结构储能组件及其制造方法

专利名称：结构储能组件及其制造方法
技术领域：
本发明一般涉及能量储存，且更具体地，涉及结构储能组件中的能量储存。
背景技术：
由于对具有提升性能与功能性的消费性、工业与军用产品需求快速增加，多功能复合材料已经成为一种受到可观关注的研究主题。具体而言，除了提供简单的结构支撑及/或机械强度以外，工程团体也已经特别找出具有至少一种特殊化功能的复合材料，以解决前述对于高性能产品的需求。已经成为强烈研究主题的一种特别需要的多功能复合材料为可提供能量储存介质与明显结构支撑的组件。虽然已有各种方式用于开发这类具有能量储存能力的多功能复合材料，然迄今的研究成果仍无法实现强度、电荷储存能力及/或电荷储存密度与制造简易性的最适组合。已有某些高性能材料(包括碳纳米管)因其高的机械强度、大的有效表面积、以及导电性而被提出可用为多功能复合材料。虽然碳纳米管对于开发多功能复合材料而言具有显著潜力，但迄今的研究成果仍无法给予这些实体提供的承诺。以同样的方式，碳纳米管可提供显著提升储电装置(举例而言，如电池与超级电容器)特性的潜力。就这方面，碳纳米管可用以取代传统储电装置中的碳黑及/或电极材料，以缩减其重量及/或增进其电荷储存特性。鉴于前述，提供良好结构支撑与能量储存能力的多功能复合材料在本领域中具有显著优势。本发明满足了此需求、并且同时提供了相关优点。

发明内容
在一些具体实施方式
中，本文说明了储能组件。所述储能组件含有至少一能量储存层，其含有绝缘层与多个能量储存装置，所述绝缘层具有以分隔方式排列的多个开口，其中每一能量储存装置为容置在所述开口中的一个开口内。所述多个能量储存装置为彼此电连接。在一些具体实施方式
中，本文所述的储能组件含有至少两应力传载层以及配置在所述至少两应力传载层之间的至少一能量储存层。所述能量储存层含有支撑材料、绝缘层与多个能量储存装置，所述绝缘层具有以分隔方式排列的多个开口，其中每一能量储存装置为容置在所述开口中的一个开口内。在一些具体实施方式
中，本文所述的方法包括以分隔方式在支撑材料上配置多个能量储存装置、以及在所述支撑材料上的所述多个能量储存装置周围配置绝缘层，从而形成能量储存层。
前述内容广泛摘列出本发明的特征，以使下述详细说明能较佳地被理解。下文将说明本发明的其它特征与优点，其形成了权利要求的请求标的。


为能完整理解本发明及其优点，现参考结合附图的下列说明来描述本发明具体实施方式
，其中:图1显示受负载的梁的示意图；图2显示传统层状复合材料的示意立体图，所述传统层状复合材料含有绝缘层与两应力传载层；图3A显示绝缘层的示意立体图，在所述绝缘层中已经有多个孔洞开放于其中；图3B显示绝缘层的示意立体图，在所述绝缘层中已经有多个凹陷开放于其中；图4A显示印刷电路板的示意图，所述印刷电路板上印有串联的电连接与并联的电连接；图4B显示第图4A的印刷电路板在其上沉积多个能量储存装置之后的示意图；图4C说明图4B的印刷电路板在于所述能量储存装置周围沉积绝缘层后的示意图；图5显示储能组件的示意图，所述储能组件具有彼此并排配置的多个单行能量储存层；以及图6显示能量储存层的示意侧视图，其中能量储存装置外壳形成所述绝缘层。
具体实施例方式本发明为部分涉及结构储能组件，举例而言，如多功能复合材料。本发明亦部分关于用于产生结构储能组件的方法。传统的能量储存装置(举例而言，如电池与电容器)亦可使用于此处描述的储能组件中。可选地，所述储能组件可使用已经利用碳纳米管进行改良的能量储存装置。本文所述的具体实施方式
