装置和制造装置的方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104040779 A (43)申请公布日 2014.09.10 CN 104040779 A (21)申请号 201280066249.1 (22)申请日 2012.12.07 13/315,489 2011.12.09 US H01M 10/46(2006.01) H01G 9/20(2006.01) H01L 31/04(2014.01) H01M 4/66(2006.01) H01M 14/00(2006.01) (71)申请人 诺基亚公司 地址 芬兰埃斯波 (72)发明人 魏迪 T里阿南 P安德鲁 (74)专利代理机构 北京市金杜律师事务所 11256 代理。

2、人 王茂华 (54) 发明名称 装置和制造装置的方法 (57) 摘要 一种装置包括 ： 电荷存储部件 ； 以及能量采 集部件， 其中所述电荷存储部件和所述能量采集 部件经由公共电极集成。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.07.07 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/IB2012/057068 2012.12.07 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/084201 EN 2013.06.13 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 。

3、说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104040779 A CN 104040779 A 1/2 页 2 1. 一种装置， 包括 ： 电荷存储部件 ； 以及 能量采集部件 其中所述电荷存储部件和所述能量采集部件经由公共电极集成。 2. 如权利要求 1 所述的装置， 其中所述公共电极在所述电荷存储部件和所述能量采集 部件之间形成间隔体， 并且其中所述公共电极作为所述电荷存储部件的电极和所述能量采 集部件的电极来操作。 3. 如权利要求 1 或 2 所述的装置， 其中所述公共电极包括金属锂。 4. 如权利要求 1 或 2 所述的装置， 其中所述公共电极包括导电纳米碳。 5. 如任一前述。

4、权利要求所述的装置， 其中所述电荷存储部件是电化学能量存储部件。 6. 如任一前述权利要求所述的装置， 其中所述电荷存储部件是锂离子电池。 7. 如权利要求 6 所述的装置， 其中所述公共电极被配置成作为所述锂离子电池的阳极 来操作。 8. 如权利要求 1 至 4 中任一项所述的装置， 其中所述电荷存储部件是超级电容器。 9. 如任一前述权利要求所述的装置， 其中所述能量采集部件是太阳能电池。 10. 如任一前述权利要求所述的装置， 其中所述能量采集部件是染料敏化太阳能电池。 11. 如权利要求 10 所述的装置， 其中所述染料敏化太阳能电池基于 TiO2和碘化物体 系。 12. 如任一前述权。

5、利要求所述的装置， 其中所述能量采集部件包括 ： 透明电极 ； 半导体 ； 以及 所述公共电极。 13. 如权利要求 12 所述的装置， 其中所述能量采集部件还包括在所述半导体和所述公 共电极之间的电解质。 14. 如权利要求 13 所述的装置， 其中所述电解质包括碘化物阳离子。 15. 如权利要求 12 至 14 中任一项所述的装置， 其中所述半导体是纳米晶半导体。 16. 如权利要求 12 至 14 中任一项所述的装置， 其中所述半导体包括 TiO2纳米结构和 染料。 17. 如权利要求 16 所述的装置， 其中所述 TiO2纳米结构是 TiO2纳米管阵列。 18.如权利要求16所述的装置。

6、， 其中所述TiO2纳米结构包括在导电碳纤维上的刷状纳 米结构的 TiO2。 19.如权利要求12至18中任一项所述的装置， 其中所述透明电极包括被涂覆的柔性基 底。 20. 如权利要求 12 至 19 中任一项所述的装置， 其中所述能量采集部件是柔性的。 21. 如任一前述权利要求所述的装置， 其中所述电荷存储部件包括 所述公共电极、 包括锂阴离子的电解质、 以及包括氧化锂的电极。 22. 如权利要求 12 至 19 中任一项所述的装置， 其中所述电荷存储部件是柔性的。 23. 一种制造装置的方法， 包括 ： 在公共电极的第一侧上形成电荷存储部件 ； 以及 权 利 要 求 书 CN 1040。

7、40779 A 2 2/2 页 3 在公共电极的第二侧上形成能量采集部件， 所述第二侧与所述第一侧相对。 24. 如权利要求 23 所述的方法， 包括 ： 通过定位包括半导体层的透明电极以使得所述半导体层面向所述公共电极的所述第 二侧， 在所述公共电极的第二侧上形成能量采集部件。 25. 如权利要求 24 所述的方法， 包括 ： 在定位所述透明电极之前将电解质施加到所述公共电极的所述第二侧， 使得当所述透 明电极被定位时， 所述电解质和所述半导体接触。 26. 如权利要求 24 所述的方法， 其中所述能量采集部件是通过卷对卷制造而形成的， 其中包括半导体层的透明电极的卷与所述公共电极的卷相结合。

