃｓ+、Ｍｇ2+、Ｃａ2+、Ｖ2+、Ｖ4+、Ｖ5+、Ｂｅ2+、Ｃｅ4+、またはそれらの任意の混合物を含み、前記陰イオンは、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、またはそれらの任意の混合物を含む、請求項１に記載の固体電池セル。
【請求項１１】
前記イオン伝導性材料は、含水物を含む、請求項１に記載の固体電池セル。
【請求項１２】
前記含水物は、水和錯体を含み、前記水和錯体は、物質に化学的に結合する水分子を１つまたは複数含む、請求項１１に記載の固体電池セル。
【請求項１３】
前記含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、またはそれらの任意の混合物を含む、請求項１１に記載の固体電池セル。
【請求項１４】
前記含水物は、可動イオンを含み、前記可動イオンは、約０．０５ｎｍ〜０．５ｎｍ未満の水和半径を有する、請求項１１に記載の固体電池セル。
【請求項１５】
前記含水物は、イオン性化合物を含み、前記イオン性化合物は、陽イオンおよび陰イオンを含み、前記陽イオンは、Ｃｕ+、Ｃｕ2+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｚｎ2+、Ｓｎ2+、Ｓｎ4+、Ａｌ3+、Ｍｎ2+、Ｍｎ4+、Ｔｉ3+、Ｔｉ4+、Ｎａ+、Ｋ+、Ｃｓ+、Ｍｇ2+、Ｃａ2+、Ｖ2+、Ｖ4+、Ｖ5+、Ｂｅ2+、Ｃｅ4+、またはそれらの任意の混合物を含み、前記陰イオンは、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、またはそれらの任意の混合物を含む、請求項１１に記載の固体電池セル。
【請求項１６】
前記電極は、約１原子％〜約７原子％のアルミニウムを含む、請求項１に記載の固体電池セル。
【請求項１７】
前記対電極中の前記導電性材料は、グラファイト、銀、ニッケル、金、銅、伝導性ポリマー、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載の固体電池セル。
【請求項１８】
電極と対電極の間に配置される固体イオン伝導体を含む固体電池セルであって、
前記電極は、少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み、
前記対電極は、導電性材料およびイオン伝導性物質を含み、
前記固体イオン伝導体は、イオン伝導性材料を含み、
前記イオン伝導性材料は、含水物を含み、
前記対電極および前記固体イオン伝導体は、合わせて約１μｍ〜１ｍｍ未満の厚さを有する、固体電池セル。
【請求項１９】
前記イオン伝導性物質および前記イオン伝導性材料は、独立して含水物を含み、前記含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、またはそれらの任意の混合物を含む、請求項１８に記載の固体電池セル。
【請求項２０】
少なくとも９０原子％のマグネシウムを含むマグネシウム含有基材、および試薬溶液を混合して、混合物を作製する工程、
前記混合物中の前記マグネシウム含有基材の一部分と前記試薬溶液を反応させ、電極上に配置される固体イオン伝導体を作製する工程であり、前記固体イオン伝導体は、前記マグネシウム含有基材と前記試薬溶液の反応部から生じるイオン伝導性材料を含み、前記電極は、前記マグネシウム含有基材の未反応部を含む、工程、および
前記固体イオン伝導体の上方に導電性材料を含む対電極を形成する工程であり、前記固体イオン伝導体は、少なくとも部分的に、前記電極と前記対電極の間に、少なくとも部分的に配置され、前記対電極および前記固体イオン伝導体は、合わせて約１μｍ〜１ｍｍ未満の厚さを有する、固体電池セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年４月３日に出願された米国仮特許出願第６２／１４２，６９６号、２０１５年９月１７日に出願された米国仮特許出願第６２／２１９，８５４号、および２０１６年１月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／２８７，５７１号の利益を主張し、それらの全ては、参照によりここに組み込まれる。
記載される実施形態は概して、固体電池セルならびにその製造方法および使用に関する。より詳細には、そのような実施形態は、マグネシウムを含有する固体電池セル、ならびにその製造方法および使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電池は、通常、液状電解質またはゲル状電解質を有し得る。これらの液状およびゲル状電解質は、腐食性を有し得、人、または他の生体に暴露された場合、害を及ぼし得る。また、従来の電池は、嵩高くなり得、電解質量、および電池中に電解質を含有させるために必要とされる保護シールにある程度左右される、制限された形状および大きさを有し得る。
固体電池セルは、リチウム、または銅、銀もしくは金といった貨幣用金属を含有する電極を有し得る。金属リチウム製の電極を含有する固体電池は、製造工程中ならびに保管、輸送および使用中に爆発し得る。貨幣用金属製の電極を含有する固体電池は、比較的低い電荷密度を有し得、同様の電荷密度を有する他の電池よりも、製造コストがはるかに高くなり得る。
したがって、改善された固体電池セル、および固体電池セルの製造方法が必要である。当該固体電池セルは、同等の電力密度を有する従来の電池よりも、大きさが小さく、開回路電圧が大きく、かつ／または製造が容易で製造コストが低くなり得る。
【発明の概要】
【０００３】
固体電池セル、およびその製造方法が提供される。１つまたは複数の実施形態において、固体電池セルは、１つまたは複数の電極と１つまたは複数の対電極の間に配置される、１つまたは複数の固体イオン伝導体を含み得る。電極は、少なくとも９０原子パーセント（原子％）のマグネシウムを含み得、対電極は、１つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または１つもしくは複数の導電性材料を含み得、固体イオン伝導体は、１つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または１つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得る。イオン伝導性材料は、１つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約１μｍ〜１ｍｍ未満の厚さを有し得る。
固体電池セルのいくつかの実施形態において、電極は、少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み得、対電極は、１つもしくは複数の導電性材料、および１つもしくは複数のイオン伝導性物質であり得るか、または１つもしくは複数の導電性材料、および１つもしくは複数のイオン伝導性物質を含み得、固体イオン伝導体は、１つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または１つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得る。イオン伝導性材料は、含水物であり得るか、または含水物を含み得る。
他の実施形態において、固体電池セルの製造方法は、１つまたは複数のマグネシウム含有基材、および１つまたは複数の試薬溶液を混合し、混合物を作製する工程を含み得る。マグネシウム含有基材は、少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み得る。方法は、混合物中のマグネシウム含有基材の一部分と試薬溶液を反応させ、電極上に配置される１つまたは複数の固体イオン伝導体を作製する工程も含み得る。固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材と試薬溶液の反応部から生じる、１つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、またはマグネシウム含有基材と試薬溶液の反応部から生じる、１つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得る。電極は、マグネシウム含有基材の未反応部を含み得る。方法は、固体イオン伝導体の上または上方に１つまたは複数の導電性材料を含有する、１つまたは複数の対電極を形成する工程をさらに含み得る。固体イオン伝導体は、電極と対電極の間に、少なくとも部分的に配置され得、対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約１μｍ〜１ｍｍ未満の厚さを有し得る。
【０００４】
先に記載された特徴を詳細に理解できるよう、先の簡単な要約についての、より具体的な説明を、実施形態を参照しながら提示し、実施形態の一部を添付の図に示す。しかし、本発明は、同様に効果的な他の実施形態を認めてもよく、添付の図は、典型的な実施形態のみを説明し、したがって、その範囲の限定であると考えられるべきでないことに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】記載される実施形態の１つまたは複数に係る、例示的な固体電池セルの斜視図である。
【図２】図１中の２−２線に沿った固体電池セルの断面図である。
【図３】図１中の３−３線に沿った固体電池セルの断面図である。
【図４】記載される実施形態の１つまたは複数に係る、他の例示的な固体電池セルの斜視図である。
【図５】図４中の５−５線に沿った固体電池セルの断面図である。
【図６】図４中の６−６線に沿った固体電池セルの断面図である。
【図７】記載される実施形態の１つまたは複数に係る、他の例示的な固体電池セルの斜視図である。
【図８】図７中の８−８線に沿った固体電池セルの断面図である。
【図９】図７中の９−９線に沿った固体電池セルの断面図である。
【図１０】記載される実施形態の１つまたは複数に係る、他の例示的な固体電池セルの斜視図である。
【図１１】図１０中の１１−１１線に沿った固体電池セルの断面図である。
【図１２】図１０中の１２−１２線に沿った固体電池セルの断面図である。
【図１３】記載される実施形態の１つまたは複数に係る、固体電池セルを３個含有する例示的な固体電池の概略図である。
【図１４】記載される実施形態の１つまたは複数に係る、例示的な固体コイル型電池の斜視図である。
【図１５】記載される実施形態の１つまたは複数に係る、例示的な固体ディスク型電池セルの平面図である。
【図１６】図１５中の１６−１６線に沿った固体ディスク型電池セルの断面図である。
【図１７】記載される実施形態の１つまたは複数に係る、例示的な固体コンテナ型電池セルの断面図である。
【図１８】図１７中の１８−１８線に沿った固体コンテナ型電池セルの断面図である。
【図１９】図１７中の１９−１９線に沿った固体コンテナ型電池セルの断面図である。
【図２０】記載される実施形態の１つまたは複数に係る、他の例示的な固体コンテナ型電池セルの断面図である。
【図２１】図２０中の２１−２１線に沿った固体コンテナ型電池セルの断面図である。
【図２２】図２０中の２２−２２線に沿った固体コンテナ型電池セルの断面図である。
【図２３】記載される実施形態の１つまたは複数に係る、他の例示的な固体電池の斜視図である。
【図２４】図２３中の２４−２４線に沿った固体電池の断面図である。
【図２５】図２３中の２５−２５線に沿った固体電池の断面図である。
【図２６】１つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体電池に関して再充電モードで継時的に測定された電圧のグラフである。
【図２７】１つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体電池に関して放電モードで継時的に測定された電圧のグラフである。
【図２８】１つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体電池に関して他の放電モードで継時的に測定された電圧のグラフである。
【図２９】１つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体電池に関して自己回復モードで継時的に測定された電圧のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図１は、１つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体電池セル１００の斜視図を示す。図２は、図１中の２−２線に沿った固体電池セル１００の断面図を示し、図３は、図１中の３−３線に沿った固体電池セル１００の断面図を示す。固体電池セル１００は、１つまたは複数の電極１１０、１つまたは複数の固体イオン伝導体１２０、および１つまたは複数の対電極１３０を含み得る。図１〜図３に示されるように、固体イオン伝導体１２０は、電極１１０と対電極１３０の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
電極１１０は、１つもしくは複数のマグネシウム含有材料であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体１２０は、１つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または１つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極１３０は、１つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または１つもしくは複数の導電性材料を含み得る。また、対電極１３０は、１つもしくは複数のイオン伝導性物質であり得るか、または１つもしくは複数のイオン伝導性物質を含み得る。いくつかの例において、マグネシウム含有材料は、少なくとも９０原子パーセント（原子％）のマグネシウムであり得るか、または少なくとも９０原子パーセント（原子％）のマグネシウムを含み得、イオン伝導性材料は、１つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得る。存在する場合、イオン伝導性物質は、１つもしくは複数の水和物であり得るか、または１つもしくは複数の水和物を含み得る。１つまたは複数のカソード１０２は、対電極１３０の任意の部位に接続され得、かつ／または対電極１３０と電気連絡し得、１つまたは複数のアノード１０４は、電極１１０の任意の部位に接続され得、かつ／または電極１１０と電気連絡し得る。カソード１０２、およびアノード１０４は、それぞれ独立して、１つもしくは複数のワイヤ、１つもしくは複数のバス、１つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【０００７】
固体イオン伝導体１２０と対電極１３０を合わせた厚さ（Ｔ1）は、約１μｍ、約２μｍ、約５μｍ、約１０μｍ、約２０μｍまたは約５０μｍ〜約１００μｍ、約２５０μｍ、約５００μｍ、約７５０μｍ、約９００μｍまたは１ｍｍ未満であり得る。例えば、固体イオン伝導体１２０と対電極１３０を合わせた厚さ（Ｔ1）は、約１μｍ〜１ｍｍ未満、約２μｍ〜約５００μｍ、または約２．５μｍ〜約２５０μｍであり得る。固体電池セル１００の長さ（Ｌ1）は、約５ｍｍ、約１０ｍｍまたは約５０ｍｍ〜約１０ｃｍ、約５０ｃｍ、約１００ｃｍ、約５００ｃｍまたは約１，０００ｃｍであり得る。例えば、固体電池セル１００の長さ（Ｌ1）は、約５ｍｍ〜約１，０００ｃｍ、約５ｍｍ〜約１０ｃｍ、または約５ｍｍ〜約５０ｍｍであり得る。固体電池セル１００の直径（Ｄ1）は、約０．２ｍｍ、約１ｍｍまたは約５ｍｍ〜約１ｃｍ、約１０ｃｍまたは約５０ｃｍであり得る。例えば、固体電池セル１００の直径（Ｄ1）は、約０．２ｍｍ〜約５０ｃｍ、約０．２ｍｍ〜約１０ｃｍ、または約１ｍｍ〜約５ｍｍであり得る。
【０００８】
図４は、１つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体電池セル２００の斜視図を示す。図５は、図４中の５−５線に沿った固体電池セル２００の断面図を示し、図６は、図４中の６−６線に沿った固体電池セル２００の断面図を示す。固体電池セル２００は、１つまたは複数の電極２１０、１つまたは複数の固体イオン伝導体２２０、１つまたは複数の第二の固体伝導体２２２、および１つまたは複数の対電極２３０を含み得る。図４〜図６に示されるように、固体イオン伝導体２２０は、電極２１０と対電極２３０の間に、少なくとも部分的に配置され得、第二の固体伝導体２２２は、固体イオン伝導体２２０と対電極２３０の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
【０００９】
電極２１０は、１つもしくは複数のマグネシウム含有材料であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体２２０は、１つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または１つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、第二の固体伝導体２２２は、１つもしくは複数の導電性材料、および／または１つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または１つもしくは複数の導電性材料、および／または１つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極２３０は、１つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または１つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに１つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または１つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。いくつかの例において、マグネシウム含有材料は、少なくとも９０原子％のマグネシウムであり得るか、または少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み得、イオン伝導性材料は、１つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、第二の固体伝導体２２２中の導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得、第二の固体伝導体２２２中のイオン伝導性物質は、１つもしくは複数の水和物、１つもしくは複数の塩、１つもしくは複数の金属酸化物、１つもしくは複数の金属水酸化物であり得るか、または１つもしくは複数の水和物、１つもしくは複数の塩、１つもしくは複数の金属酸化物、１つもしくは複数の金属水酸化物を含み得、対電極２３０中の導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得、対電極２３０中のイオン伝導性物質は、１つもしくは複数の水和物であり得るか、または１つもしくは複数の水和物を含み得る。１つまたは複数のカソード２０２は、対電極２３０の任意の部位に接続され得、かつ／または対電極２３０と電気連絡し得、１つまたは複数のアノード２０４は、電極２１０の任意の部位に接続され得、かつ／または電極２１０と電気連絡し得る。カソード２０２、およびアノード２０４は、それぞれ独立して、１つもしくは複数のワイヤ、１つもしくは複数のバス、１つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【００１０】
いくつかの例において、固体イオン伝導体２２０中に配置する欠陥を、カバーするか、補償するか、または低減するため、第二の固体伝導体２２２は、固体イオン伝導体２２０上に形成、堆積または配置され得る。欠陥は、電極２１０および対電極２３０を電気的に短絡させ、かつ／もしくは固体イオン伝導体２２０と対電極２３０の間の電気接触抵抗を下げ得るピンホールであり得るか、または電極２１０および対電極２３０を電気的に短絡させ、かつ／もしくは固体イオン伝導体２２０と対電極２３０の間の電気接触抵抗を下げ得るピンホールを含み得る。第二の固体伝導体２２２は、追加の可動陰イオンまたは可動陽イオンも提供し得、固体イオン伝導体２２０および対電極２３０のイオン伝導度を向上させ、電極２１０および対電極２３０上で起こる酸化還元反応を増進させ、かつ／または対電極２３０と接触する、１つもしくは複数の気体および／もしくは１つもしくは複数の液体（例えば、空気または水）との、１つもしくは複数の反応を増進させる。
【００１１】
固体イオン伝導体２２０、第二の固体伝導体２２２および対電極２３０を合わせた厚さ（Ｔ2）は、約１μｍ、約２μｍ、約５μｍ、約１０μｍ、約２０μｍまたは約５０μｍ〜約１００μｍ、約２５０μｍ、約５００μｍ、約７５０μｍ、約９００μｍまたは１ｍｍ未満であり得る。例えば、固体イオン伝導体２２０、第二の固体伝導体２２２および対電極２３０を合わせた厚さ（Ｔ2）は、約１μｍ〜１ｍｍ未満、約２μｍ〜約５００μｍ、または約２．５μｍ〜約２５０μｍであり得る。固体電池セル２００の長さ（Ｌ2）は、約５ｍｍ、約１０ｍｍまたは約５０ｍｍ〜約１０ｃｍ、約５０ｃｍ、約１００ｃｍ、約５００ｃｍまたは約１，０００ｃｍであり得る。例えば、固体電池セル２００の長さ（Ｌ2）は、約５ｍｍ〜約１，０００ｃｍ、約５ｍｍ〜約１０ｃｍ、または約５ｍｍ〜約５０ｍｍであり得る。固体電池セル２００の直径（Ｄ2）は、約０．２ｍｍ、約１ｍｍまたは約５ｍｍ〜約１ｃｍ、約１０ｃｍまたは約５０ｃｍであり得る。例えば、固体電池セル２００の直径（Ｄ2）は、約０．２ｍｍ〜約５０ｃｍ、約０．２ｍｍ〜約１０ｃｍ、または約１ｍｍ〜約５ｍｍであり得る。
図７は、１つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体電池セル３００の斜視図を示す。図８は、図７中の８−８線に沿った固体電池セル３００の断面図を示し、図９は、図７中の９−９線に沿った固体電池セル３００の断面図を示す。固体電池セル３００は、１つまたは複数の電極３１０、１つまたは複数の固体イオン伝導体３２０、および１つまたは複数の対電極３３０を含み得る。図７〜図９に示されるように、固体イオン伝導体３２０は、電極３１０と対電極３３０の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