是利用简单梁理论，以下将简要进行说明。应知简单梁理论的下述说明不应被视为是机制上的限制。在本文中，用语「梁」是指一种实质上刚性的结构构件，其至少于其端部上受到支撑、并且会受到横向剪力，所述横向剪力会在梁中产生与所施加的剪力垂直的张力/压缩应力。虽然用语「梁」可指具有大长宽比(aspect ratio)的结构构件，但应知所述用语「梁」在本文中应被解释的更为广泛，以表示承受横向剪力的任何刚性结构构件。图1显示受到负载的梁100的示意图。根据简单梁理论，中性轴101附近的梁100的内部会受到来自负载105的剪应力，但未受到明显的张力/压缩应力107和108(因挠曲力106所致)。相较之下，在处于负载下时，梁100的外部表面102会受到可观的张力/压缩应力107和108。鉴于前述，已可有利地了解，根据本发明，至少一部分的梁内部可被替换为一种主要为功能性、而非主要为结构性的材料。由于梁的内部会受到最小的张力/压缩应力，相较于未调整梁而言，替换材料仅需要可承受剪负载，以保持结构的整体性。根据本发明，储能组件可取代至少一部分的梁内部以产生多功能复合材料，其可储存电荷，同时仍保持对张力/压缩应力有显著的抵抗性。此外，根据一些具体实施方式
，通过以替换材料来取代至少一部分的梁内部，可相对于未修饰梁保持或减少梁的整体重量，同时保持相当的结构整体性且可得有利的功能性特性。虽非较佳，但如果替换材料比梁材料重，则梁的整体重量将会增加。对于在至少两应力传载层之间含有储能组件的层状复合材料(例如三明治形结构)而言，梁内部的替换可以是特别有利且易于使用的。在本文中，用语「应力传载层」将表示可承受明显的张力/压缩应力的材料，特别是在用作层状复合材料的外部层时。含有本发明的储能组件的复合材料的特别优点在于，以其形成的对象可呈现出比缺少储能组件的对象更增进的性能，同时仍不明显改变原始对象的重量或机械特性。亦即，可使用本发明的储能组件来建构的对象具有与缺少储能组件的类似对象相当、或比其减少的重量以及类似的机械特性。因此，根据本发明的具体实施方式
所产生的对象可使用其中的功能性能量储存能力，以具有比缺少储能组件的相比较对象更长的操作时间。同时也可实现含有储能组件的对象中的其它操作优势。本发明的储能组件的另一优势在于，其可与用于制备层状复合材料的传统制造技术及材料高度兼容。此外，本文所述的储能组件可与诸如传统电池(例如锂离子电池)及电容器之类的一般能量储存装置兼容，本领域的技术人员已知其数种型态。虽然本发明具体实施方式
中所使用的能量储存装置可被进一步改良(例如通过在其中并入碳纳米管)，但其并无特别的制造需求。另外，本文所述的储能组件并不特别限定尺度，且可用以形成具有大幅度尺寸的对象。基本上，在储能组件中的能量储存装置尺寸决定了其厚度。由于数种能量储存装置尺寸与型态为本领域的技术人员可得，因而可制备出广泛范围的储能组件尺寸与型态。因此，可从储能组件制造出小于I毫米厚至数十或数百厘米厚的物件。此外，如果有需要的话，通过堆栈储能组件，甚至也可制备出更厚的对象。本文所述的储能组件可在由其所形成的对象间有利地分布电荷储存能力。亦即，相对于具有单一集中能量储存部位的类似对象(举例而言，如大型的集中式电池或类似的能量储存装置)，本发明的具体实施方式
可允许能量储存介质散布于对象间。通过本发明具体实施方式