8、。 27. 如权利要求 23 至 26 中任一项所述的方法， 包括 ： 通过定位面向所述公共电极的所 述第一侧的外部电极， 在所述公共电极的所述第一侧上形成电荷存储部件， 其中居间电解 质在所述外部电极和所述公共电极之间。 28. 如权利要求 27 所述的方法， 其中所述电荷存储部件的所述电解质包括锂阴离子， 并且所述电荷存储部件的所述外部电极包括氧化锂。 权 利 要 求 书 CN 104040779 A 3 1/3 页 4 装置和制造装置的方法 技术领域 0001 本发明的实施例涉及装置和制造装置的方法。 尤其涉及能够采集能量并存储能量 的装置。 背景技术 0002 提供能够采集能量并存储能。

9、量的装置将是有用的。 发明内容 0003 根据本发明的各个、 但未必所有实施例， 提供了一种装置， 其包括 ： 电荷存储部件 ； 以及能量采集部件， 其中电荷存储部件和能量采集部件经由公共电极集成。 0004 根据本发明的各个、 但未必所有实施例， 提供了一种制造装置的方法， 其包括 ： 在 公共电极的第一侧上形成电荷存储部件 ； 以及在公共电极的第二侧上形成能量采集部件， 第二侧与第一侧相对。 附图说明 0005 为了更好地理解本发明实施例的各个示例， 现在将仅通过示例的方式参考附图， 其中 ： 0006 图 1 示意性地示出了集成电荷存储部件和能量采集部件的混合装置 ； 0007 图 2 。

10、示出了混合装置的示例， 其中电荷存储部件是电池而能量采集部件是太阳能 电池 ； 0008 图 3 示出了混合装置的示例， 其中电荷存储部件是锂离子电池而能量采集部件是 染料敏化太阳能电池 ； 0009 图 4A 和 4B 示意性地示出了用于制造混合装置的过程 ； 以及 0010 图 5 示出了制造的混合装置的剖视图。 具体实施方式 0011 附图出了装置 2， 其包括 ： 电荷存储部件 4 ； 以及能量采集部件 6， 其中电荷存储部 件 4 和能量采集部件 6 经由公共电极 8 集成。 0012 图 1 示意性地示出了装置 2， 其包括 ： 电荷存储部件 4 ； 以及能量采集部件 6。装置 2。

11、 是混合装置， 该混合装置将电荷存储部件 4 和能量采集部件 6 集成为单个整体装置 2。 0013 电荷存储部件 4 和能量采集部件 6 经由公共电极 8 集成。公共电极 8 在电荷存储 部件 4 和能量采集部件 6 之间形成间隔体。单个公共电极 8 既作为电荷存储部件 4 的阳极 电极又作为能量采集部件 6 的阴极电极来操作。 0014 电荷存储部件 4 可以是电化学能量存储部件 10， 诸如电池或静电能量存储部件 ( 如电容器 )。 说 明 书 CN 104040779 A 4 2/3 页 5 0015 图 2 示出了装置 2 的示例， 其中电荷存储部件 4 是电池 10 而其中能量采集。

12、部件 6 是太阳能电池。 0016 公共电极 8 被配置成作为电池 4 的阳极和太阳能电池 6 的阴极来操作。 0017 太阳能电池 6 包括将光激发的电子传输到公共电极 8 以给电池 4 充电的半导体。 例如， 太阳能电池 6 可以是硅太阳能电池或染料敏化太阳能电池。 0018 图 3 示出了装置 2 的示例， 其中电池 4 是锂离子电池 10 而太阳能电池 6 是染料敏 化太阳能电池 20。装置 2 是柔性的。它可以被弯曲或折曲。 0019 在这个示例中， 公共电极 8 可以包括金属锂或导电纳米碳或适于形成锂离子电池 阳极 12 和太阳能电池 6 阴极 22 的一些其他材料。 0020 太。

13、阳能电池 6 是基于 TiO2和碘化物体系 (iodide system) 的染料敏化太阳能电 池。 染料敏化太阳能电池6是柔性的， 并且按顺序包括外部柔性透明电极23 ； 半导体26 ； 太 阳能电池电解质 28 以及公共电极 8。 0021 外部柔性透明电极23包括具有透明导电材料24涂覆在其内表面上的柔性的透明 基底 21。 0022 基底 21 可以例如由聚对苯二甲酸乙二酯 (PET) 形成。 0023 导电材料 24 可以包括， 例如氟掺杂的氧化锡 (FTO) ； 氧化铟锡 (ITO) 或石墨烯。 0024 在这个示例中， 半导体 26 包括纳米晶半导体和染料， 例如涂覆有染料的 T。

14、iO2纳米 结构。纳米结构可以提供保持染料分子的空间。染料是吸收太阳光的分子染料， 诸如例如 钌多吡啶 (ruthenium-polypyridine)。 0025 TiO2纳米结构可以是例如 TiO2纳米管阵列， 或者可以包括在导电碳纤维上的刷状 纳米结构的 TiO2。 0026 太阳能电池电解质 28 包括碘化物阳离子。例如， 它可以是包括碘化锂的聚合物电 解质。物理间隔体层可以定位在公共电极 8 和半导体 26 之间以防止电短路但允许电解质 28 的扩散。 0027 电荷存储部件 4 是柔性的锂离子电池 10。它包括公共电极 8， 包括锂阴离子的电 池电解质 16 和包括复合氧化锂的电池。