【００１２】
電極３１０は、１つもしくは複数のマグネシウム含有材料であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体３２０は、１つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または１つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極３３０は、１つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または１つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに１つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または１つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。いくつかの例において、マグネシウム含有材料は、少なくとも９０原子％のマグネシウムであり得るか、または少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み得、イオン伝導性材料は、１つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得、イオン伝導性物質は、１つもしくは複数の水和物であり得るか、または１つもしくは複数の水和物を含み得る。１つまたは複数のカソード３０２は、対電極３３０の任意の部位に接続され得、かつ／または対電極３３０と電気連絡し得、１つまたは複数のアノード３０４は、電極３１０の任意の部位に接続され得、かつ／または電極３１０と電気連絡し得る。カソード３０２、およびアノード３０４は、それぞれ独立して、本明細書に説明および記載される、１つもしくは複数のワイヤ、１つもしくは複数のバス、１つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【００１３】
固体電池セル３００の厚さ（Ｔ3）は、約０．０５ｍｍ、約０．５ｍｍまたは約１ｍｍ〜約１０ｍｍ、約５０ｍｍまたは約１００ｍｍであり得る。例えば、固体電池セル３００の厚さ（Ｔ3）は、約０．０５ｍｍ〜約１００ｍｍ、約０．５ｍｍ〜約３０ｍｍ、または約０．５ｍｍ〜約１ｍｍであり得る。固体イオン伝導体３２０と対電極３３０を合わせた厚さ（Ｔ4）は、約１μｍ、約２μｍ、約５μｍ、約１０μｍ、約２０μｍまたは約５０μｍ〜約１００μｍ、約２５０μｍ、約５００μｍ、約７５０μｍ、約９００μｍまたは１ｍｍ未満であり得る。例えば、固体イオン伝導体３２０と対電極３３０を合わせた厚さ（Ｔ4）は、約１μｍ〜１ｍｍ未満、約２μｍ〜約５００μｍ、または約２．５μｍ〜約２５０μｍであり得る。
固体電池セル３００の長さ（Ｌ3）は、約２ｍｍ、約５ｍｍ、約１０ｍｍまたは約５０ｍｍ〜約１０ｃｍ、約５０ｃｍ、約１００ｃｍまたは約５００ｃｍであり得る。例えば、固体電池セル３００の長さ（Ｌ3）は、約２ｍｍ〜約５００ｃｍ、約２ｍｍ〜約１０ｃｍ、または約２ｍｍ〜約１０ｍｍであり得る。固体電池セル３００の幅（Ｗ1）は、約２ｍｍ、約１０ｍｍまたは約５０ｍｍ〜約１０ｃｍ、約１００ｃｍまたは約５００ｃｍであり得る。例えば、固体電池セル３００の幅（Ｗ1）は、約２ｍｍ〜約５００ｃｍ、約２ｍｍ〜約５０ｃｍ、または約２ｍｍ〜約１０ｃｍであり得る。
【００１４】
図１０は、１つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体電池セル４００の斜視図を示す。図１１は、図１０中の１１−１１線に沿った固体電池セル４００の断面図を示し、図１２は、図１０中の１２−１２線に沿った固体電池セル４００の断面図を示す。固体電池セル４００は、１つまたは複数の電極４１０、１つまたは複数の固体イオン伝導体４２０、１つまたは複数の第二の固体伝導体４２２、および１つまたは複数の対電極４３０を含み得る。図１０〜図１２に示されるように、固体イオン伝導体４２０は、電極４１０と対電極４３０の間に、少なくとも部分的に配置され得、第二の固体伝導体４２２は、固体イオン伝導体４２０と対電極４３０の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
【００１５】
電極４１０は、１つもしくは複数のマグネシウム含有材料であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体４２０は、１つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または１つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、第二の固体伝導体４２２は、１つもしくは複数の導電性材料、および／または１つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または１つもしくは複数の導電性材料、および／または１つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極４３０は、１つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または１つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに１つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または１つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。いくつかの例において、電極４１０に含有されるマグネシウム含有材料は、少なくとも９０原子％のマグネシウムであり得るか、または少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み得、固体イオン伝導体４２０に含有されるイオン伝導性材料は、１つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、第二の固体伝導体４２２に含有される導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得、第二の固体伝導体４２２に含有されるイオン伝導性物質は、１つもしくは複数の水和物、１つもしくは複数の塩、１つもしくは複数の金属酸化物、１つもしくは複数の金属水酸化物であり得るか、または１つもしくは複数の水和物、１つもしくは複数の塩、１つもしくは複数の金属酸化物、１つもしくは複数の金属水酸化物を含み得、対電極４３０に含有される導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得、対電極４３０に含有されるイオン伝導性物質は、１つもしくは複数の水和物であり得るか、または１つもしくは複数の水和物を含み得る。１つまたは複数のカソード４０２は、対電極４３０の任意の部位に接続され得、かつ／または対電極４３０と電気連絡し得、１つまたは複数のアノード４０４は、電極４１０の任意の部位に接続され得、かつ／または電極４１０と電気連絡し得る。カソード４０２およびアノード４０４は、それぞれ独立して、本明細書に説明および記載される、１つもしくは複数のワイヤ、１つもしくは複数のバス、１つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【００１６】
いくつかの例において、固体イオン伝導体４２０中に配置する欠陥を、カバーするか、補償するか、または低減するため、第二の固体伝導体４２２は、固体イオン伝導体４２０上に形成、堆積または配置され得る。欠陥は、電極４１０および対電極４３０を電気的に短絡させ、かつ／もしくは固体イオン伝導体４２０と対電極４３０の間の電気接触抵抗を下げ得るピンホールであり得るか、または電極４１０および対電極４３０を電気的に短絡させ、かつ／もしくは固体イオン伝導体４２０と対電極４３０の間の電気接触抵抗を下げ得るピンホールを含み得る。第二の固体伝導体４２２は、追加の可動陰イオンまたは可動陽イオンも提供し得、固体イオン伝導体４２０および対電極４３０のイオン伝導度を向上させ、電極４１０および対電極４３０上で起こる酸化還元反応を増進させ、かつ／または対電極４３０と接触する、１つもしくは複数の気体および／もしくは１つもしくは複数の液体（例えば、空気または水）との、１つもしくは複数の反応を増進させる。
【００１７】
固体電池セル４００の厚さ（Ｔ5）は、約０．０５ｍｍ、約０．５ｍｍまたは約１ｍｍ〜約１０ｍｍ、約５０ｍｍまたは約１００ｍｍであり得る。例えば、固体電池セル４００の厚さ（Ｔ5）は、約０．０５ｍｍ〜約１００ｍｍ、約０．５ｍｍ〜約３０ｍｍ、または約０．５ｍｍ〜約１ｍｍであり得る。固体イオン伝導体４２０、第二の固体伝導体４２２、および対電極４３０を合わせた厚さ（Ｔ6）は、約１μｍ、約２μｍ、約５μｍ、約１０μｍ、約２０μｍまたは約５０μｍ〜約１００μｍ、約２５０μｍ、約５００μｍ、約７５０μｍ、約９００μｍまたは１ｍｍ未満であり得る。例えば、固体イオン伝導体４２０、第二の固体伝導体４２２、および対電極４３０を合わせた厚さ（Ｔ6）は、約１μｍ〜１ｍｍ未満、約２μｍ〜約５００μｍ、または約２．５μｍ〜約２５０μｍであり得る。
固体電池セル４００の長さ（Ｌ4）は、約２ｍｍ、約５ｍｍ、約１０ｍｍまたは約５０ｍｍ〜約１０ｃｍ、約５０ｃｍ、約１００ｃｍまたは約５００ｃｍであり得る。例えば、固体電池セル４００の長さ（Ｌ4）は、約２ｍｍ〜約５００ｃｍ、約２ｍｍ〜約１０ｃｍ、または約２ｍｍ〜約１０ｍｍであり得る。固体電池セル４００の幅（Ｗ2）は、約２ｍｍ、約１０ｍｍまたは約５０ｍｍ〜約１０ｃｍ、約１００ｃｍまたは約５００ｃｍであり得る。例えば、固体電池セル４００の幅（Ｗ2）は、約２ｍｍ〜約５００ｃｍ、約２ｍｍ〜約５０ｃｍ、または約２ｍｍ〜約１０ｃｍであり得る。
【００１８】
電極
少なくとも一つの実施形態において、電極１１０、２１０、３１０および／または４１０、ならびに固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／または４２０の少なくとも一部分は、同一のマグネシウム含有基材から製造され得るか、作製され得るか、または生じ得る。例えば、固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／または４２０中のマグネシウム化合物は、マグネシウム含有基材の第一部分から製造され得るか、作製され得るか、または生じ得、電極１１０、２１０、３１０および／または４１０中のマグネシウムは、マグネシウム含有基材の第二部分から製造され得るか、作製され得るか、または生じ得る。いくつかの例において、マグネシウム含有基材の第一部分は、変換され、固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／もしくは４２０、または固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／もしくは４２０の少なくとも一部分を作製し得、マグネシウム含有基材の残余または第二部分は、電極１１０、２１０、３１０および／もしくは４１０となり得るか、または電極１１０、２１０、３１０および／もしくは４１０を含み得る。固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／または４２０は、連続的にまたは非連続的に、電極１１０、２１０、３１０および／または４１０の一部分または複数部分上に配置され得る。
【００１９】
電極１１０、２１０、３１０および／または４１０は、１つもしくは複数のマグネシウム含有基材、および／またはマグネシウム含有基材の一部分もしくは複数部分であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム含有基材、および／またはマグネシウム含有基材の一部分もしくは複数部分を含み得る。マグネシウム含有基材は、１つもしくは複数の、ワイヤ、ロッド、ホイル、シート、プレート、フィルム、ディスク、ストリップ、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、プラグ、もしくはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または１つもしくは複数の、ワイヤ、ロッド、ホイル、シート、プレート、フィルム、ディスク、ストリップ、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、プラグ、またはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。いくつかの例において、それぞれ図１〜図３および図４〜図６に示される、電極１１０および／または２１０ならびに固体イオン伝導体１２０および／または２２０の作製に使用されるマグネシウム含有基材は、１つもしくは複数のワイヤ、または１つもしくは複数のロッドであり得る。他の例において、それぞれ図７〜図９および図１０〜図１２に示される、電極３１０および／または４１０ならびに固体イオン伝導体３２０および／または４２０の作製に使用されるマグネシウム含有基材は、１つもしくは複数のプレート、１つもしくは複数のフィルム、または１つもしくは複数のストリップであり得る。
【００２０】
電極１１０、２１０、３１０および／または４１０、ならびにマグネシウム含有基材は、少なくとも９０原子％のマグネシウムであり得るか、または少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み得る。例えば、電極１１０、２１０、３１０および／または４１０、ならびにマグネシウム含有基材は、少なくとも９１原子％、少なくとも９２原子％、少なくとも９３原子％、少なくとも９４原子％、少なくとも９５原子％、少なくとも９６原子％、少なくとも９７原子％、少なくとも９８原子％、少なくとも９９原子％、少なくとも９９．５原子％、少なくとも９９．８原子％、少なくとも９９．９原子％、少なくとも９９．９５原子％、少なくとも９９．９９原子％、またはそれ以上のマグネシウムを含み得る。例えば、電極１１０、２１０、３１０および／または４１０、ならびにマグネシウム含有基材は、約９０原子％〜約１００原子％、約９２原子％〜約９９．９９原子％、約９５原子％〜約９９．９原子％、または約９５原子％〜約９９原子％のマグネシウムを含み得る。
【００２１】
他の例において、電極１１０、２１０、３１０および／または４１０、ならびにマグネシウム含有基材は、マグネシウム以外に、１つもしくは複数の元素、または１つもしくは複数の金属を含み得る。マグネシウム以外の例示的な元素または金属は、アルミニウム、銀、亜鉛、ケイ素、マンガン、スカンジウム、イットリウム、ランタニド、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、それらの合金、またはそれらの任意の混合物であり得るか、またはアルミニウム、銀、亜鉛、ケイ素、マンガン、スカンジウム、イットリウム、ランタニド、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、それらの合金、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。電極１１０、２１０、３１０および／または４１０、ならびにマグネシウム含有基材は、マグネシウム以外に、１つもしくは複数の元素、または１つもしくは複数の金属を、約１０原子％以下で含み得る。例えば、電極１１０、２１０、３１０および／または４１０、ならびにマグネシウム含有基材は、マグネシウム以外に、約０．０１原子％、約０．１原子％、約０．５原子％、約１原子％、約２原子％、約３原子％または約４原子％〜約５原子％、約６原子％、約７原子％、約８原子％、約９原子％または約１０原子％の、１つもしくは複数の元素、または１つもしくは複数の金属を含み得る。１つまたは複数の例において、電極１１０、２１０、３１０および／または４１０、ならびにマグネシウム含有基材は、少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み得、かつ約１原子％〜約７原子％、約２原子％〜約５原子％、または約３原子％〜約４原子％のアルミニウムを含み得る。
【００２２】
固体イオン伝導体
固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／または４２０は、１つまたは複数のイオン伝導性材料を含み得るが、これに限定されない。イオン伝導性材料は、１つもしくは複数のマグネシウム化合物、１つもしくは複数の水和物もしくは含水物、１つもしくは複数の塩もしくはイオン性化合物、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム化合物、１つもしくは複数の水和物もしくは含水物、１つもしくは複数の塩もしくはイオン性化合物、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。いくつかの例において、イオン伝導性材料は、１×１０-8Ｓ／ｃｍを超えるイオン伝導度を有し得、かつ１×１０-8Ｓ／ｃｍ以下の電子伝導度を有し得る。
【００２３】
固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／または４２０に含有され得るイオン伝導性材料は、１つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得る。例示的なマグネシウム化合物は、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、過酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、亜塩素酸マグネシウム、次亜塩素酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、亜硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、シアン化マグネシウム、酢酸マグネシウム、ギ酸マグネシウム、炭酸水素マグネシウム、窒化マグネシウム、硝酸マグネシウム、ホウ酸マグネシウム、硫酸アルミニウムマグネシウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウム、酸化アルミニウムマグネシウム、もしくはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、過酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、亜塩素酸マグネシウム、次亜塩素酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、亜硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、シアン化マグネシウム、酢酸マグネシウム、ギ酸マグネシウム、炭酸水素マグネシウム、窒化マグネシウム、硝酸マグネシウム、ホウ酸マグネシウム、硫酸アルミニウムマグネシウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウム、酸化アルミニウムマグネシウム、もしくはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。
【００２４】
固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／または４２０に含有され得るイオン伝導性材料は、１つもしくは複数の含水物であり得るか、または１つもしくは複数の含水物を含み得る。いくつかの例において、含水物は、１つもしくは複数の水和錯体であり得るか、または１つもしくは複数の水和錯体を含み得、水和錯体は、１つまたは複数の物質に、例えば、元素、化合物、材料またはそれらの任意の混合物のうちの１つまたは複数に化学的に結合する水分子を、１つまたは複数有し得る。水和錯体は、物質の表面に化学的に結合するかまたは物質の結晶構造中に包含される水分子を、１つまたは複数含み得る。
【００２５】
いくつかの例において、含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。例えば、含水物は、硫酸マグネシウム水和物、硫酸銅水和物、硫酸アルミニウムカリウム水和物、塩化コバルト水和物、酢酸マグネシウム水和物、酸化バナジウム水和物、酸化鉄水和物、水酸化ケイ酸マグネシウムアルミニウムカルシウムナトリウム水和物、ケイ酸マグネシウム水和物、ケイ酸アルミニウム水和物、シアン化鉄水和物、ホウ酸マグネシウム水和物、硝酸マグネシウム水和物、それらの水和物、それらの異性体、もしくはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または硫酸マグネシウム水和物、硫酸銅水和物、硫酸アルミニウムカリウム水和物、塩化コバルト水和物、酢酸マグネシウム水和物、酸化バナジウム水和物、酸化鉄水和物、水酸化ケイ酸マグネシウムアルミニウムカルシウムナトリウム水和物、ケイ酸マグネシウム水和物、ケイ酸アルミニウム水和物、シアン化鉄水和物、ホウ酸マグネシウム水和物、硝酸マグネシウム水和物、それらの水和物、それらの異性体、もしくはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。
【００２６】