中串联及/或并联的分布式电连接的较小能量储存装置，可实现可与较大能量储存装置相比的储电特性。虽然含有本发明的储能组件的对象也可含有一个或多个集中式能量储存装置，然电荷储存能力的分布可代表某些对象的特定优势。有数种对象都可能可使用本发明的储能组件。举例而言，含有本发明的储能组件的无人飞行载具(Unmanned Aerial Vehicles, UAVs)、飞机、人造卫星以及复合式气电车都可呈现出延长的运作时间，其操作整体性又不会明显受到影响。一般而言，利用电源供应器的对象(特别是那些通过复合物处理技术所形成者)都可有利地使用本发明的储能组件。然而，不传统汲取或使用电荷的对象本身也可使用本发明的储能组件。举例而言，结构对象(举例而言，如管路、电塔、桥梁与建筑物)也可有储能组件并入其中。然后这些结构对象可被用以获取及储存能量(例如，经由太阳能收集)，直到还有某处需要电力为止。因此，本发明的储能组件可用以补充传统电网设施。同样地，他们可被用于与能量收集更为传统相关的各种应用中，例如包含太阳能收集、水力发电收集、风场能量收集等等。在本文中，用语「开口」意指在绝缘层内的空的空间。在一些具体实施方式
中，开口可为延伸通过绝缘层的孔洞。在其它具体实施方式
中，开口可为未延伸完全通过绝缘层的凹陷或空洞。在本文中，用语「挠性」是指可挠曲而不破裂的状态。在本文中，用语「纤维」、「纤维材料」或「缠丝」等同地意指具有纤维成分作为基本结构特征的任何材料。在本文中，用语「连续纤维」是指纤维材料的可卷绕长度，例如单独的缠丝(filament)、纱纺(yarn)、粗纺(roving)、纱束(tow)、条带(tape)、扁带(ribbon)、编织(woven)与不织(non-woven)纤维、迭布层(plie)、租料(mat)等。在本文中，用语「注入有(infused)」意指被接合,而「注入(infusion)」是指接合过程。在本文中，用语「注入有碳纳米管的纤维」、「注入有碳纳米管的纤维材料」或「被注入碳米管的纤维」都等同地意指具有与其接合的碳纳米管的纤维材料。这种碳纳米管对纤维材料的接合可包含机械贴附、共价键结、离子键结、P1-Pi交互作用(P1-堆栈交互作用)、及/或凡得瓦力媒合物理吸附。在一些具体实施方式
中，碳纳米管直接接合至纤维材料。在其它具体实施方式
中，碳纳米管可通过阻障涂层及/或用以调和碳纳米管生长的触媒纳米颗粒而间接接合至纤维材料。碳纳米管被注入至纤维材料中的特定方式可被称为接合基序(bonding motif)。在本文中，用语「可卷绕长度」或「可卷绕维度」等同地指具有至少一个维度(不限于长度)的纤维材料，从而可使所述纤维材料被储存于滚动条或心轴上。具有「可卷绕长度」或「可卷绕维度」的纤维材料具有至少一个维度，其指出使用被注入于其上的碳纳米管的批次式或连续式处理。在本文中，用语「纳米颗粒」是指在等效球形直径上具有直径介于约0.1纳米至约100纳米之间的直径的颗粒，虽然纳米颗粒并不必必需是球形形状。在本文中，用语「触媒纳米颗粒」是指具有触媒活性来调和碳纳米管生长的纳米颗粒。在本文中，用语「过渡金属」是指在周期表的d区中的任何元素或元素的合金(第3族至第12族)，且用语「过渡金属盐类」是指任何过渡金属化合物，举例而言，如过渡金属氧化物、碳化物、氮化物、硝酸盐、硫化物、硫酸盐、磷酸盐、齒化物(例如氟化物、氯化物、溴化物与碘化物)、乙酸盐、柠檬酸盐等等。可形成用于合成碳纳米管的触媒纳米颗粒的示例过渡金属包括:例如镍、铁、钴、钥、铜、钼、金、银、其合金、其盐类、以及其混合物。在本文中，用语「上衆剂(sizing agent)」或「上楽；」是统合地指在将纤维材料制造为涂层时所使用的材料，其用以保护纤维材料的整体性，以于纤维材料与基底材料之间提供增强的接口相互作用，及/或调整、及/或提升纤维材料的某些物理特性。在本文中，用语「在长度上为连续」是指对于长度介于约I微米至约500微米的碳纳米管而言，碳纳米管具有的长度有总碳纳米管长度的约正或负20%以下的容限量。在非常短的碳纳米管长度(例如约I微米至约4微米)下，所述容限量可为约正或负I微米，亦即，在某程度上大于总碳纳米管长度的约20%。在本文中，用语「在密度分布上为均匀」是指在纤维材料上的碳纳米管覆盖密度具有的容限量为覆盖有碳纳米管的纤维材料表面积的约正或负10%。本文所述的具体实施方式