15、阴极电极 14。 0028 公共电极 8 被配置成成作为锂离子电池 10 的阳极 12 来操作。例如， 公共电极 8 可以包括金属锂或导电纳米碳。 0029 在使用光 5 期间， 例如太阳光穿过外部柔性透明电极 23 进入半导体层 26 的染料， 在该处电子被光激发。具有足够能量被吸收的光子撞击染料， 产生染料的光激发态。当光 激发的电子离开染料并进入 TiO2半导体层 26 的导带时， 电荷分离发生在染料和半导体之 间的表面处。电子从 TiO2半导体层 26 流到外部柔性透明电极 23。 0030 染料分子中的一些已经失去电子。 这些被氧化的染料分子通过夺取电子并改变其 氧化态从碘化物到三碘。

16、化物来氧化电解质中的碘化物。与注入到 TiO2半导体层 26 导带内 的电子与被氧化的染料分子复合所占用的时间相比， 这一反应发生地很快。 0031 三碘化物扩散到公共电极 8 以从锂离子电池 10 剥离电子。 0032 电子从锂离子电池 10 的公共电极 8 的剥离导致电子通过电池阴极 14 转移至电解 质 16。转移的电子迁移到电池阳极 12( 公共电极 8)， 在那里它们引起锂离子的嵌入 ( 锂离 子电池 10 的充电 )。 说 明 书 CN 104040779 A 5 3/3 页 6 0033 图 4A 和 4B 示意性地示出了用于形成装置 2 的过程。电荷存储部件 4 在公共电极 8。

17、 的第一侧 41 上形成， 以及能量采集部件 6 在公共电极 8 的与第一侧 41 相对的第二侧 42 上形成。 0034 在这个示例中， 电荷存储部件4是锂离子电池10， 而太阳能电池6是染料敏化太阳 能电池 20。装置 2 是柔性的。它可以被弯曲或折曲。 0035 图 4A 示意性地示出了用来在公共电极 8 的第二侧 42 上形成能量采集部件 6 的过 程。透明电极 23 具有施加到其导电侧的半导体层 26。公共电极 8 具有施加到其第二侧 42 的电解质 28。 0036 透明电极 23( 具有半导体层 26) 和公共电极 8( 具有电解质 28) 被定位为使得半 导体层 26 面向并接。

18、触电解质 28。接触可以通过传递透明电极 23( 具有半导体层 26) 和公 共电极8(具有电解质28)经过相对的滚筒48而形成， 这将透明电极23(具有半导体层26) 和公共电极 8( 具有电解质 28) 压在一起。 0037 这一过程适用于卷对卷制造。透明电极的卷 43 可以与公共电极 8 的卷 44 结合以 形成能量采集部件 6 的卷 45。 0038 图 4B 示意性地示出了用来在公共电极 8 的第一侧 41 上形成电荷存储部件 4 的过 程。电池电解质 16 被施加在电池阴极电极 14 和公共电极 8 的第一侧 41 之间。接触可以 通过传递电池阴极电极14、 公共电极8与电池电解质。

19、16的结合经过相对的滚筒48而形成， 这将电池阴极电极 14 和公共电极 8 压在一起。 0039 这一过程适用于卷对卷制造。根据图 4B 形成的电池阴极电极 14 的卷 46 与公共 电极 8 的卷 45 结合。 0040 应当理解的是， 图 4A 和 4B 示出了两阶段过程， 其中能量采集部件 6 首先被制造， 并且然后电荷存储部件4被添加到能量采集部件6以形成混合装置2。 然而， 在其他实施例 中， 该两阶段过程可以颠倒。在这种情况下， 电荷存储部件 4 首先被制造， 并且然后能量采 集部件 6 被添加到电荷存储部件 4 以形成混合装置 2。 0041 图 5 示出了例如， 如使用图 4。

20、A 和 4B 的方法所形成的装置 2 的剖视图。装置 2 包 括 ： 外部柔性透明电极层 23 ； 半导体层 26 ； 太阳能电池电解质层 28 ； 公共电极层 8 ； 电池电 解质层 16 以及电池阴极电极层 14。 0042 虽然本发明实施例已经在前面的段落中参照各个示例进行了描述， 但是应当理 解， 可以对给出的示例做出修改而不脱离本发明所要求保护的范围。 0043 除了明确描述的结合以外， 在前面的描述中描述的特征可以结合使用。 0044 虽然已经参考特定的特征描述了功能， 但是这些功能可能是通过无论是否描述过 的其他特征可执行的。 0045 虽然已经参考特定的实施例描述了特征， 但是这些特征也可以以是在无论是否描 述过的其他实施例中存在的。 0046 在努力在前述说明书中关注于被认为是特别重要的本发明的那些特征的同时， 应 当理解， 申请人要求就在上文中提到的和 / 或在附图中所示的任何可取得专利的特征或特 征的结合进行保护， 无论对其是否给过特别强调。 说 明 书 CN 104040779 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104040779 A 7 2/3 页 8 图 4A 图 4B 说 明 书 附 图 CN 104040779 A 8 3/3 页 9 图 5 说 明 书 附 图 CN 104040779 A 9 。