特定のいくつかの例において、含水物は、硫酸マグネシウム水和物（例えば、ＭｇＳｏ4・７Ｈ2Ｏ）、硫酸銅水和物（例えば、ＣｕＳｏ4・５Ｈ2Ｏ）、硫酸アルミニウムカリウム水和物（例えば、ＫＡｌ（ＳＯ4）2・１２Ｈ2Ｏ）、塩化コバルト水和物（例えば、ＣｏＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）、酢酸マグネシウム水和物（例えば、Ｍｇ（ＣＨ3ＣＯＯ）2・４Ｈ2Ｏ）、酸化バナジウム水和物（例えば、Ｖ2Ｏ5・３Ｈ2Ｏ）、酸化鉄水和物（例えば、Ｆｅ2Ｏ3・Ｈ2Ｏ）、水酸化ケイ酸マグネシウムアルミニウムカルシウムナトリウム水和物（例えば、（Ｎａ，Ｃａ）0.33（Ａｌ，Ｍｇ）2（Ｓｉ4Ｏ10）（ＯＨ）2・ｎＨ2Ｏ、ここでｎは、約１〜約１０であり得る）、ケイ酸マグネシウム水和物（例えば、ＭｇＯ・ｍＳｉＯ2・Ｈ2Ｏ、ここでｍは、約１〜約３であり得る）、ケイ酸アルミニウム水和物（例えば、Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2・２Ｈ2Ｏ）、シアン化鉄水和物（例えば、Ｆｅ7（ＣＮ）18・ｐＨ2Ｏ、ここでｐは、約１４〜約１６であり得る）、それらの水和物、それらの他の金属酸化状態、それらの異性体、もしくはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または硫酸マグネシウム水和物（例えば、ＭｇＳｏ4・７Ｈ2Ｏ）、硫酸銅水和物（例えば、ＣｕＳｏ4・５Ｈ2Ｏ）、硫酸アルミニウムカリウム水和物（例えば、ＫＡｌ（ＳＯ4）2・１２Ｈ2Ｏ）、塩化コバルト水和物（例えば、ＣｏＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）、酢酸マグネシウム水和物（例えば、Ｍｇ（ＣＨ3ＣＯＯ）2・４Ｈ2Ｏ）、酸化バナジウム水和物（例えば、Ｖ2Ｏ5・３Ｈ2Ｏ）、酸化鉄水和物（例えば、Ｆｅ2Ｏ3・Ｈ2Ｏ）、水酸化ケイ酸マグネシウムアルミニウムカルシウムナトリウム水和物（例えば、（Ｎａ，Ｃａ）0.33（Ａｌ，Ｍｇ）2（Ｓｉ4Ｏ10）（ＯＨ）2・ｎＨ2Ｏ、ここでｎは、約１〜約１０であり得る）、ケイ酸マグネシウム水和物（例えば、ＭｇＯ・ｍＳｉＯ2・Ｈ2Ｏ、ここでｍは、約１〜約３であり得る）、ケイ酸アルミニウム水和物（例えば、Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2・２Ｈ2Ｏ）、シアン化鉄水和物（例えば、Ｆｅ7（ＣＮ）18・ｐＨ2Ｏ、ここでｐは、約１４〜約１６であり得る）、それらの水和物、それらの他の金属酸化状態、それらの異性体、もしくはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。
【００２７】
含水物は、１つまたは複数の可動イオンを含み得る。可動イオンは、固体電池セル１００を流れる１つまたは複数の電流により、含水物中で形成または生成され得る。各可動イオンは、約０．０５ｎｍ〜０．５ｎｍ未満、約０．１ｎｍ〜０．５ｎｍ未満、約０．１ｎｍ〜０．４ｎｍ未満、または約０．３ｎｍ〜０．５ｎｍ未満の水和半径を有し得る。
含水物は、１つもしくは複数の塩、および／または１つもしくは複数のイオン性化合物であり得るか、または１つもしくは複数の塩、および／または１つもしくは複数のイオン性化合物を含み得るが、これらに限定されない。塩またはイオン性化合物は、１つもしくは複数の陽イオン、１つもしくは複数の陰イオン、１つもしくは複数の水和物（水分子）、またはそれらの任意の混合物を含み得る。陽イオンは、銅、鉄、亜鉛、錫、アルミニウム、マンガン、チタン、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、ベリリウム、セリウムの陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または銅、鉄、亜鉛、錫、アルミニウム、マンガン、チタン、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、ベリリウム、セリウムの陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。例えば、陽イオンは、Ｃｕ+、Ｃｕ2+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｚｎ2+、Ｓｎ2+、Ｓｎ4+、Ａｌ3+、Ｍｎ2+、Ｍｎ4+、Ｔｉ3+、Ｔｉ4+、Ｎａ+、Ｋ+、Ｃｓ+、Ｍｇ2+、Ｃａ2+、Ｖ2+、Ｖ4+、Ｖ5+、Ｂｅ2+、Ｃｅ4+、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、またはＣｕ+、Ｃｕ2+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｚｎ2+、Ｓｎ2+、Ｓｎ4+、Ａｌ3+、Ｍｎ2+、Ｍｎ4+、Ｔｉ3+、Ｔｉ4+、Ｎａ+、Ｋ+、Ｃｓ+、Ｍｇ2+、Ｃａ2+、Ｖ2+、Ｖ4+、Ｖ5+、Ｂｅ2+、Ｃｅ4+、もしくはそれらの任意の混合物を含み得る。陰イオンは、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
【００２８】
１つまたは複数の実施形態において、固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／または４２０は、第一のイオン伝導体および第二のイオン伝導体といった、２つ以上のイオン伝導体を含み得る。第一のイオン伝導体は、電極１１０、２１０、３１０および／または４１０上に配置され得、かつイオン伝導性材料を含み得、第二のイオン伝導体は、第一のイオン伝導体上に配置され得る。第一のイオン伝導体および第二のイオン伝導体は、それぞれ独立して、１つまたは複数の含水物を含み得る。固体イオン伝導体の水和または水分濃度は、水分約１ｐｐｂ（１０億分の１、すなわち０．００００００１質量％）、約１ｐｐｍ（１００万分の１、すなわち０．０００１質量％）、または約１０ｐｐｍ（０．００１質量％）〜水分約１質量％、約１０質量％または約７５質量％であり得る。
【００２９】
対電極
対電極１３０、２３０、３３０および／または４３０、ならびに第二の固体伝導体２３２および／または４３２は、独立して、１つもしくは複数の導電性材料、１つもしくは複数のイオン伝導性物質、または１つもしくは複数の導電性材料と１つもしくは複数のイオン伝導性物質の組み合わせもしくは混合物を含み得る。イオン伝導性物質は、本明細書に説明および記載されるイオン伝導性材料のいずれか１つであり得るか、または本明細書に説明および記載されるイオン伝導性材料のいずれか１つを含み得る。
【００３０】
対電極１３０、２３０、３３０および／または４３０中の導電性材料は、１つもしくは複数の金属、１つもしくは複数の導電性ポリマー、グラファイト、１つもしくは複数のグラファイト材料、１つもしくは複数のグラファイト化合物、またはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または１つもしくは複数の金属、１つもしくは複数の導電性ポリマー、グラファイト、１つもしくは複数のグラファイト材料、１つもしくは複数のグラファイト化合物、またはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。例示的な金属は、銀、ニッケル、金、銅、アルミニウム、それらの合金、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または銀、ニッケル、金、銅、アルミニウム、それらの合金、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。金属は、粒子、１枚もしくは複数枚のフィルム、１枚もしくは複数枚のプレート、１本もしくは複数本のワイヤ、またはそれらを任意に混合した形態であり得る。他の例において、導電性材料は、１つもしくは複数の導電性ポリマー、または導電性ポリマー材料であり得るか、または１つもしくは複数の導電性ポリマー、または導電性ポリマー材料を含み得る。例示的な導電性ポリマーおよび導電性ポリマー材料は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、ポリチオフェン（ＰＴ）、ポリピロール（ＰＰｙ）、それらの共重合体、それらの誘導体、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、またはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、ポリチオフェン（ＰＴ）、ポリピロール（ＰＰｙ）、それらの共重合体、それらの誘導体、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
【００３１】
いくつかの例において、対電極１３０、２３０、３３０および／または４３０は、グラファイト、１つもしくは複数のグラファイト化合物、１つもしくは複数のグラファイト材料、またはそれらの任意の混合物を含み得る。他の例において、対電極１３０、２３０、３３０および／または４３０は、１つまたは複数のイオン伝導性物質を含み得、かつグラファイト、１つもしくは複数のグラファイト化合物、１つもしくは複数のグラファイト材料、またはそれらの任意の混合物も含み得る。グラファイト、グラファイト化合物、およびグラファイト材料は、フレーク、パウダー、ファイバー、フォーム、または層状フィルムもしくは層状材料の形態であり得るが、これらに限定されない。グラファイト、グラファイト化合物、またはグラファイト材料は、１つもしくは複数のグラフェン化合物、グラフェン層の間に包含される１つもしくは複数の元素、グラフェン層の間に包含される１つもしくは複数の化合物、またはそれらの任意の混合物を含む、複数の単分子層、例えばグラフェンまたはドープグラフェンであり得るか、または１つもしくは複数のグラフェン化合物、グラフェン層の間に包含される１つもしくは複数の元素、グラフェン層の間に包含される１つもしくは複数の化合物、またはそれらの任意の混合物を含む、複数の単分子層、例えばグラフェンまたはドープグラフェンを含み得るが、これらに限定されない。例示的なグラフェン化合物は、酸化グラフェン、過塩素酸グラフェン、重硫酸グラフェン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または酸化グラフェン、過塩素酸グラフェン、重硫酸グラフェン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。１つまたは複数の金属をグラファイトにドープすることができ、１つまたは複数の金属は、銅、銀、アルミニウム、それらの合金、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または銅、銀、アルミニウム、それらの合金、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。グラフェン層の間に包含される元素が１つまたは複数インターカレートしたグラファイトは、ナトリウム、カリウム、リチウム、ルビジウム、マグネシウム、カルシウム、ベリリウム、エルビウム、イッテルビウム、それらのイオン、それらの合金、もしくはそれらの任意の混合物がインターカレートしたグラファイトであり得るか、またはナトリウム、カリウム、リチウム、ルビジウム、マグネシウム、カルシウム、ベリリウム、エルビウム、イッテルビウム、それらのイオン、それらの合金、もしくはそれらの任意の混合物がインターカレートしたグラファイトを含み得るが、これらに限定されない。
【００３２】
グラフェン層の間に包含される化合物が１つまたは複数インターカレートしたグラファイトは、１つもしくは複数のイオン性化合物、および／または１つもしくは複数の塩がインターカレートしたグラファイトであり得るか、または１つもしくは複数のイオン性化合物、および／または１つもしくは複数の塩がインターカレートしたグラファイトを含み得るが、これらに限定されない。イオン性化合物または塩は、１つもしくは複数の陽イオン、１つもしくは複数の陰イオン、１つもしくは複数の水和物（水分子）、またはそれらの任意の混合物を含み得る。陽イオンは、銅、鉄、亜鉛、錫、アルミニウム、マンガン、チタン、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、ベリリウム、セリウムの陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または銅、鉄、亜鉛、錫、アルミニウム、マンガン、チタン、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、ベリリウム、セリウムの陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。例えば、陽イオンは、Ｃｕ+、Ｃｕ2+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｚｎ2+、Ｓｎ2+、Ｓｎ4+、Ａｌ3+、Ｍｎ2+、Ｍｎ4+、Ｔｉ3+、Ｔｉ4+、Ｎａ+、Ｋ+、Ｃｓ+、Ｍｇ2+、Ｃａ2+、Ｖ2+、Ｖ4+、Ｖ5+、Ｂｅ2+、Ｃｅ4+、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、またはＣｕ+、Ｃｕ2+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｚｎ2+、Ｓｎ2+、Ｓｎ4+、Ａｌ3+、Ｍｎ2+、Ｍｎ4+、Ｔｉ3+、Ｔｉ4+、Ｎａ+、Ｋ+、Ｃｓ+、Ｍｇ2+、Ｃａ2+、Ｖ2+、Ｖ4+、Ｖ5+、Ｂｅ2+、Ｃｅ4+、もしくはそれらの任意の混合物を含み得る。陰イオンは、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。いくつかの例において、グラファイトは、１つまたは複数のハロゲン化金属にインターカレートされ得る。ハロゲン化金属は、塩化亜鉛、塩化銅、塩化ニッケル、塩化マンガン、塩化アルミニウム、塩化鉄、塩化ガリウム、塩化ジルコニウム、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または塩化亜鉛、塩化銅、塩化ニッケル、塩化マンガン、塩化アルミニウム、塩化鉄、塩化ガリウム、塩化ジルコニウム、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
【００３３】
他の実施形態において、対電極１３０、２３０、３３０および／または４３０に含有されるイオン伝導性物質は、１つもしくは複数の塩であり得るか、または１つもしくは複数の塩を含み得る。塩は、１つもしくは複数の陽イオン、１つもしくは複数の陰イオン、１つもしくは複数の水和物（水分子）、またはそれらの任意の混合物を含み得る。陽イオンは、アルミニウム、アンモニウム、カルシウム、セシウム、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、カリウム、ナトリウム、錫、亜鉛の陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、またはアルミニウム、アンモニウム、カルシウム、セシウム、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、カリウム、ナトリウム、錫、亜鉛の陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。陰イオンは、塩化物イオン、過塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、次亜塩素酸イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、シアン化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、アクリル酸イオン、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または塩化物イオン、過塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、次亜塩素酸イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、シアン化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、アクリル酸イオン、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
【００３４】
いくつかの例において、イオン伝導性物質は、１つもしくは複数の金属酸化物、および１つもしくは複数の塩であり得るか、または１つもしくは複数の金属酸化物、および１つもしくは複数の塩を含み得るが、これらに限定されない。金属酸化物は、酸化マグネシウム、酸化錫、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化バナジウム、酸化セリウム、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または酸化マグネシウム、酸化錫、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化バナジウム、酸化セリウム、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。他の例において、イオン伝導性物質は、１つもしくは複数の金属水酸化物、および１つもしくは複数の塩であり得るか、または１つもしくは複数の金属水酸化物、および１つもしくは複数の塩を含み得るが、これらに限定されない。金属水酸化物は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。他の例において、イオン伝導性物質は、１つもしくは複数の金属過酸化物、および１つもしくは複数の塩であり得るか、または１つもしくは複数の金属過酸化物、および１つもしくは複数の塩を含み得るが、これらに限定されない。金属過酸化物は、過酸化カリウム、過酸化ナトリウム、過酸化リチウム、過酸化セシウム、過酸化マグネシウム、過酸化カルシウム、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または過酸化カリウム、過酸化ナトリウム、過酸化リチウム、過酸化セシウム、過酸化マグネシウム、過酸化カルシウム、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。１つまたは複数の例において、イオン伝導性物質は、酸化マグネシウム、過酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または酸化マグネシウム、過酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
【００３５】
イオン伝導性物質は、含水物でもあり得るか、または含水物も含み得るが、これに限定されない。含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。イオン伝導性物質は、互いに積み重なって配置される複数の単分子層を含有する結晶性層状材料であり得るか、または互いに積み重なって配置される複数の単分子層を含有する結晶性層状材料を含み得るが、これに限定されない。例えば、結晶性層状材料は、酸化バナジウム、酸化グラフェン、硫化モリブデン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または酸化バナジウム、酸化グラフェン、硫化モリブデン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得る。いくつかの例において、イオン伝導性物質は、２つ以上の物質を含有し当該２つ以上の物質間の接触面に沿ってイオン伝導路を提供し得る混合物であり得るか、または２つ以上の物質を含有し当該２つ以上の物質間の接触面に沿ってイオン伝導路を提供し得る混合物を含み得るが、これに限定されない。例えば、混合物は、第一の物質（例えば、酸化マグネシウム）、および第二の物質（例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、またはケイ酸アルミニウム）を含み得、イオン伝導路は、第一の物質と第二の物質の接触面に沿って流れ得るか、延び得るか、または存在し得る。
【００３６】
１つまたは複数の実施形態において、対電極１３０、２３０、３３０および／または４３０は、１つまたは複数の複合材料を含み得る。例示的な複合材料は、１つもしくは複数の導電性材料、１つもしくは複数のイオン伝導性物質、または１つもしくは複数の導電性材料と１つもしくは複数のイオン伝導性物質の組み合わせ、もしくは混合物であり得るか、または１つもしくは複数の導電性材料、１つもしくは複数のイオン伝導性物質、または１つもしくは複数の導電性材料と１つもしくは複数のイオン伝導性物質の組み合わせ、もしくは混合物を含み得るが、これらに限定されない。いくつかの例において、複合材料は、導電性材料とイオン伝導性材料の比が異なる層、組成が異なる層、さまざまな含水物濃度の層、および／もしくは水和状態が異なる層の、複数の層であり得るか、または導電性材料とイオン伝導性材料の比が異なる層、組成が異なる層、さまざまな含水物濃度の層、および／もしくは水和状態が異なる層の、複数の層を含み得るが、これらに限定されない。いくつかの例において、複合材料は、対電極と触れた空気と反応するか、もしくは対電極と触れた空気との反応を促進させる、１つもしくは複数の化合物であり得るか、または対電極と触れた空気と反応するか、もしくは対電極と触れた空気との反応を促進させる、１つもしくは複数の化合物を含み得るが、これに限定されず、対電極は、反応メディエータ、または集電体（例えば、金属空気電池セル）であり得る。イオン伝導性材料に対する導電性材料の比は、約１％、約５％または約１０％〜５０％、約８０％または約９９％であり得る。対電極の水和または水分濃度は、水分約１ｐｐｂ、約１ｐｐｍまたは約１０ｐｐｍ〜水分約１質量％、約１０質量％または約７５質量％であり得る。
他の実施形態において、固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／または４２０の１つまたは複数の表面、ならびに対電極１３０、２３０、３３０および／または４３０の１つまたは複数の表面は、互いに接触し、それらの間に配置される１つまたは複数の接触面を生じ得る。ＡＳＴＭ  Ｄ７１２７−２０１３に従って測定した際、対電極１３０の表面は、接触面において、約０．００５μｍ〜約１，０００μｍ、または約０．００５μｍ〜約５００μｍの粗さを有し得る。ＡＳＴＭ  Ｄ７１２７−２０１３に従って測定した際、固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／または４２０の表面は、接触面において、約０．０１μｍ〜約１００μｍの粗さを有し得る。