使用至少一能量储存层。这类能量储存层含有至少I)绝缘层，其具有以分隔方式排列的多个开口，以及2)多个能量储存装置，其中每一能量储存装置为容置在所述开口中的一个开口内。虽然如果需要的话，能量储存装置可被单独地存取(accessed)，但通常的情形是这些能量储存装置是彼此电连接的。根据本发明的具体实施方式
，至少一能量储存层的绝缘层可提供成功替换梁的内部部分所需的剪力强度。亦即，在传统的层状复合材料中，所述至少一能量储存层可制成复合材料的内部的至少一部分。图2显示传统层状复合材料200的示意立体图，传统层状复合材料200含有内层201与应力传载层202。已经惊奇地发现到，可在内层201内配置多个开口，而不明显影响所述层的剪力强度，如下文中将进一步说明者。除了维持剪力强度以夕卜，在绝缘层内配置开口可提升内层201的挠性，这在本发明的具体实施方式
中是更有利的。根据本发明的具体实施方式
，内层201可为电绝缘层(例如介电材料)。通过在绝缘层内的每一开口中放置能量储存装置，可产生结构坚固且可储存能量的多功能复合材料。在一些具体实施方式
中，在绝缘层内的开口可为多个孔洞。图3A显示绝缘层300的示意立体图，其中已有多个开口开放于其中。孔洞延伸通过绝缘层。在其它具体实施方式
中，在绝缘层内的开口可为多个凹陷。图3B显示绝缘层302的示意立体图，其中有多个凹陷303开放于其中。凹陷延伸而不完全通过绝缘层。由于在绝缘层中并入开口对其剪力强度产生的影响可忽略，因此可在开口内并入能量储存装置，以在复合材料中构成自重(deadweight)的部分中注入功能性。如果有需要的话，能量储存装置可提升绝缘层的剪力强度或其它机械性质，但能量储存装置也可无此需求。为证明在复合材料的内层内的开口并不明显影响其剪力强度，初始的模式研究是利用由铝制成的等向梁材料来进行。模式研究是以参数技术股份有限公司(ParametricTechnology Corporation)的 Pro Engineer Mechanica 软件来进行。作为控制组，0.07”厚的梁被模式化以决定其重量与最大应力。对于这样的梁而言，其重量是0.0142磅，且其最大应力为1.25ksi。其次，使0.08”厚的梁(每0.5”具有0.03，，χ0.043，，χ0.43”的开口 /凹陷)模式化，以决定其重量与最大应力。在此情况中，重量是0.012磅、且最大应力仅降低至1.1Iksi。因此,对于稍微较大的梁而言,重量可减少 15%，且最大应力仅减少 10%。根据本发明具体实施方式
的能量储存装置可取代这15%的重量损失，以产生一种仅仅稍微比原本的梁稍厚、较弱的梁。应注意前述分析仅显示初步证明在内部有配置开口时，仍可大幅维持绝缘层的最大应力，其并不是教示开口的前述维度或其置放是代表一种用于维持绝缘层内的应力的最佳配置。基本上，能量储存装置的高度决定了绝缘层的最大高度。在各种具体实施方式
中，绝缘层的高度可至少为能量储存装置的高度。在一些具体实施方式
中，原曾的高度可与能量储存装置的高度实质相同。在这类具体实施方式
中，绝缘层中的开口构成孔洞，因为当能量储存装置为实质相同高度时，绝缘层并不覆盖于能量储存装置上。在其它具体实施方式
中，绝缘层的高度可大于能量储存装置的高度；在这类具体实施方式