【００３７】
１つまたは複数の実施形態において、固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／または４２０は、比較的高いイオン伝導度および比較的低い電子伝導度を有し、固体電解質として働き得る。固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／または４２０のイオン伝導特性により、電極１１０、２１０、３１０および／または４１０と対電極１３０、２３０、３３０および／または４３０の間の標準電極電位差、ならびに対応する酸化還元反応に関連して、電極間に電位が生じる。固体電池セル１００、２００、３００および／または４００において、電極１１０、２１０、３１０および／もしくは４１０、ならびに／またはアノード１０４、２０４、３０４および／もしくは４０４は、負の電池端子となり得、対電極１３０、２３０、３３０および／もしくは４３０、ならびに／またはカソード１０２、２０２、３０２および／もしくは４０２は、正の電池端子となり得る。１つまたは複数の外部負荷が、電極１１０、２１０、３１０および／もしくは４１０（ならびに／またはアノード１０４、２０４、３０４および／もしくは４０４）、ならびに対電極１３０、２３０、３３０および／もしくは４３０（ならびに／またはカソード１０２、２０２、３０２および／もしくは４０２）に接続されると、電流は、外部負荷を流れ得る。
【００３８】
図１３は、１つまたは複数の実施形態に係る、固体電池セル５００を３個含む例示的な固体電池５５０の概略図を示す。図１３中、固体電池５５０は、３個の固体電池セル５００と共に示されるが、固体電池５５０は、任意の数の固体電池セル５００を含み得る。例えば、固体電池５５０は、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２個〜約１５、約１８、約２０、約２４、約３０、約４０、約５０個またはそれ以上の固体電池セル５００を含み得る。いくつかの例において、固体電池５５０は、２〜約５０個、２〜約３０個、３〜約１８個、または３〜１２個の固体電池セル５００を含み得る。
各固体電池セル５００は、１つまたは複数の電極５１０、１つまたは複数の固体イオン伝導体５２０、１つまたは複数の第二の固体伝導体（図示せず）、および１つまたは複数の対電極５３０を含み得る。固体イオン伝導体５２０は、電極５１０と対電極５３０の間に、少なくとも部分的に配置され得る。固体電池５５０が第二の固体伝導体を含む場合、第二の固体伝導体は、固体イオン伝導体５２０と対電極５３０の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
１つまたは複数の実施形態において、図１〜図１２に示されかつ本明細書に説明および記載される固体電池セル１００、２００、３００および／または４００のいずれかが、固体電池５５０に含有される固体電池セル５００のいずれか１つ、または複数の固体電池セル５００となり得る。固体電池セル１００、２００、３００および／または４００は、任意の数で、かつ任意の組み合わせまたは混合で存在し、固体電池５５０中に作製し得る。
【００３９】
さらに図１３に示されるように、固体電池５５０は、１つまたは複数のカソード５５２、および１つまたは複数のアノード５５４を含み得る。カソード５５２は、各対電極５３０の任意の部位に接続され得、かつ／または各対電極５３０と電気連絡し得、アノード５５４は、各電極５１０の任意の部位に接続され得、かつ／または各電極５１０と電気連絡し得る。固体電池セル１００、２００、３００および／または４００のいずれか１つまたは複数が固体電池５５０に含まれる場合、固体電池セル１００、２００、３００および／または４００の、１つまたは複数のカソード１０２、２０２、３０２および／または４０２、ならびに１つまたは複数のアノード１０４、２０４、３０４および／または４０４は、それぞれカソード５５２およびアノード５５４の任意の部位に接続され得、かつ／またはカソード５５２およびアノード５５４と電気連絡し得る。カソード５５２およびアノード５５４は、それぞれ独立して、本明細書に説明および記載される、１つもしくは複数のワイヤ、１つもしくは複数のバス、１つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【００４０】
図１４は、１つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体コイル型電池６５０の斜視図を示す。固体コイル型電池６５０は、部分的にまたは完全に、１つまたは複数のコア６４０を覆うか、または１つまたは複数のコア６４０に巻き付く、１つまたは複数の固体電池セル６００を含み得る。図１４に示されるように、固体電池セル６００は、コア６４０に巻き付けられ、１つまたは複数のコイル６０５を形成または作製し得る。コア６４０は、導電性を有し得、かつ１つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または１つもしくは複数の導電性材料を含み得る。例示的な導電性材料は、銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金、鋼、鉄、それらの合金、もしくはそれらの任意の混合物を含む、１つもしくは複数の金属、グラファイト、１つもしくは複数の導電性ポリマー材料、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金、鋼、鉄、それらの合金、もしくはそれらの任意の混合物を含む、１つもしくは複数の金属、グラファイト、１つもしくは複数の導電性ポリマー材料、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
【００４１】
各固体電池セル６００は、１つまたは複数の電極６１０、１つまたは複数の固体イオン伝導体６２０、１つまたは複数の第二の固体伝導体（図示せず）、および１つまたは複数の対電極６３０を含み得る。固体イオン伝導体６２０は、電極６１０と対電極６３０の間に、少なくとも部分的に配置され得る。固体電池６５０が第二の固体伝導体を含む場合、第二の固体伝導体は、固体イオン伝導体６２０と対電極６３０の間に、少なくとも部分的に配置され得る。１つまたは複数の実施形態において、図１〜図１２に示されかつ本明細書に説明および記載される固体電池セル１００、２００、３００および／または４００のいずれかが、固体コイル型電池６５０に含有される固体電池セル６００のいずれかとなり得る。固体コイル型電池６５０は、１つまたは複数のカソード６０２、および１つまたは複数のアノード６０４を含み得る。カソード６０２は、コア６４０および／もしくは対電極６３０の任意の部位に接続され得、かつ／またはコア６４０および／もしくは対電極６３０と電気連絡し得、アノード６０４は、各電極６１０の任意の部位に接続され得、かつ／または各電極６１０と電気連絡し得る。カソード６０２およびアノード６０２は、それぞれ独立して、本明細書に説明および記載される、１つもしくは複数のワイヤ、１つもしくは複数のバス、１つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
１つまたは複数の実施形態において、固体コイル型電池６５０は、コア６４０を覆うか、またはコア６４０に巻き付く固体電池セル６００の、２つ以上のコイル６０５、例えば複数のコイル６０５を含み得る。固体コイル型電池６５０は、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２個〜約１５、約１８、約２０、約２４、約３０、約４０、約５０、約７５、約９０、約１００個またはそれ以上の、コア６４０に巻き付く固体電池セル６００のコイル６０５を含み得る。例えば、固体コイル型電池６５０は、３個〜約１００個のコイルを含み得る。
【００４２】
図１５は、１つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体ディスク型電池セル７００の平面図を示す。図１６は、図１５中の１６−１６線に沿った固体ディスク型電池セル７００の断面図を示す。固体ディスク型電池セル７００は、１つまたは複数の電極７１０、１つまたは複数の固体イオン伝導体７２０、１つまたは複数の第二の固体伝導体（図示せず）、および１つまたは複数の対電極７３０を含み得る。固体イオン伝導体７２０は、電極７１０と対電極７３０の間に、少なくとも部分的に配置され得る。固体イオン伝導体７２０は、連続的にまたは非連続的に、電極７１０の一部分または複数部分上に配置され得る。固体電池７５０が第二の固体伝導体を含む場合、第二の固体伝導体は、固体イオン伝導体７２０と対電極７３０の間に、少なくとも部分的に配置され得る。１つまたは複数のカソード７０２は、対電極７３０の任意の部位に接続され得、かつ／または対電極７３０と電気連絡し得、１つまたは複数のアノード７０４は、電極７１０の任意の部位に接続され得、かつ／または電極７１０と電気連絡し得る。カソード７０２およびアノード７０４は、それぞれ独立して、本明細書に説明および記載される、１つもしくは複数のワイヤ、１つもしくは複数のバス、１つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【００４３】
いくつかの実施形態において、固体イオン伝導体７２０は、電極７１０の１つまたは複数の第一部分上に配置または形成され得るが、電極７１０の１つまたは複数の第二部分は、固体イオン伝導体７２０を伴わなくてもよい。例えば、図１５および図１６に示されるように、固体イオン伝導体７２０は、電極７１０の下面、側面または端面、および上面の一部分上に配置され得、電極７１０の上面の残余部分は、固体イオン伝導体７２０を伴わなくてもよい。対電極７３０も、固体イオン伝導体７２０の１つまたは複数の第一部分上に配置または形成され得るが、固体イオン伝導体７２０の１つまたは複数の第二部分は、対電極７３０を伴わなくてもよい。例えば、対電極７３０は、固体イオン伝導体７２０の、下面、側面または端面、および上面の一部分上に配置され得、固体イオン伝導体７２０の上面の残余部分は、対電極７３０を伴わなくてもよい。
【００４４】
電極７１０は、１つもしくは複数のマグネシウム含有材料であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体７２０は、１つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または１つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極７３０は、１つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または１つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに１つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または１つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。１つまたは複数の実施形態において、電極７１０は、電極１１０、２１０、３１０、および／または４１０に関して先に説明および記載されたマグネシウム含有材料と同一のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体７２０は、固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／または４２０に関して先に説明および記載された、１つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／または４２０に関して先に説明および記載された、１つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極７３０は、１つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または１つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに対電極１３０、２３０、３３０および／または４３０に関して先に説明および記載された、１つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または対電極１３０、２３０、３３０および／または４３０に関して先に説明および記載された、１つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。いくつかの例において、電極７１０に含有されるマグネシウム含有材料は、少なくとも９０原子％のマグネシウムであり得るか、または少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み得、固体イオン伝導体７２０に含有されるイオン伝導性材料は、１つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、対電極７３０に含有される導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得、対電極７３０に含有されるイオン伝導性物質は、１つもしくは複数の水和物であり得るか、または１つもしくは複数の水和物を含み得る。１つまたは複数の例において、電極７１０および固体イオン伝導体７２０を作製するために使用されるマグネシウム含有基材は、１つもしくは複数のマグネシウム含有ディスク、または１つもしくは複数のマグネシウム含有フィルムであり得る。
【００４５】
固体ディスク型電池セル７００の直径（Ｄ3）は、約２ｍｍ、約５ｍｍまたは約１０ｍｍ〜約５ｃｍ、約５０ｃｍまたは約１００ｃｍであり得る。例えば、固体ディスク型電池セル７００の直径（Ｄ3）は、約２ｍｍ〜約１００ｃｍ、約２ｍｍ〜約４０ｃｍ、または約５ｍｍ〜約１０ｃｍであり得る。固体ディスク型電池セル７００の幅（Ｗ3）は、約０．１ｍｍ、約１ｍｍまたは約５ｍｍ〜約１ｃｍ、約５ｃｍ、約１０ｃｍまたは約５０ｃｍであり得る。例えば、固体ディスク型電池セル７００の幅（Ｗ3）は、約０．１ｍｍ〜約５０ｃｍ、約０．１ｍｍ〜約５ｃｍ、または約０．５ｍｍ〜約１ｃｍであり得る。
【００４６】
図１７は、１つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体コンテナ型電池セル８００の断面図を示す。図１８は、図１７中の１８−１８線に沿った固体コンテナ型電池セル８００の断面図を示し、図１９は、図１７中の１９−１９線に沿った固体コンテナ型電池セル８００の断面図を示す。固体コンテナ型電池セル８００は、１つまたは複数の電極８１０、１つまたは複数の固体イオン伝導体８２０、１つまたは複数の第二の固体伝導体（図示せず）、および１つまたは複数の対電極８３０を含み得る。固体イオン伝導体８２０は、電極８１０と対電極８３０の間に、少なくとも部分的に配置され得る。固体イオン伝導体８２０は、連続的にまたは非連続的に、電極８１０の一部分または複数部分上に配置され得る。固体電池８５０が第二の固体伝導体を含む場合、第二の固体伝導体は、固体イオン伝導体８２０と対電極８３０の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
【００４７】
コンテナ型電池８００は、電極８１０によって少なくとも部分的に画成されるか、電極８１０内に少なくとも部分的に含有されるか、または電極８１０によって少なくとも部分的に画成される、１つまたは複数のキャビティ８４０を含み得る。１例において、電極８１０は、円筒形状を有し得、キャビティ８４０は、電極８１０内に形成される、より小さな円筒形状を有し得る。コンテナ型電池８００は、１つまたは複数のカソード８０２、および１つまたは複数のアノード８０４も含み得る。カソード８０２は、対電極８３０の任意の部位に接続され得、かつ／または対電極８３０と電気連絡し得、アノード８０４は、電極８１０の任意の部位に接続され得、かつ／または電極８１０と電気連絡し得る。カソード８０２およびアノード８０４は、それぞれ独立して、本明細書に説明および記載される、１つもしくは複数のワイヤ、１つもしくは複数のバス、１つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
いくつかの実施形態において、固体イオン伝導体８２０は、電極８１０の１つまたは複数の第一部分上に配置または形成され得るが、電極８１０の、１つまたは複数の第二部分は、固体イオン伝導体８２０を伴わなくてもよい。例えば、図１７〜図１９に示されるように、固体イオン伝導体８２０は、電極８１０の外面の一部分上に配置され得、電極８１０の外面の残余部分および内面は、固体イオン伝導体８２０を伴わなくてもよい。対電極８３０も、固体イオン伝導体８２０の１つまたは複数の第一部分上に配置または形成され得るが、固体イオン伝導体８２０の、１つまたは複数の第二部分は、対電極８３０を伴わなくてもよい。例えば、対電極８３０は、固体イオン伝導体８２０の外面の一部分上に配置され得、固体イオン伝導体８２０の外面の残余部分は、対電極８３０を伴わなくてもよい。
【００４８】
コンテナ型電池８００の長さ（Ｌ5）は、約３ｍｍ、約１０ｍｍまたは約２０ｍｍ〜約３ｃｍ、約１０ｃｍまたは約２００ｃｍであり得る。例えば、コンテナ型電池８００の長さ（Ｌ5）は、約３ｍｍ〜約２００ｃｍ、約３ｍｍ〜約１０ｃｍ、または約３ｍｍ〜約３ｃｍであり得る。キャビティ８４０の長さ（Ｌ6）は、約３ｍｍ、約８ｍｍまたは約１８ｍｍ〜約３ｃｍ、約１０ｃｍまたは約２００ｃｍであり得る。例えば、キャビティ８４０の長さ（Ｌ6）は、約３ｍｍ〜約２００ｃｍ、約３ｍｍ〜約１０ｃｍ、または約３ｍｍ〜約３ｃｍであり得る。
コンテナ型電池８００の直径（Ｄ4）は、約１ｍｍ、約２ｍｍ、約４ｍｍまたは約８ｍｍ〜約２ｃｍ、約４ｃｍまたは約１００ｃｍであり得る。例えば、コンテナ型電池８００の直径（Ｄ4）は、約１ｍｍ〜約１００ｃｍ、約１ｍｍ〜約１０ｃｍ、または約１ｍｍ〜約２ｃｍであり得る。キャビティ８４０の直径（Ｄ5）は、約１ｍｍ、約４ｍｍまたは約８ｍｍ〜約２ｃｍ、約４ｃｍまたは約１００ｃｍであり得る。例えば、キャビティ８４０の直径（Ｄ5）は、約１ｍｍ〜約１００ｃｍ、約１ｍｍ〜約１０ｃｍ、または約１ｍｍ〜約２ｃｍであり得る。
【００４９】
図２０は、１つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体コンテナ型電池セル９００の断面図を示す。図２１は、図２０中の２１−２１線に沿った固体コンテナ型電池セル９００の断面図を示し、図２２は、図２０中の２２−２２線に沿った固体コンテナ型電池セル９００の断面図を示す。固体コンテナ型電池セル９００は、１つまたは複数の電極９１０、１つまたは複数の固体イオン伝導体９２０、１つまたは複数の第二の固体伝導体（図示せず）、および１つまたは複数の対電極９３０を含み得る。固体イオン伝導体９２０は、電極９１０と対電極９３０の間に、少なくとも部分的に配置され得る。固体イオン伝導体９２０は、連続的にまたは非連続的に、電極９１０の一部分もしくは複数部分上に配置され得る。固体電池９５０が第二の固体伝導体を含む場合、第二の固体伝導体は、固体イオン伝導体９２０と対電極９３０の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
【００５０】
コンテナ型電池９００は、対電極９３０によって少なくとも部分的に画成されるか、対電極９３０内に少なくとも部分的に含有されるか、または対電極９３０によって少なくとも部分的に画成される、１つまたは複数のキャビティ９４０を含み得る。１例において、対電極９３０は、円筒形状を有し得、キャビティ９４０は、対電極９３０内に形成される、より小さな円筒形状を有し得る。コンテナ型電池９００は、１つまたは複数のカソード９０２、および１つまたは複数のアノード９０４も含み得る。カソード９０２は、対電極９３０の任意の部位に接続され得、かつ／または対電極９３０と電気連絡し得、アノード９０４は、電極９１０の任意の部位に接続され得、かつ／または電極９１０と電気連絡し得る。カソード９０２およびアノード９０４は、それぞれ独立して、本明細書に説明および記載される、１つもしくは複数のワイヤ、１つもしくは複数のバス、１つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【００５１】
いくつかの実施形態において、固体イオン伝導体９２０は、電極９１０の１つまたは複数の第一部分上に配置または形成され得るが、電極９１０の１つまたは複数の第二部分は、固体イオン伝導体９２０を伴わなくてもよい。例えば、図２０〜図２２に示されるように、固体イオン伝導体９２０は、電極９１０の内面の第一部分上に配置され得、電極９１０の内面の残余部分または第二部分、および外面は、固体イオン伝導体９２０を伴わなくてもよい。対電極９３０も、固体イオン伝導体９２０の１つまたは複数の第一部分上に配置または形成され得るが、固体イオン伝導体９２０の１つまたは複数の第二部分は、対電極９３０を伴わなくてもよい。例えば、対電極９３０は、固体イオン伝導体９２０の内面の一部分上に配置され得、固体イオン伝導体９２０の内面の残余部分は、対電極９３０を伴わなくてもよい。
【００５２】
コンテナ型電池９００の長さ（Ｌ7）は、約３ｍｍ、約１０ｍｍまたは約２０ｍｍ〜約３ｃｍ、約１０ｃｍまたは約２００ｃｍであり得る。例えば、コンテナ型電池９００の長さ（Ｌ7）は、約３ｍｍ〜約２００ｃｍ、約３ｍｍ〜約１０ｃｍ、または約３ｍｍ〜約３ｃｍであり得る。キャビティ９４０の長さ（Ｌ8）は、約３ｍｍ、約８ｍｍまたは約１８ｍｍ〜約３ｃｍ、約１０ｃｍまたは約２００ｃｍであり得る。例えば、キャビティ９４０の長さ（Ｌ8）は、約３ｍｍ〜約２００ｃｍ、約３ｍｍ〜約１０ｃｍ、または約３ｍｍ〜約３ｃｍであり得る。
コンテナ型電池９００の直径（Ｄ6）は、約１ｍｍ、約２ｍｍ、約４ｍｍまたは約８ｍｍ〜約２ｃｍ、約４ｃｍまたは約１００ｃｍであり得る。例えば、コンテナ型電池９００の直径（Ｄ6）は、約１ｍｍ〜約１００ｃｍ、約１ｍｍ〜約１０ｃｍ、または約１ｍｍ〜約２ｃｍであり得る。キャビティ９４０の直径（Ｄ7）は、約１ｍｍ、約４ｍｍまたは約８ｍｍ〜約２ｃｍ、約４ｃｍまたは約１００ｃｍであり得る。例えば、キャビティ９４０の直径（Ｄ7）は、約１ｍｍ〜約１００ｃｍ、約１ｍｍ〜約１０ｃｍ、または約１ｍｍ〜約２ｃｍであり得る。
【００５３】
電極８１０、および／または９１０は、１つもしくは複数のマグネシウム含有材料であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体８２０および／または９２０は、１つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または１つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極８３０および／または９３０は、１つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または１つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに１つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または１つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。１つまたは複数の実施形態において、電極８１０および／または９１０は、電極１１０、２１０、３１０および／または４１０に関して先に説明および記載されたマグネシウム含有材料と同一のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体８２０および／または９２０は、固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／もしくは４２０に関して先に説明および記載された、１つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／もしくは４２０に関して先に説明および記載された、１つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極８３０および／または９３０は、１つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または１つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに対電極１３０、２３０、３３０および／もしくは４３０に関して先に説明および記載された、１つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または対電極１３０、２３０、３３０および／もしくは４３０に関して先に説明および記載された、１つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。いくつかの例において、電極８１０および／または９１０に含有されるマグネシウム含有材料は、少なくとも９０原子％のマグネシウムであり得るか、または少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み得、固体イオン伝導体８２０および／または９２０に含有されるイオン伝導性材料は、１つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、対電極８３０および／または９３０に含有される導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得、対電極８３０および／または９３０に含有されるイオン伝導性物質は、１つもしくは複数の水和物であり得るか、または１つもしくは複数の水和物を含み得る。
【００５４】
電極８１０および／または９１０、ならびに固体イオン伝導体８２０および／または９２０を作製するために使用されるマグネシウム含有基材は、１つもしくは複数の、マグネシウム含有コンテナまたはマグネシウム含有ベッセルであり得る。他の例において、電極８１０および／または９１０、ならびに固体イオン伝導体８２０および／または９２０を作製するために使用されるマグネシウム含有基材は、１つもしくは複数のパイプ、または１つもしくは複数のコンジットであり得、１つもしくは複数のパイプ、または１つもしくは複数のコンジットは、１つもしくは複数のエンドキャップ、または１つもしくは複数のプラグによって、一端が覆われ得るか、または閉鎖され得る。
いくつかの実施形態において、コンテナ型電池８００は、電極８１０によって少なくとも部分的に画成される、１つまたは複数のキャビティ８４０を含み得、コンテナ型電池９００は、対電極９３０によって少なくとも部分的に画成される、１つまたは複数のキャビティ９４０を含み得る。コンテナ型電池８００および／または９００は、１つまたは複数の物質を、キャビティ８４０および／または９４０内に格納または含有することができ、かつ所定の時間に、キャビティ８４０および／または９４０から当該物質を放出または排出することができる。キャビティ８４０および／または９４０内に含有され得る例示的な物質は、１つもしくは複数の、薬学的活性物質、医薬組成物、栄養補助組成物、食品、染料、香料、化粧品組成物、洗浄剤、除草剤、殺虫剤、推進薬、爆薬、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または１つもしくは複数の、薬学的活性物質、医薬組成物、栄養補助組成物、食品、染料、香料、化粧品組成物、洗浄剤、除草剤、殺虫剤、推進薬、爆薬、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
【００５５】
他の実施形態において、コンテナ型電池８００および／または９００は、１つまたは複数の検出器、１つまたは複数のセンサ、１つまたは複数の回路基板、１つまたは複数のプロセッサ、１つまたは複数の信号受信機および／もしくは送信機または通信受信機および／もしくは送信機、またはそれらの任意の組み合わせを、キャビティ８４０および／または９４０内に格納または含有することができる。コンテナ型電池８００および／または９００は、キャビティ８４０および／または９４０を所定の時間に開放および暴露させるよう構成され得、かつキャビティ８４０および／または９４０内に１つまたは複数の物質を受け入れるよう構成され得る。そこに含有される検出器またはセンサは、１つまたは複数の物質に暴露され得、コンテナ型電池８００および／または９００から信号を発することができる。
【００５６】
図２３は、１つまたは複数の実施形態に係る、例示的な固体電池１０００の斜視図を示す。図２４は、図２３中の２４−２４線に沿った固体電池１０００の断面図を示し、図２５は、図２３中の２５−２５線に沿った固体電池１０００の断面図を示す。固体電池１０００は、１つまたは複数の電極１０１０、１つまたは複数の固体イオン伝導体１０２０、１つまたは複数の対電極１０３０、１つまたは複数の集電体１０４０、１つまたは複数の液体保持ライナ１０５０、および１つまたは複数の筐体１０６０を含み得る。固体イオン伝導体１０２０は、電極１０１０と対電極１０３０の間に、少なくとも部分的に配置され得る。例えば、固体イオン伝導体１０２０は、電極１０１０上に、少なくとも部分的に電極１０１０を覆うよう配置され得、対電極１０３０は、固体イオン伝導体１０２０上に配置され得る。集電体１０４０は、対電極１０３０上に、少なくとも部分的に対電極１０３０を覆い、かつ対電極１０３０と電気連絡するよう配置され得る。液体保持ライナ１０５０は、集電体１０４０上に、少なくとも部分的に集電体１０４０を覆うよう配置され得、筐体１０６０は、液体保持ライナ１０５０上に、少なくとも部分的に液体保持ライナ１０５０を覆うよう配置され得る。
【００５７】
図２４に示されるように、固体電池１０００は、１つまたは複数のカソード１００２、および１つまたは複数のアノード１００４も含み得る。カソード１００２は、集電体１０４０および／もしくは対電極１０３０の任意の部位に接続され得、かつ／または集電体１０４０および／もしくは対電極１０３０と電気連絡し得、アノード１００４は、電極１０１０の任意の部位に接続され得、かつ／または電極１０１０と電気連絡し得る。カソード１００２およびアノード１００４は、それぞれ独立して、本明細書に説明および記載される、１つもしくは複数のワイヤ、１つもしくは複数のバス、１つもしくは複数の導電性材料、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
固体電池１０００は、１つまたは複数の電気絶縁体１０５５も含み得る。電気絶縁体１０５５は、間に少なくとも部分的に配置され得、かつ電極１０１０および／または固体イオン伝導体１０２０を、集電体１０４０から電気的に隔離する。電気絶縁体１０５５は、１つまたは複数の電気絶縁材料を含み得、電気絶縁材料は、例えば、１つもしくは複数の、熱収縮材料、防液材料を含有する包装繊維、防液材料を含有する包装紙、またはそれらの任意の組み合わせなどであるが、これらに限定されない。
【００５８】
電極１０１０は、１つもしくは複数のマグネシウム含有材料であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体１０２０は、１つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または１つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極１０３０は、１つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または１つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに１つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または１つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。１つまたは複数の実施形態において、電極１０１０は、電極１１０、２１０、３１０および／または４１０に関して先に説明および記載されたマグネシウム含有材料と同一のマグネシウム含有材料を含み得、固体イオン伝導体１０２０は、固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／もしくは４２０に関して先に説明および記載された、１つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、または固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０および／もしくは４２０に関して先に説明および記載された、１つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得、対電極１０３０は、１つもしくは複数の導電性材料であり得るか、または１つもしくは複数の導電性材料を含み得、さらに対電極１３０、２３０、３３０および／もしくは４３０に関して先に説明および記載された、１つもしくは複数のイオン伝導性物質でもあり得るか、または対電極１３０、２３０、３３０および／もしくは４３０に関して先に説明および記載された、１つもしくは複数のイオン伝導性物質も含み得る。いくつかの例において、電極１０１０に含有されるマグネシウム含有材料は、少なくとも９０原子％のマグネシウムであり得るか、または少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み得、固体イオン伝導体１０２０に含有されるイオン伝導性材料は、１つもしくは複数のマグネシウム化合物であり得るか、または１つもしくは複数のマグネシウム化合物を含み得、対電極１０３０に含有される導電性材料は、グラファイトであり得るか、またはグラファイトを含み得、対電極１０３０に含有されるイオン伝導性物質は、１つもしくは複数の水和物であり得るか、または１つもしくは複数の水和物を含み得る。
【００５９】
集電体１０４０は、対電極１０３０に接続され得、かつ対電極１０３０と電気連絡し得る。集電体１０４０は、１つまたは複数の金属を含み得る。集電体１０４０に含有される例示的な金属は、銅、銀、金、ニッケル、アルミニウム、鉄、クロム、鋼、ステンレス鋼、黄銅、青銅、それらの合金、もしくはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または銅、銀、金、ニッケル、アルミニウム、鉄、クロム、鋼、ステンレス鋼、黄銅、青銅、それらの合金、もしくはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。集電体１０４０は、１つもしくは複数の、導電性メッシュ、導電性テープ、導電性繊維、導電紙、またはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。例えば、集電体１０４０は、銅含有メッシュ、黄銅含有メッシュ、鋼含有メッシュ、アルミニウム含有メッシュ、他の金属を含有するメッシュ、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。他の例において、集電体１０４０は、銅含有テープ、アルミニウム含有テープ、銅もしくはニッケルを含む金属被覆ポリエステル導電性繊維、導電性カーボン紙、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態において、集電体１０４０と対電極１０３０の間に少なくとも部分的に配置される、１つまたは複数の導電性接着剤によって、集電体１０４０は、対電極１０３０に接着され得る。他の実施形態において、集電体１０４０および対電極１０３０を、共に圧縮または圧迫することによって生じる接着力によって、集電体１０４０は、対電極１０３０に接着され得る。
【００６０】
図２４、および図２５に示されるように、筐体１０６０は、電極１０１０、固体イオン伝導体１０２０、対電極１０３０、集電体１０４０および液体保持ライナ１０５０を、少なくとも部分的に、包囲するか、覆うか、または包含し得る。筐体１０６０は、１つまたは複数の電気絶縁材料を含み得る。筐体１０６０に含有される例示的な電気絶縁材料は、１つもしくは複数の、熱収縮チュービング、熱収縮ラップ、サーマルラミネートホイル、プレッシャーラミネートホイル、防液材料を含有する包装繊維、防液材料を含有する包装紙、またはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または１つもしくは複数の、熱収縮チュービング、熱収縮ラップ、サーマルラミネートホイル、プレッシャーラミネートホイル、防液材料を含有する包装繊維、防液材料を含有する包装紙、またはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。
いくつかの例において、固体電池セル１００、２００、３００、４００および／または７００、ならびに固体電池１０００は、約０．０１ｍｍ〜１ｍｍ未満の厚さを有し得、かつ約０．１ｃｍ2〜５ｃｍ2未満の、長さ掛ける幅の表面積を有し得る。いくつかの例において、固体電池セル１００、２００、３００、４００および／または７００ならびに固体電池１０００は、約０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ未満の厚さを有し得、かつ約０．１ｃｍ2〜１ｃｍ2未満の、長さ掛ける幅の表面積を有し得る。
【００６１】
固体電池セル１００、２００、３００、４００および／または７００、ならびに固体電池５５０、６５０、８００、９００および／または１０００は、約０．５Ｖ、約０．８Ｖ、約１Ｖ、約１．２Ｖまたは約１．４Ｖ〜約１．５Ｖ、約１．８Ｖ、約２Ｖ、約２．２Ｖ、約２．５Ｖ、約２．８Ｖ、約３Ｖ、約３．２Ｖまたはそれ以上の電圧を生じさせるか、または生成することができる。例えば、固体電池セル１００、２００、３００、４００および／または７００、ならびに固体電池５５０、６５０、８００、９００および／または１０００は、約０．５Ｖ〜約３．２Ｖ、約０．８Ｖ〜約２．７Ｖ、約１Ｖ〜約２．２Ｖ、１Ｖより大きく２．２Ｖ未満、約１．２Ｖ〜約２．２Ｖ、または約１．４Ｖ〜約１．９Ｖの電圧を生じさせるか、または生成することができる。１つまたは複数の実施形態において、印刷回路基板（ＰＣＢ：ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ）は、本明細書に説明および記載される、固体電池セル１００、２００、３００、４００および／または７００、ならびに固体電池５５０、６５０、８００、９００および／または１０００を、１つまたは複数含み得る。
【００６２】
１つまたは複数の実施形態において、固体電池セルの製造方法は、マグネシウム含有基材、試薬溶液およびグラファイトを混合し、混合物を作製する工程を含み得、ここでマグネシウム含有基材は、少なくとも９０原子％のマグネシウムであり得るか、または少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み得る。方法は、混合物中のマグネシウム含有基材の一部分と試薬溶液を反応させ、電極上に配置される固体イオン伝導体を作製し、かつ固体イオン伝導体上に配置される対電極を作製する工程を含み得る。固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材の反応部から生じる、１つもしくは複数のイオン伝導性材料であり得るか、またはマグネシウム含有基材の反応部から生じる、１つもしくは複数のイオン伝導性材料を含み得る。電極は、マグネシウム含有基材の未反応部を含み得、対電極は、混合物から生じるグラファイトの少なくとも一部分を含み得る。固体イオン伝導体は、電極と対電極の間に、少なくとも部分的に配置され得る。対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約１μｍ〜１ｍｍ未満の厚さを有し得る。
【００６３】
他の実施形態において、固体電池セルの製造方法は、マグネシウム含有基材および試薬溶液を混合し、混合物を作製する工程を含み得、ここでマグネシウム含有基材は、少なくとも９０原子％のマグネシウムであり得るか、または少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み得る。方法は、混合物中のマグネシウム含有基材の一部分と試薬溶液を反応させ、電極上に配置される固体イオン伝導体を作製する工程を含み得、ここで固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材の反応部から生じるイオン伝導性材料を含み、電極は、マグネシウム含有基材の未反応部を含む。方法は、導電性材料を含み得る対電極を形成する工程を含み得、ここで固体イオン伝導体は、電極と対電極の間に、少なくとも部分的に配置され得、対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約１μｍ〜１ｍｍ未満の厚さを有し得る。電極は、少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み得、イオン伝導性材料は、マグネシウム化合物であり得るか、またはマグネシウム化合物を含み得る。マグネシウム含有基材は、ワイヤ、ロッド、ホイル、シート、プレート、フィルム、ディスク、ストリップ、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、プラグ、もしくはそれらの任意の組み合わせであり得るか、またはワイヤ、ロッド、ホイル、シート、プレート、フィルム、ディスク、ストリップ、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、プラグ、もしくはそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【００６４】
方法は、マグネシウム含有基材の一部分と試薬溶液を反応させてイオン伝導性材料を作製する際、試薬溶液を通してマグネシウム含有基材に電流を流す工程も含み得る。試薬溶液は、１つまたは複数の電解質を含み得る。マグネシウム含有基材は、試薬溶液と接触する電源の他の端子を基準とする電源の電気端子、つまり直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）の負電流または正電流のいずれかに接続され得る。電流は、端子間ならびに試薬溶液およびマグネシウム含有基材中を通過し得るかまたは流れ得る。例えば、電流は、ＤＣであり得、所望の電圧で、所望の期間、試薬溶液およびマグネシウム含有基材を流れ得るまたは通過し得る。例えば、電流は、約５秒、約１０秒または約１５秒〜約１分、約２分または約５分間、約１Ｖ、約１．５Ｖ、約２Ｖ、約３Ｖ、約４Ｖまたは約５Ｖ〜約６Ｖ、約７Ｖ、約８Ｖ、約９Ｖ、約１０Ｖ、約１２Ｖまたは約１５Ｖの電圧を有し得る。
【００６５】
方法は、グラファイト、および１つまたは複数の物質を混合し、グラファイトおよび物質を含有する混合物を作製する工程も含み得る。いくつかの例において、混合物は、グラファイト、および１つまたは複数の接着剤を含み得る。他の例において、混合物は、グラファイト、ならびに１つまたは複数のイオン性化合物、および／または１つまたは複数の塩を含み得る。イオン性化合物、または塩は、１つもしくは複数の陽イオン、１つもしくは複数の陰イオン、１つもしくは複数の水和物、またはそれらの任意の混合物を含み得る。陽イオンは、銅、鉄、亜鉛、錫、アルミニウム、マンガン、チタン、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、ベリリウム、セリウムの陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または銅、鉄、亜鉛、錫、アルミニウム、マンガン、チタン、ナトリウム、カリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バナジウム、ベリリウム、セリウムの陽イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。例えば、陽イオンは、Ｃｕ+、Ｃｕ2+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｚｎ2+、Ｓｎ2+、Ｓｎ4+、Ａｌ3+、Ｍｎ2+、Ｍｎ4+、Ｔｉ3+、Ｔｉ4+、Ｎａ+、Ｋ+、Ｃｓ+、Ｍｇ2+、Ｃａ2+、Ｖ2+、Ｖ4+、Ｖ5+、Ｂｅ2+、Ｃｅ4+、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、またはＣｕ+、Ｃｕ2+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｚｎ2+、Ｓｎ2+、Ｓｎ4+、Ａｌ3+、Ｍｎ2+、Ｍｎ4+、Ｔｉ3+、Ｔｉ4+、Ｎａ+、Ｋ+、Ｃｓ+、Ｍｇ2+、Ｃａ2+、Ｖ2+、Ｖ4+、Ｖ5+、Ｂｅ2+、Ｃｅ4+、もしくはそれらの任意の混合物を含み得る。陰イオンは、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。
【００６６】
方法は、グラファイトおよび物質を含有する混合物を、固体イオン伝導体の少なくとも一部分に塗布し、対電極を形成する工程を含み得る。方法は、グラファイトおよび物質を含有する混合物を、６０℃を超える温度、約１００℃、約１５０℃または約２００℃〜約２５０℃、約３００℃、約３５０℃、約３７５℃または４００℃未満の温度まで加熱し、対電極を形成する工程も含み得る。物質は、１つもしくは複数の接着剤であり得るか、または１つもしくは複数の接着剤を含み得るが、これに限定されない。例示的な接着剤は、１つもしくは複数のポリマー材料であり得るか、または１つもしくは複数のポリマー材料を含み得るが、これに限定されず、ここでポリマー材料は、ポリ（アクリル酸）、ポリアクリラート、ポリ（メチルアクリラート）、ポリ（ビニルアセタート）、それらのアルキル誘導体、それらの共重合体、それらの塩、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、またはポリ（アクリル酸）、ポリアクリラート、ポリ（メチルアクリラート）、ポリ（ビニルアセタート）、それらのアルキル誘導体、それらの共重合体、それらの塩、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。接着剤は、複数の粒子、および１種または複数種の溶媒を含み得る。いくつかの例において、複数の粒子は、ポリマー材料であり得るか、またはポリマー材料を含み得、かつ複数の粒子は、１μｍ未満の平均粒径を有し得る。
【００６７】
方法は、マグネシウム含有基材と試薬溶液を混合する前に、マグネシウム含有基材の未反応部の少なくとも一部分上に、マスクを形成する工程も含み得る。試薬溶液は、酸化銅、酸化鉄、酸化マンガン、酸化錫、酸化バナジウム、酸化セリウム、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム、塩化アンモニウム、塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化セシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸銅、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸アルミニウムカリウム、塩化コバルト、酢酸マグネシウム、シアン化鉄、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウム、水酸化アルミニウム、水酸化アンモニウム、水酸化ケイ酸マグネシウムアルミニウムカルシウムナトリウム、塩化水素、硫酸水素、リン酸水素、それらの水和物、それらの異性体、またはそれらの任意の組み合わせ、もしくは混合物を含み得るが、これらに限定されない。
方法は、対電極を形成する前に、１つまたは複数の含水物を含有する、１つまたは複数の層を固体イオン伝導体上に形成する工程も含み得る。含水物を含有する層は、固体イオン伝導体と対電極の間に、少なくとも部分的に配置され得る。
【００６８】
マグネシウム含有基材は、１つまたは複数のコンテナ内で、試薬溶液に浸されるか、試薬溶液に暴露されるか、または試薬溶液と混合される。マグネシウム含有基材は、ワイヤ、ロッド、シート、ストリップ、フィルム、ディスク、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、もしくはプラグであり得るか、またはワイヤ、ロッド、シート、ストリップ、フィルム、ディスク、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、もしくはプラグを含み得るが、これらに限定されず、かつ１つまたは複数のマスクを含み得るか、またはマスクを伴わなくてもよい。溶液は、水を含み得、かつ１つまたは複数の他の溶媒を含み得る。例示的な溶媒は、水、１つもしくは複数のアルコール、１つもしくは複数のエーテル、１つもしくは複数の他の種の有機溶媒、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または水、１つもしくは複数のアルコール、１つもしくは複数のエーテル、１つもしくは複数の他の種の有機溶媒、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。試薬溶液は、マグネシウムと反応する、１つまたは複数の前駆体を含み得る。例えば、多様な金属陽イオンを有する、１つまたは複数の固体イオン伝導体層を作製するために、試薬溶液は、異なる金属陽イオンを含む化合物の混合物を含み得る。
【００６９】
試薬溶液は、１つもしくは複数の酸、１つもしくは複数過酸化物、またはそれらの混合物を含み得る。例示的な酸および過酸化物は、酢酸、アクリル酸、塩酸、過酸化水素、リン酸、硫酸、それらの塩、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または酢酸、アクリル酸、塩酸、過酸化水素、リン酸、硫酸、それらの塩、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。試薬溶液は、水１００ｇ当たり約０．０１ｇ、約０．１ｇまたは約１ｇ〜約１０ｇ、約１００ｇまたは約１，０００ｇの量で酸を含み得、水１００ｇ当たり約０．１ｇ、約１ｇまたは約５ｇ〜約１０ｇ、約２０ｇまたは約５０ｇの量で過酸化物を含み得る。
試薬溶液は、１つまたは複数の塩基を含み得るが、これに限定されない。例示的な塩基は、水酸化アンモニウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または水酸化アンモニウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。試薬溶液は、水１００ｇ当たり約０．０１ｇ、約０．１ｇまたは約１ｇ〜約１０ｇ、約５０ｇまたは約１００ｇの量で塩基を含み得る。
【００７０】
試薬溶液は、１つもしくは複数のイオン性化合物、および／または１つもしくは複数の塩を含み得るが、これらに限定されない。例示的なイオン性化合物および塩は、１つもしくは複数の過塩素酸塩、１つもしくは複数の硫酸塩、１つもしくは複数の塩化物、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ4）、クエン酸マグネシウム（Ｃ6Ｈ6ＭｇＯ7）、ステアリン酸マグネシウム（Ｍｇ（Ｃ18Ｈ35Ｏ2）2）、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。例示的な過塩素酸塩は、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または過塩素酸アンモニウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。例示的な硫酸塩は、硫酸アンモニウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸銅、硫酸アルミニウムカリウム（ＫＡｌ（ＳＯ4）2）もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または硫酸アンモニウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸銅、硫酸アルミニウムカリウム（ＫＡｌ（ＳＯ4）2）、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。例示的な塩化物は、塩化アルミニウム、塩化セシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、または塩化アルミニウム、塩化セシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。試薬溶液は、各イオン性化合物または塩を、独立して、水１００ｇ当たり約０．０１ｇ、約０．１ｇまたは約１ｇ〜約１０ｇ、約５０ｇ、約１００ｇまたは約５００ｇの量で含み得る。
【００７１】
試薬溶液は、１つもしくは複数の金属酸化物、１つもしくは複数の金属シアン化物、またはそれらの混合物も含み得るが、これらに限定されない。例示的な金属酸化物および金属シアン化物は、ケイ酸アルミニウム（Ａｌ2ＳｉＯ5）、酸化セリウム、酸化銅、酸化鉄、酸化マンガン、酸化錫、シアン化鉄（例えば、Ｆｅ7（ＣＮ）18）、もしくはそれらの任意の混合物であり得るか、またはケイ酸アルミニウム（Ａｌ2ＳｉＯ5）、酸化セリウム、酸化銅、酸化鉄、酸化マンガン、酸化錫、シアン化鉄（例えば、Ｆｅ7（ＣＮ）18）、もしくはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。試薬溶液は、水１００ｇ当たり約０．０１ｇ、約０．１ｇまたは約１ｇ〜約１０ｇ、約５０ｇ、約１００ｇまたは約５００ｇの量で金属酸化物を含み得、水１００ｇ当たり約０．０１ｇ、約０．１ｇまたは約１ｇ〜約１０ｇ、約５０ｇ、約１００ｇまたは約５００ｇの量で金属シアン化物を含み得る。
【００７２】
１つまたは複数の試薬、およびマグネシウム含有基材は、互いに反応し、固体イオン伝導体および電極を作製し得る。固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材の少なくとも一部分を変換し、残存するマグネシウム含有基材上に配置される、１つまたは複数のマグネシウム化合物を含有するイオン伝導性材料を作製することによって、電極上に直接形成され得る。固体イオン伝導体の少なくとも一部分として形成されたイオン伝導性材料の色は、少なくともある程度、化学組成、厚さ、および／またはフィルムの性質と関連し得、反応の終点として利用され得る。
イオン伝導性材料がその上に配置される、残存するマグネシウム含有基材は、マグネシウム含有基材中のマグネシウムの一部分をイオン伝導性材料へ変換した後、コンテナから移動され得る。あらゆる望ましくない残渣の少なくとも一部を除去し、かつ所望の安定性、および所望の化合物または結晶構造を有するフィルムを製造するため、洗浄およびアニーリング工程が利用され得、１つまたは複数の固体イオン伝導体となり得る。アニーリングは、空気中、真空中、または大気圧よりも大きな圧力下の比較的不活性な気体（例えば、アルゴン、または窒素）中で、水蒸気といった他の添加ガスを用いるか、または用いないで実施され得る。追加のフィルムは、同一であるか、または異なる電力設定、ならびに洗浄およびアニーリング工程で、１つまたは複数の組成物で被覆され得る。固体イオン伝導体形成後、導電性材料を備えるフィルムは、固体イオン伝導体の上部に対電極として被覆され得る。被覆工程は、液体またはペーストを使用する工程であり得、液体またはペーストは、導電性材料としてグラファイトを有するか、または含む。液体またはペーストは、水性であり得る。液体またはペーストは、１つまたは複数の液体中に溶解または混合された、１つもしくは複数の不揮発性物質または１つもしくは複数の物質を含み得る。例えば、不揮発性添加物は、ＰＥＤＯＴ：ＳＳＴといった導電性ポリマーであり得る。不揮発性添加物は、１つもしくは複数の金属酸化物、１つもしくは複数の水酸化物、１つもしくは複数の塩、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または１つもしくは複数の金属酸化物、１つもしくは複数の水酸化物、１つもしくは複数の塩、またはそれらの任意の混合物を含み得る。したがって、形成された対電極は、少なくとも１つの伝導性材料、およびイオン伝導体を含む複合電極であり得ることが多い。被覆工程は、２回以上繰り返され得、各被覆工程における導電性材料と不揮発性添加物の比は、互いに同一であっても、異なっていてもよい。例えば、各被覆工程における導電性材料と不揮発性添加物の比は、互いに約１０％〜約９５％であり得る。いくつかの例において、最上層における比は、最下層における比より大きくてもよい。各被覆工程における添加物の化学組成も、互いに同一であっても、異なっていてもよい。層構造を備える対電極を形成するため、異なる比、および異なる化学組成の塗膜が使用され得る。対電極は、２層以上の異なる層で数回繰り返し被覆されて繰り返し層構造を形成してもよく、または異なる比もしくは組成または異なる比と異なる組成の両方で全ての層が被覆されて、グレーディング組成構造といった非繰り返し層構造を形成してもよい。粒子形態の、水性接着剤のアクリラート共重合体または脂肪族ゴム状合成ポリマーといった接着物質は、塗料またはペースト中に添加され、塗膜の強度および接着性を促進し得る。
【００７３】
対電極が形成された後、電池セルは、保護層なしに室内空気中で機能セルとなり得る。例えば、より良好な、耐久性、性能安定性、接続自由度、または他の目的のために、１層または複数の保護層が、電流集電体を備えるかまたは電流集電体を備えずに、付加され得る。いくつかの例において、保護層は、気密性および／または水密性であり得る。他の例において、保護層は、空気および／または水に対し透過性を有し得る。電池セルまたは２つ以上の電池セルは、部分的にまたは完全に、保護層で巻かれるかまたは囲まれ得る。保護層は、１つもしくは複数のプラスチック材料、１つもしくは複数の布材、１つもしくは複数の紙材、またはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または１つもしくは複数のプラスチック材料、１つもしくは複数の布材、１つもしくは複数の紙材、またはそれらの任意の組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。集電体は、接着剤または保護層からの圧縮力によって対電極に付着した、金属のテープ、メッシュ、ワイヤ、もしくはそれらの組み合わせであり得るか、または接着剤または保護層からの圧縮力によって対電極に付着した、金属のテープ、メッシュ、ワイヤ、もしくはそれらの組み合わせを含み得る。電池セル上に保護層を設置する前に、１つまたは複数のライナを使用してもよい。ライナは、１つもしくは複数の布材、１つもしくは複数の紙材、１つもしくは複数の水分保持物質、またはそれらの任意の組み合わせであり得るか、または１つもしくは複数の布材、１つもしくは複数の紙材、１つもしくは複数の水分保持物質、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。例えば、ライナは、１つまたは複数の水分保持物質がその中に（例えば、浸漬などによって）取り込まれるかまたはその上に被覆された、布または紙を含み得る。ライナは、防湿層であり得、電池セルに侵入または存在する水分量を除去または大幅に低減する。
【００７４】
１つまたは複数の実施形態において、例えば固体電池セル２００および４００（それぞれ、図４〜図６、および図１０〜図１２）などであるがこれらに限定されない固体電池セルは、１つまたは複数の変換工程、およびその後の１つまたは複数の被覆工程を含み得る方法を用いても製造され得る。変換工程において、試薬溶液は、マグネシウム含有基材と反応し得る、１つまたは複数の反応種を有し得る。１つまたは複数の他の不揮発性材料を、試薬溶液中に混合、懸濁、定着または溶解させてもよい。不揮発性材料は、１つもしくは複数の非導電材料、１つもしくは複数の導電材料、またはそれらの混合物であり得るか、または１つもしくは複数の非導電材料、１つもしくは複数の導電材料、またはそれらの混合物を含み得る。試薬溶液は、１つもしくは複数の液体であり得るか、または１つもしくは複数の液体を含み得、さらに当該１つまたは複数の液体と混合される、１つもしくは複数の固体、および／または１つもしくは複数の気体も含み得る。他の実施形態において、試薬溶液は、１つもしくは複数のペースト、１つもしくは複数の塗料、１つもしくは複数のインク（例えば、印刷化合物）、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または１つもしくは複数のペースト、１つもしくは複数の塗料、１つもしくは複数のインク（例えば、印刷化合物）、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。例えば、試薬溶液は、十分な粘着性を有し得、そうでなければマグネシウム含有基材の１つまたは複数の表面上に試薬溶液を保持するために使用され得るコンテナを使用することなく、マグネシウム含有基材上に残留する。
【００７５】
固体イオン伝導体および電極は、マグネシウム含有基材と試薬溶液を、それらを流れる電流を伴うかまたは伴わずに反応させることによって、作製され得る。反応は、化学的酸化還元反応、電気的酸化還元反応、および／もしくは電気化学的酸化還元反応であり得るか、または化学的酸化還元反応、電気的酸化還元反応、および／もしくは電気化学的酸化還元反応を含み得る。また、工程を繰り返し、さまざまな組成の層構造、または同一組成のより厚い構造を製造してもよい。いくつかの例において、マグネシウム含有基材は、試薬溶液と接触する他の電気端子を基準とする、ＤＣまたはＡＣ電圧の電源からの電気端子に接続され得る。工程の間、試薬溶液中の反応種は、マグネシウムと反応して表面のマグネシウムの一部分を固体イオン伝導体へ変換し、同時に、マグネシウム含有基材表面上に留まる不揮発性材料は、１つまたは複数の追加の層を形成し得、かつ溶媒は、気化し得る。いくつかの例において、不揮発性材料に導電性がない場合か、または追加の導電性材料によって不揮発性材料がさらに向上され得る場合、１つまたは複数の追加の層、フィルムまたは材料が、固体イオン伝導体上に配置または形成され得、それぞれ図４〜図６および図１０〜図１２に示されるように、１つまたは複数の、第二の固体伝導体２２２および４２２を作製する。他の例において、不揮発性材料が導電性材料であるかまたは導電性材料を含む場合、形成された追加のフィルムは、それぞれ図１〜図３および図４〜図６に示される対電極１３０および３３０として機能する。
【００７６】
１つまたは複数の例において、固体電池セルの電極および固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材から作製され得る。１つまたは複数の試薬とマグネシウム含有基材は、互いに反応し得、固体イオン伝導体および電極を作製する。固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材の少なくとも一部分を変換し、１つまたは複数のマグネシウム化合物を含み得るイオン伝導性材料を作製することによって、電極上に直接形成され得る。変換工程の間、マグネシウム含有基材の一部分または複数部分を金属として維持するために、１つまたは複数のマスクが使用され得る。マグネシウム含有基材上の１つまたは複数の表面は、試薬に暴露される際、マスク、または１つもしくは複数のマスキング材料で、マスクされるか、遮蔽されるか、または覆われ得る。
いくつかの例において、マグネシウム含有基材は、マグネシウム含有ワイヤ、またはマグネシウム含有ロッドであり得、図１〜図６に示されるように、固体電池セル１００および２００用の、電極１１０および２１０、ならびに固体イオン伝導体１２０、２２０の少なくとも一部分を作製する。他の例において、マグネシウム含有基材は、マグネシウム含有プレート、マグネシウム含有ストリップ、またはマグネシウム含有フィルムであり得、図７〜図１２に示されるように、固体電池セル３００および４００の、電極３１０および４１０、ならびに固体イオン伝導体３２０および４２０の少なくとも一部分を作製する。他の例において、マグネシウム含有基材は、マグネシウム含有ディスク、マグネシウム含有円形プレート、またはマグネシウム含有円形フィルムであり得、図１５および図１６に示されるように、固体ディスク型電池セル７００の、電極７１０、および固体イオン伝導体７２０の少なくとも一部分を作製する。他の例において、マグネシウム含有基材は、マグネシウム含有ベッセル、マグネシウム含有コンテナ、またはマグネシウムを含有する、端が覆われたコンジットもしくはパイプであり得、図１７〜図２２に示されるように、固体コンテナ型電池セル８００および９００の、電極８１０および９１０、ならびに固体イオン伝導体８２０および９２０の少なくとも一部分を作製する。
【００７７】
いくつかの例において、図１〜図６に示される固体電池セル１００および２００用の固体イオン伝導体１２０および２２０、図７〜図１２に示される固体電池セル３００および４００の固体イオン伝導体３２０および４２０、図１５および図１６に示される固体ディスク型電池セル７００の固体イオン伝導体７２０、ならびに図１７〜図２２に示される固体コンテナ型電池セル８００および９００の固体イオン伝導体８２０および９２０に含有されるイオン伝導性材料は、１つまたは複数の試薬を用いてマグネシウム含有基材の暴露表面で起こる反応を通して、形成され得る。１つまたは複数の試薬は、マグネシウム含有基材と混合されるか、またはマグネシウム含有基材に暴露させられ得る、１つまたは複数の試薬溶液中に含有され得る。１つまたは複数の例において、試薬溶液は、１つまたは複数の塩化物含有試薬溶液であり得るか、または１つまたは複数の塩化物含有試薬溶液を含み得、１つまたは複数の塩化物含有試薬溶液は、約０．０１ｇ〜約１０ｇの塩化マグネシウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇの塩化カルシウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇの塩化カリウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇの塩化アルミニウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇの塩化ナトリウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇの過塩素酸アンモニウム、約０．００１ｇ〜約１０ｇの塩化セシウム、任意選択的に約１ｇ〜約１００ｇのグラファイトパウダー、任意選択的に約０．１ｇ〜約１００ｇのポリ（メチルアクリラート）、任意選択的に約１ｇ〜約１００ｇの過酸化水素溶液（約３体積パーセント（体積％）のＨ2Ｏ2、および約９７体積％の水）、および約１〜約１００ｇの水を含み得る。
【００７８】
いくつかの例において、イオン伝導性材料、および／または固体イオン伝導体は、タンクまたはベッセル中に含有される１つまたは複数の試薬溶液にマグネシウム含有基材を浸すか、または暴露させることによって形成され得る。選択肢として、電源は、２つの端子を通してマグネシウム含有基材および試薬溶液に電気的に接続され得、約１Ｖ〜約５Ｖの直流電流が、電源から試薬溶液およびマグネシウム含有基材へ、約５秒間〜約５分間流され得る。マグネシウム含有基材は、「ディッピング時間」とも称される、約１０秒間〜約１０分間、試薬溶液へ暴露され、固体イオン伝導体を形成し得る。他の例において、イオン伝導性材料は、ブラシまたはスプレーコーティングを用い、マグネシウム含有基材を１つまたは複数の試薬溶液で塗布または被覆することによって形成され得る。イオン伝導性材料は、揮発性溶媒、または他の化合物が試薬溶液から蒸発した後に、堆積または形成され得る。
１つまたは複数の例において、イオン伝導性材料および／または固体イオン伝導体層は、１つまたは複数のアニーリング工程へ暴露され得る。例えば、イオン伝導性材料および／または固体イオン伝導体層は、空気中、または他の気体環境（例えば、アルゴンまたは窒素）下で、約８０℃〜約４００℃の温度で、約５分間〜約４時間加熱され得る。イオン伝導性材料および／または固体イオン伝導体層は、１つもしくは複数の形成工程、ならびに／または１つもしくは複数のアニーリング工程から形成され得る。例えば、２層以上のイオン伝導性材料層は、順に形成または堆積され得る。いくつかの例において、同一の試薬溶液を、同一かもしくは異なる工程条件下で繰り返し使用してもよく、または他の例において、同一の試薬を含むが試薬濃度の異なる試薬溶液を、各工程で使用してもよい。
【００７９】
他の例において、２層以上のイオン伝導性材料層を形成するために、各工程で２つ以上の異なる試薬溶液を使用し得る。例えば、１つまたは複数のイオン伝導性材料の、第二、第三またはさらなる塗膜または層を形成するために使用され得る試薬溶液は、先に説明および記載された塩化物含有試薬溶液と組み合わせて、１つまたは複数の酸化物含有化合物を含み得る。例示的な酸化物含有化合物は、１つもしくは複数の金属酸化物、１つもしくは複数の金属水酸化物、１つもしくは複数の金属ケイ酸塩、またはそれらの任意の混合物であり得るか、または１つもしくは複数の金属酸化物、１つもしくは複数の金属水酸化物、１つもしくは複数の金属ケイ酸塩、またはそれらの任意の混合物を含み得るが、これらに限定されない。いくつかの例において、試薬溶液は、塩化物含有試薬溶液を含み得、さらに約０．０１ｇ〜約１０ｇの酸化マグネシウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇの酸化アルミニウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇのケイ酸アルミニウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇの水酸化カルシウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇのケイ酸カルシウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇの酸化銅、約０．０１ｇ〜約１０ｇの酸化鉄、および約０．０１ｇ〜約１０ｇの酸化セリウムも含み得る。
【００８０】
いくつかの例において、１つまたは複数のイオン伝導性材料の、第二、第三およびさらなる塗膜または層のための試薬溶液は、第一の形成工程で使用される塩化物含有試薬溶液の代わりに、硫酸塩含有試薬溶液であり得るか、または硫酸塩含有試薬溶液を含み得る。例えば、硫酸塩含有試薬溶液は、約０．０１ｇ〜約１０ｇの硫酸マグネシウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇの硫酸アルミニウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇの硫酸カリウム、約０．０１ｇ〜約１ｇの硫酸銅、約０．０１ｇ〜約１ｇの硫酸鉄、任意選択的に約１ｇ〜約１００ｇのグラファイト粉末、任意選択的に約０．１ｇ〜約１００ｇのポリ（メチルアクリラート）、任意選択的に約１ｇ〜約１００ｇの過酸化水素溶液（約３体積％のＨ2Ｏ2、および約９７体積％の水）、および約１〜約１００ｇの水を含み得る。
いくつかの例において、それぞれ図４〜図６および図１０〜図１２に示されるように、固体電池セル２００および／または４００を製造するための固体イオン伝導体２２０および／または４２０の上または上方に、第二の固体伝導体２２２および／または４２２を形成するために、異なる試薬溶液を用いる多層形成工程が使用され得る。例えば、固体イオン伝導体２２０および／または４２０は、塩化物含有試薬溶液を用いて形成され得、第二の固定伝導体２２２および／または４２２は、硫酸塩含有試薬溶液を用いて形成され得る。または、他の例において、固体イオン伝導体２２０および／または４２０は、硫酸塩含有試薬溶液を用いて形成され得、第二の固定伝導体２２２および／または４２２は、塩化物含有試薬溶液を用いて形成され得る。１つまたは複数の例において、多層形成工程は、２つの異なる試薬溶液を交互に３回以上使用し、多層形成工程を用いて形成された固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０、４２０、７２０、８２０および／または９２０は、異なる組成の層を複数有する。
【００８１】
１つまたは複数の導電性材料、および任意選択的に１つまたは複数のイオン伝導性材料またはイオン伝導性物質は、固体イオン伝導体１２０、２２０、３２０、４２０、７２０、８２０および／もしくは９２０、ならびに／または第二の固体伝導体２３２および／または４３２の少なくとも一部分上に被覆または配置され得、対電極１３０、２３０、３３０、４３０、７３０、８３０および／または９３０を作製する。
対電極１３０、２３０、３３０、４３０、７３０、８３０および／または９３０は、少なくとも部分的に、１つもしくは複数の塗料、および／または１つもしくは複数のペーストを、塗布するか、被覆するか、または分散させることにより形成され得、１つもしくは複数の塗料、および／または１つもしくは複数のペーストは、１つまたは複数の導電性材料を含み得る。塗料またはペーストは、ブラシ、スプレーコーティング、ディッピング、印刷、またはそれらの任意の組み合わせによって、塗布または被覆され得る。いくつかの例において、塗料またはペーストは、約１ｇ〜約１００ｇのグラファイト、約０．０１ｇ〜約１００ｇのポリ（メチルアクリラート）、および約１〜約１００ｇの水を含み得る。いくつかの例において、イオン伝導性材料またはイオン伝導性物質と混合される導電性材料は、塗料またはペーストの形態で被覆され得る。塗料またはペーストは、約１ｇ〜約１００ｇのグラファイト粉末、約０．０１ｇ〜約１０ｇの酸化マグネシウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇの塩化マグネシウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇの硫酸マグネシウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇの塩化アルミニウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇの硫酸アルミニウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇのケイ酸アルミニウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇの水酸化カルシウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇの塩化カルシウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇのケイ酸カルシウム、約０．０１ｇ〜約１０ｇの酸化銅、約０．０１ｇ〜約１０ｇの酸化鉄、約０．０１ｇ〜約１０ｇの酸化セリウム、任意選択的に約０．１ｇ〜約１００ｇのポリ（メチルアクリラート）、および約１ｇ〜約１００ｇの水を含み得る。各塗膜の厚さは、約０．２μｍ〜約１００μｍであり得る。対電極層は、同一組成または異なる組成の、塗料またはペーストを用いる多層被覆工程を通して形成され得る。１つまたは複数の例において、対電極層は、１つまたは複数のアニーリング工程に暴露され得る。例えば、対電極層は、空気中、または他の気体環境（例えば、アルゴンまたは窒素）下で、約８０℃〜約４００℃の温度で、約５分間〜約４時間加熱され得る。
【実施例】
【００８２】
前述の説明についてより良い理解を提供するために、下記の非限定的な例が示される。下記の例は、特定の実施形態を対象とし得るが、本発明を特定の事項に限定すると考えるべきではない。
マグネシウムを含有する電極の供給源として、マグネシウム含有シート、マグネシウム含有ストリップ、およびマグネシウム含有ワイヤを用いて、複数の固体電池セルを製造した。固体電池セルは、約２０ｍｍ×約４ｍｍ×約０．３ｍｍの寸法を有するマグネシウム含有ストリップから製造された。マグネシウム含有ストリップに含有されるマグネシウムは、９９．９８原子％であった。その機能を示すために評価された固体電池セルの構造は、図４〜図６に示される固体電池セル２００と類似の構造であった。図２６〜図２９は、試験サイクルにおいて電池を流れる異なる電流に対する、固体電池の電圧レスポンスのグラフを示す。電池の開回路電圧は、約１．５Ｖであり得る。
【００８３】
図２６は、例示的な固体電池に関して、再充電モードで継時的に測定された電圧のグラフを示す。サイクルの第一ステップとして、一定の充電電流（正電流）を電池へ流し、継時的な電池の電圧変化を明らかにした。このステップにおける電池は、再充電モードであった。ステップを始める前に、約０．１Ｖといった０に近い電圧まで電池をほぼ消耗させた。本ステップにおける充電の間、電圧は速やかに上昇し、約２．５Ｖに達した。
図２７は、例示的な固体電池に関して、放電モードで継時的に測定された電圧のグラフを示す。サイクルの第二ステップとして、一定の放電電流（負電流）を電池へ流し、継時的な電池の電圧変化を明らかにした。このステップにおける電池は、弱放電モードであった。放電電流は、第一ステップにおける電流よりも約２桁小さかった。このステップにおいて、電流は、試験サイクル開始時におけるその開回路電圧である約１．５Ｖよりも高い、約１．８Ｖの電圧に達するまで降下した。
図２８は、例示的な固体電池に関して、他の放電モードで継時的に測定された電圧のグラフを示す。サイクルの第三ステップとして、より高い放電電流（負電流）を電池へ流し、継時的な電圧変化を明らかにした。このステップにおける電池は、強制放電モードであった。本ステップにおける放電電流は、第一ステップにおける電流と同じ大きさで、逆向きであった。このステップにおいて、電池の電圧は、前ステップの約１．８Ｖから約０．８Ｖまでさらに降下した。
図２９は、例示的な固体電池に関して、自己回復モードで継時的に測定された電圧のグラフを示す。サイクルの最終ステップとして、一定の低い放電電流（負電流）を電池へ流し、継時的な電圧変化を明らかにした。このステップにおける電池は、自己回復モードであった。電流は、第二ステップと同様であった。このステップにおいて、電池の電圧は、放電電流（負電流）と共に回復し、試験サイクル開始時におけるその開回路電圧である約１．５Ｖよりもやや小さい１．４Ｖに達した。
【００８４】
試験は、概して、電池に使用された固体イオン伝導体は、フィルムが伝導体または抵抗であった場合、ゼロ電位と比較し、電極と対電極の間の電位を生成するか、または維持することを示唆した。さらに、固体イオン伝導体を用いて形成された電池は、再充電機能、および自己回復機能を有した。いくつかの実験において、電池セルに暴露される空気が限られていたため、一部の電池セルは電流の減少を示した。これらの結果は、電池セルが金属空気電池と同様に機能したことを示唆する。
さらに、本開示の実施形態は、下記の段落のいずれか１つまたは複数に関する。
【００８５】
１．電極と対電極の間に配置される固体イオン伝導体を含む固体電池セルであって、電極は、少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み、対電極は、導電性材料を含み、固体イオン伝導体は、イオン伝導性材料を含み、イオン伝導性材料は、マグネシウム化合物を含み、対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約１μｍ〜１ｍｍ未満の厚さを有する、固体電池セル。
２．電極と対電極の間に配置される固体イオン伝導体を含む固体電池セルであって、電極は、少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み、対電極は、導電性材料およびイオン伝導性物質を含み、固体イオン伝導体は、イオン伝導性材料を含み、イオン伝導性材料は、含水物を含み、対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約１μｍ〜１ｍｍ未満の厚さを有する、固体電池セル。
３．イオン伝導性物質およびイオン伝導性材料は、それぞれ独立して、含水物を含み、ここで含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、またはそれらの任意の混合物を含む、段落２に記載の固体電池セル。
４．マグネシウム含有基材、試薬溶液、およびグラファイトを混合し、混合物を作製する工程であり、ここでマグネシウム含有基材は、少なくとも９０原子％のマグネシウムを含む、工程、および混合物中のマグネシウム含有基材の一部分と試薬溶液を反応させ、電極上に配置される固体イオン伝導体を作製し、かつ固体イオン伝導体上に配置される対電極を作製する工程を含む、固体電池セルの製造方法であって、ここで固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材と試薬溶液の反応部から生じるイオン伝導性材料を含み、電極は、マグネシウム含有基材の未反応部を含み、対電極は、混合物から生じるグラファイトの少なくとも一部分を含み、ここで固体イオン伝導体は、電極と対電極の間に少なくとも部分的に配置され、対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約１μｍ〜１ｍｍ未満の厚さを有する、固体電池セルの製造方法。
【００８６】
５．少なくとも９０原子％のマグネシウムを含むマグネシウム含有基材、および試薬溶液を混合し、混合物を作製する工程、混合物中のマグネシウム含有基材の一部分と試薬溶液を反応させ、電極上に配置される固体イオン伝導体を作製する工程であり、ここで固体イオン伝導体は、マグネシウム含有基材と試薬溶液の反応部から生じるイオン伝導性材料を含み、電極は、マグネシウム含有基材の未反応部を含む、工程、および固体イオン伝導体上方に、導電性材料を含む対電極を形成する工程を含む、固体電池セルの製造方法であって、ここで固体イオン伝導体は、電極と対電極の間に、少なくとも部分的に配置され、対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約１μｍ〜１ｍｍ未満の厚さを有する、固体電池セルの製造方法。
６．電極、および固体イオン伝導体の少なくとも一部分は、同じマグネシウム含有基材から生じる、段落１から５までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
７．固体イオン伝導体中のマグネシウム化合物は、マグネシウム含有基材の第一部分から作製され、電極中のマグネシウムは、マグネシウム含有基材の第二部分由来である、段落６に記載の固体電池セルまたは方法。
８．マグネシウム含有基材は、少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み、マグネシウム含有基材は、ワイヤ、ロッド、ホイル、シート、プレート、フィルム、ディスク、ストリップ、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、プラグ、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落６に記載の固体電池セルまたは方法。
９．マグネシウム化合物は、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、亜塩素酸マグネシウム、次亜塩素酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、亜硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、シアン化マグネシウム、酢酸マグネシウム、ギ酸マグネシウム、炭酸水素マグネシウム、窒化マグネシウム、硝酸マグネシウム、ホウ酸マグネシウム、硫酸アルミニウムマグネシウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウム、酸化アルミニウムマグネシウム、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落１から８までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
【００８７】
１０．対電極中の導電性材料は、グラファイト、グラファイト化合物、グラファイト材料、またはそれらの任意の混合物を含むか、もしくは対電極中の導電性材料は、塩化亜鉛、塩化銅、塩化ニッケル、塩化マンガン、塩化アルミニウム、塩化鉄、塩化ガリウム、塩化ジルコニウム、またはそれらの任意の混合物がインターカレートしたグラファイトを含むか、または対電極は、グラファイト、グラファイト化合物、グラファイト材料、またはそれらの任意の混合物を含むか、対電極は、ナトリウム、カリウム、リチウム、ルビジウム、マグネシウム、カルシウム、ベリリウム、エルビウム、イッテルビウム、それらのイオン、それらの合金、またはそれらの任意の混合物がインターカレートしたグラファイトを含むか、もしくは対電極は、イオン性化合物がインターカレートしたグラファイトを含み、ここでイオン性化合物は、陽イオン、または陰イオンを含み、陽イオンは、Ｃｕ+、Ｃｕ2+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｚｎ2+、Ｓｎ2+、Ｓｎ4+、Ａｌ3+、Ｍｎ2+、Ｍｎ4+、Ｔｉ3+、Ｔｉ4+、Ｎａ+、Ｋ+、Ｃｓ+、Ｍｇ2+、Ｃａ2+、Ｖ2+、Ｖ4+、Ｖ5+、Ｂｅ2+、Ｃｅ4+、またはそれらの任意の混合物を含み、陰イオンは、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、またはそれらの任意の混合物を含む、段落１から９までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
【００８８】
１１．対電極は、複合材料を含み、ここで複合材料は、導電性材料およびイオン伝導性物質を含む、段落１から１０までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
１２．イオン伝導性物質は、含水物を含む、段落１１に記載の固体電池セルまたは方法。
１３．含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、またはそれらの任意の混合物を含む、段落１２に記載の固体電池セルまたは方法。
１４．導電性材料は、グラファイトを含み、イオン伝導性物質は、酸化マグネシウム、過酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、またはそれらの任意の混合物を含む、段落１１に記載の固体電池セルまたは方法。
１５．グラファイトは、フレーク、パウダー、ファイバー、フォーム、または層状フィルムの形態である、段落１４に記載の固体電池セルまたは方法。
１６．グラファイトは、グラフェン化合物、グラフェン層の間に包含される元素、グラフェン層の間に包含される化合物、もしくはそれらの任意の混合物を含むか、またはグラファイトは、酸化グラフェン、銅がドープされたグラファイト、銀がドープされたグラファイト、塩がドープされたグラファイト、もしくはそれらの任意の混合物を含む、段落１４に記載の固体電池セルまたは方法。
１７．複合材料は、導電性材料とイオン伝導性材料との比が異なる、複数の層を含む、段落１４に記載の固体電池セルまたは方法。
１８．イオン伝導性物質は塩を含み、ここで塩は、陽イオンまたは陰イオンを含み、陽イオンは、アルミニウム、アンモニウム、カルシウム、セシウム、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、カリウム、ナトリウム、錫、亜鉛、またはそれらの任意の混合物を含み、陰イオンは、塩化物イオン、過塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、次亜塩素酸イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、シアン化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、アクリル酸イオン、またはそれらの任意の混合物を含む、段落１１に記載の固体電池セルまたは方法。
１９．イオン伝導性物質は、金属酸化物および塩を含み、ここで金属酸化物は、酸化マグネシウム、酸化錫、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化バナジウム、酸化セリウム、またはそれらの任意の混合物を含み、塩は、陽イオン、または陰イオンを含み、ここで陽イオンは、アルミニウム、アンモニウム、カルシウム、セシウム、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、カリウム、ナトリウム、錫、亜鉛、またはそれらの任意の混合物を含み、陰イオンは、塩化物イオン、過塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、次亜塩素酸イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、シアン化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、アクリル酸イオン、またはそれらの任意の混合物を含む、段落１１に記載の固体電池セルまたは方法。
【００８９】
２０．イオン伝導性物質は、金属水酸化物および塩を含み、ここで金属水酸化物は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、またはそれらの任意の混合物を含み、塩は、陽イオン、または陰イオンを含み、ここで陽イオンは、アルミニウム、アンモニウム、カルシウム、セシウム、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、カリウム、ナトリウム、錫、亜鉛、またはそれらの任意の混合物を含み、陰イオンは、塩化物イオン、過塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、次亜塩素酸イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、シアン化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、またはそれらの任意の混合物を含む、段落１１に記載の固体電池セルまたは方法。
２１．イオン伝導性物質は、互いに積み重なって配置される複数の単分子層を含む結晶性層状材料を含む、段落１１に記載の固体電池セルまたは方法。
２２．イオン伝導性物質は、第一の物質および第二の物質を含む混合物を含み、第一の物質と第二の物質の接触面に沿ってイオン伝導路が存在する、段落１１に記載の固体電池セルまたは方法。
２３．固体イオン伝導体は、第一のイオン伝導体および第二のイオン伝導体を含み、ここで第一のイオン伝導体は、電極上に配置され、かつイオン伝導性材料を含み、第二のイオン伝導体は、第一のイオン伝導体上に配置される、段落１から２２までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
２４．第一のイオン伝導体または第二のイオン伝導体は、含水物を含む、段落２３に記載の固体電池セルまたは方法。
【００９０】
２５．イオン伝導性材料は、含水物を含む、段落１から２４までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
２６．含水物は、水和錯体を含み、ここで水和錯体は、物質に化学的に結合する１つまたは複数の水分子を含む、段落２５に記載の固体電池セルまたは方法。
２７．水和錯体は、物質の表面に化学的に結合するかまたは物質の結晶構造中に包含される、１つまたは複数の水分子を含む、段落２６に記載の固体電池セルまたは方法。
２８．物質は、元素または化合物である、段落２６に記載の固体電池セルまたは方法。
２９．含水物は、硫酸塩水和物、塩化物水和物、シアン化物水和物、ケイ酸塩水和物、アルミン酸塩水和物、酢酸塩水和物、酸化物水和物、水酸化物水和物、グラファイト水和物、またはそれらの任意の混合物を含む、段落２５に記載の固体電池セルまたは方法。
【００９１】
３０．含水物は、硫酸マグネシウム水和物、硫酸銅水和物、硫酸アルミニウムカリウム水和物、塩化コバルト水和物、酢酸マグネシウム水和物、酸化バナジウム水和物、酸化鉄水和物、水酸化ケイ酸マグネシウムアルミニウムカルシウムナトリウム水和物、ケイ酸マグネシウム水和物、水和ケイ酸アルミニウム、シアン化鉄水和物、ホウ酸マグネシウム水和物、硝酸マグネシウム水和物、それらの水和物、それらの異性体、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落２５に記載の固体電池セルまたは方法。
３１．含水物は、可動イオンを含み、ここで可動イオンは、約０．０５ｎｍ〜０．５ｎｍ未満の水和半径を有する、段落２５に記載の固体電池セルまたは方法。
３２．含水物は、固体電池セルを流れる電流として可動イオンを提供する、段落１から３１までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
３３．可動イオンは、約０．１ｎｍ〜０．５ｎｍ未満の水和半径を有する、段落１から３２までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
３４．可動イオンは、約０．１ｎｍ〜０．４ｎｍ未満の水和半径を有する、段落１から３３までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
【００９２】
３５．可動イオンは、約０．３ｎｍ〜０．５ｎｍ未満の水和半径を有する、段落１から３４までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
３６．含水物は、イオン性化合物を含み、ここでイオン性化合物は、陽イオン、または陰イオンを含み、ここで陽イオンは、Ｃｕ+、Ｃｕ2+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+、Ｚｎ2+、Ｓｎ2+、Ｓｎ4+、Ａｌ3+、Ｍｎ2+、Ｍｎ4+、Ｔｉ3+、Ｔｉ4+、Ｎａ+、Ｋ+、Ｃｓ+、Ｍｇ2+、Ｃａ2+、Ｖ2+、Ｖ4+、Ｖ5+、Ｂｅ2+、Ｃｅ4+、またはそれらの任意の混合物を含み、陰イオンは、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、リン酸イオン、酸化物イオン、アルミン酸イオン、オルトケイ酸イオン、ケイ酸イオン、ケイ酸アルミニウムイオン、過マンガン酸イオン、水酸化物イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、もしくはそれらの任意の混合物を含む、段落２５に記載の固体電池セルまたは方法。
３７．対電極および固体イオン伝導体は、合わせて約２．５μｍ〜約２５０μｍの厚さを有する、段落１から３６までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
３８．対電極の表面および固体イオン伝導体の表面は、接触面で互いに接触し、ＡＳＴＭ  Ｄ７１２７−２０１３に従って測定した際、対電極の表面は、約０．００５μｍ〜約５００μｍの粗さを有し、固体イオン伝導体の表面は、約０．０１μｍ〜約１００μｍの粗さを有する、段落１から３７までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
３９．イオン伝導性材料は、１×１０-8Ｓ／ｃｍを超えるイオン伝導度を有し、かつイオン伝導性材料は、１×１０-8Ｓ／ｃｍ以下の電子伝導度を有する、段落１から３８までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
【００９３】
４０．電極は、少なくとも９５原子％のマグネシウムを含む、段落１から３９までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
４１．電極は、少なくとも９９原子％のマグネシウムを含む、段落１から４０までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
４２．電極は、少なくとも９９．９原子％のマグネシウムを含む、段落１から４１までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
４３．電極は、少なくとも９９．９５原子％のマグネシウムを含む、段落１から４２までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
４４．電極は、約１原子％〜約７原子％のアルミニウムを含む、段落１から４３までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
【００９４】
４５．電極は、約２原子％〜約５原子％のアルミニウムを含む、段落１から４４までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
４６．電極は、約３原子％〜約４原子％のアルミニウムを含む、段落１から４５までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
４７．対電極中の導電性材料は、グラファイト、銀、ニッケル、金、銅、導電性ポリマー、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落１から４６までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
４８．対電極中の導電性材料は、グラファイトを含み、ここでグラファイトは、フレーク、パウダー、ファイバー、フォーム、または層状フィルムの形態である、段落１から４７までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
４９．対電極中の導電性材料は、グラファイトを含み、ここでグラファイトは、グラフェン化合物、グラフェン層の間に包含される元素、グラフェン層の間に包含される化合物、またはそれらの任意の混合物を含む、段落１から４８までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
５０．対電極中の導電性材料は、酸化グラフェン、銅がドープされたグラファイト、銀がドープされたグラファイト、塩がドープされたグラファイト、またはそれらの任意の混合物を含む、段落１から４９までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
５１．対電極中の導電性材料は、金属を含み、ここで金属は、銀、ニッケル、金、銅、それらの合金、またはそれらの任意の混合物を含み、かつ金属は、粒子またはフィルムの形態である、段落１から５０までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
５２．対電極中の導電性材料は、導電性ポリマーを含み、ここで導電性ポリマーは、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、ポリチオフェン（ＰＴ）、ポリピロール（ＰＰｙ）、それらの共重合体、またはそれらの任意の混合物を含む、段落１から５１までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
５３．対電極に電気的に接続される集電体をさらに含む、段落１から５２までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
５４．集電体は、アルミニウム、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、鉄、クロム、鋼、ステンレス鋼、黄銅、青銅、それらの合金、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落１から５３までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
【００９５】
５５．集電体は、導電性メッシュ、導電性テープ、導電性繊維、導電紙、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落１から５４までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
５６．集電体は、銅含有メッシュ、黄銅含有メッシュ、鋼含有メッシュ、銅含有テープ、アルミニウム含有テープ、銅もしくはニッケルを含む金属被覆ポリエステル導電性繊維、導電性カーボン紙、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落１から５５までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
５７．集電体は、集電体と対電極の間に少なくとも部分的に配置される導電性接着剤を介して対電極に接着される、段落１から５６までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
５８．集電体は、集電体と対電極を共に圧縮または圧迫することによって生じる接着力によって対電極に接着される、段落１から５７までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
５９．電極、対電極、および固体イオン伝導体を少なくとも部分的に包囲する筐体をさらに含む、段落１から５８までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
【００９６】
６０．筐体は、熱収縮チュービング、熱収縮ラップ、サーマルラミネートホイル、プレッシャーラミネートホイル、防液材料を含む包装繊維、防液材料を含む包装紙、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落５９に記載の固体電池セルまたは方法。
６１．固体電池セルは、約０．０１ｍｍ〜１ｍｍ未満の厚さ、および約０．１ｃｍ2〜５ｃｍ2未満の長さ掛ける幅の表面積を有する、段落１から６０までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
６２．固体電池セルは、約０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ未満の厚さ、および約０．１ｃｍ2〜１ｃｍ2未満の長さ掛ける幅の表面積を有する、段落１から６１までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
６３．固体電池セルは、約０．５Ｖ〜約３．２Ｖの電圧を生成する、段落１から６２までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
６４．固体電池セルは、約０．８Ｖ〜約２．７Ｖの電圧を生成する、段落１から６３までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
【００９７】
６５．固体電池セルは、約１Ｖ〜約２．２Ｖの電圧を生成する、段落１から６４までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
６６．固体電池セルは、１Ｖより大きく２．２Ｖ未満の電圧を生成する、段落１から６５までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
６７．固体電池セルは、約１．２Ｖ〜約２．２Ｖの電圧を生成する、段落１から６６までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
６８．固体電池セルは、約１．４Ｖ〜約１．９Ｖの電圧を生成する、段落１から６７までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法。
６９．マグネシウム含有基材の一部分と試薬溶液を反応させてイオン伝導性材料を作製する際、試薬溶液およびマグネシウム含有基材に電流を流す工程をさらに含み、ここで試薬溶液は、電解質を含む、段落４または５に記載の方法。
【００９８】
７０．電流は、直流電流であり、かつ約１Ｖ〜約５Ｖの電圧を有し、ここで電流は、試薬溶液およびマグネシウム含有基材を、約５秒間〜約５分間流れる、段落６９に記載の方法。
７１．電流は、試薬溶液およびマグネシウム含有基材を、約１０秒間〜約２分間流れる、段落７０に記載の方法。
７２．グラファイトおよび物質を混合し、グラファイトおよび物質を含む混合物を作製する工程、ならびにグラファイトおよび物質を含む混合物を、固体イオン伝導体の少なくとも一部分に塗布し、対電極を形成する工程をさらに含む、段落４または５に記載の方法。
７３．グラファイトおよび物質を含む混合物を、６０℃を超える温度〜４００℃未満の温度まで加熱し、対電極を形成する工程をさらに含む、段落７２に記載の方法。
７４．物質は、接着剤を含む、段落７２に記載の方法。
【００９９】
７５．接着剤は、ポリマー材料を含み、ここでポリマー材料は、ポリ（アクリル酸）、ポリアクリラート、ポリ（メチルアクリラート）、ポリ（ビニルアセタート）、それらのアルキル誘導体、それらの共重合体、それらの塩、またはそれらの任意の混合物を含む、段落７４に記載の方法。
７６．接着剤は、複数の粒子、および溶媒を含み、ここで複数の粒子は、ポリマー材料を含み、かつ１μｍ未満の平均粒径を有する、段落７４に記載の方法。
７７．グラファイト、および接着剤を混合し、グラファイトおよび接着剤を含む混合物を作製する工程、ならびにグラファイトおよび接着剤を含む混合物を、固体イオン伝導体の少なくとも一部分に塗布し、対電極を形成する工程をさらに含む、段落４または５に記載の方法。
７８．マグネシウム含有基材と試薬溶液を混合する前に、マグネシウム含有基材の未反応部の少なくとも一部分上に、マスクを形成する工程をさらに含む、段落４または５に記載の方法。
７９．試薬溶液は、酸化銅、酸化鉄、酸化マンガン、酸化錫、酸化バナジウム、酸化セリウム、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム、塩化アンモニウム、塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化セシウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸銅、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸アルミニウムカリウム、塩化コバルト、酢酸マグネシウム、シアン化鉄、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化セシウム、水酸化アルミニウム、水酸化アンモニウム、水酸化ケイ酸マグネシウムアルミニウムカルシウムナトリウム、塩化水素、硫酸水素、リン酸水素、それらの水和物、それらの異性体、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落４または５に記載の方法。
【０１００】
８０．対電極を形成する前に、固体イオン伝導体上に含水物を含む層を形成する工程をさらに含み、ここで含水物を含む層は、固体イオン伝導体と対電極の間に、少なくとも部分的に配置される、段落４または５に記載の方法。
８１．含水物は、水和錯体を含み、ここで水和錯体は、物質に化学的に結合する水分子を１つまたは複数含む、段落８０に記載の方法。
８２．電極は、少なくとも９０原子％のマグネシウムを含み、イオン伝導性材料は、マグネシウム化合物を含む、段落４または５に記載の方法。
８３．マグネシウム含有基材は、ワイヤ、ロッド、ホイル、シート、プレート、フィルム、ディスク、ストリップ、コンテナ、コンジット、パイプ、エンドキャップ、プラグ、またはそれらの任意の組み合わせを含む、段落４または５に記載の方法。
８４．段落１から８３までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法を含む、印刷回路基材（ＰＣＢ）。
【０１０１】
８５．コア、および段落１から８４までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法を含むコイル型電池であって、コアは、導電性を有し、固体電池セルは、１０を超えるアスペクト比を有し、固体電池セルは、複数のコイルを形成するコアに巻き付けられ、複数のコイルは、少なくとも３個〜約１００個のコイルを有する、コイル型電池。
【０１０２】
８６．段落１から８５までのいずれか１つに記載の固体電池セルまたは方法を含むコンテナ型電池であって、電極または対電極によって少なくとも部分的に画成されるキャビティを含む、コンテナ型電池。
８７．キャビティ内に配置される物質をさらに含み、ここで物質は、薬学的活性物質、医薬組成物、栄養補助組成物、食品、染料、香料、化粧品組成物、洗浄剤、除草剤、殺虫剤、推進薬、爆薬、またはそれらの任意の混合物を含む、段落８６に記載のコンテナ型電池。
一連の上限数値、および一連の下限数値を用いて、特定の実施形態および特徴について記載した。別段の指示がない限り、任意の２つの数値の組み合わせ（例えば、任意の低値と任意の高値の組み合わせ、任意の２つの低値の組み合わせ、および／または任意の２つの高値の組み合わせ）を含む範囲が想定されるべきである。いくつかの下限、上限および範囲は、下記の１つまたは複数の特許請求の範囲に記載される。全ての数値は、示された値の「約」または「おおよそ」の値であり、本分野の当業者によって予期される実験誤差および変動を考慮する。
先にさまざまな用語を定義した。特許請求の範囲で使用される用語が、先の記載に定義されていない場合、印刷刊行物または交付特許の少なくとも１つに示される通りに、関連する分野の者がその単語に与えている最も広い定義が、当該用語に与えられるべきである。また、該当する場合、本出願中で引用される、全ての特許、試験手順および他の文書は、そのような開示が本出願と矛盾しない限り、そのような組み込みが許可される全ての権限に対し、その全てが参照により組み込まれる。
先の記載は、特定の例示的な実施形態に関するが、本発明の他の実施形態、およびさらなる実施形態は、その基本的範囲から逸脱することなく考案され、その範囲は、続く特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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