中，绝缘层中的开口可以是孔洞或凹陷的形式。举例而言，若绝缘层高度超过能量储存装置的高度、但并未覆盖能量储存装置时，则开口可以是孔洞的形式，其中能量储存装置并不完全填满孔洞的空间。然而，若绝缘层高度超过能量储存装置的高度，并覆盖能量储存装置，则开口可具有凹陷或内穴的形式。在这类具体实施方式
中，能量储存装置可完全填满或不完全填满凹陷的空间。在一些具体实施方式
中，本文所述的储能组件可含有至少能量储存层，其包含以分隔方式排列的多个开口的绝缘层、以及各容置于其中一个开口内的多个能量储存装置。在储能组件中，多个能量储存装置可彼此电连接。在一些具体实施方式
中，开口可为延伸而部分通过绝缘层的凹陷。在其它具体实施方式
中，开口可为延伸完全通过绝缘层的孔洞。一般而言，本发明具体实施方式
的绝缘层可为聚合物或纤维-强化聚合物的复合物。如上所述，绝缘层可提供结构整体性及对能量储存层提供剪力支撑。在一些具体实施方式
中，纤维-强化聚合物的复合物可为纤维玻璃复合物。在一些具体实施方式
中，绝缘层的适合聚合物可为聚碳酸酯。本领域的技术人员可知其它热塑性与热固性聚合物。在一些具体实施方式
中，能量储存层还可含有支撑材料，在所述支撑材料上设置有多个能量储存装置与绝缘层。一般而言，这类支撑材料可维持某程度的挠曲性，因此能量储存层也是可挠曲的。这类支撑材料可具有至少足够的结构整体性，以支撑多个能量储存装置及绝缘层。一般而言，相较于能量储存装置与绝缘层的高度，支撑材料可相对为薄。亦即，在这类具体实施方式
中，支撑材料会比能量储存装置或绝缘层更薄。在一些具体实施方式
中，支撑材料可以是如可挠性晶圆或薄膜的结构。在一些具体实施方式
中，支撑材料可以是可挠性扁带材料的形式。在一些具体实施方式
中，支撑材料可为聚合物，举例而言，如热塑性或热固性聚合物(如环氧树脂)。在一些具体实施方式
中，支撑材料可以是印刷电路板。在此类具体实施方式
中，在多个能量储存装置之间的电连接可位于支撑材料上。示例性的印刷电路板基板包含:例如可以环氧化物树脂层合在一起的介电材料。本领域的技术人员已知数种印刷电路板基板，其中任一者都可以被选以适用于本发明具体实施方式
的实施。当配置在支撑材料上时，能量储存装置可在一些具体实施方式
中排列为单行。在替代具体实施方式
中，在支撑材料上可排列有多行能量储存装置(例如格栅结构)。在一些具体实施方式
中，能量储存层内的能量储存装置可以是格栅结构的形式。在形成储能组件时，可通过在具有多能量储存装置的支撑材料上初始形成能量储存层、或通过并排置放多行的单行能量储存层而将多行能量储存装置排列为格栅结构(见图5)。一般而言，合适大小的任何能量储存装置都可用于本发明的具体实施方式
中。在一些具体实施方式
中，能量储存装置可为电池。在一些具体实施方式
中，适合的电池可为锂离子电池。在其它具体实施方式
中，能量储存装置可为电容器或超级电容器。在一些具体实施方式
中，能量储存装置可以碳纳米管进一步提升。在能量储存装置之间的电连接可经由本领域的技术人员所知的任何方式来建立。在一些具体实施方式
中，至少部分的能量储存装置是并联连接的。在一些具体实施方式
中，至少一些能量储存装置是串联连接的。在一些具体实施方式
中，至少部分能量储存装置为串联与并联连接。本领域的技术人员将理解可使用串联与并联电连接的任何组合来为本发明的储能组件中的能量储存层建立所需的电压与电流。在一些具体实施方式
中，可经由在印刷电路板基板上的电连接来建立能量储存装置之间的电连接，所述印刷电路板基板作为能量储存层的支撑材料。图4A说明了印刷电路板基板400的不意图，所述印刷电路板基板400具有印刷于其上的串联的电连接401与并联的电连接402。图4B显示了在图4A的印刷电路板基板上沉积多个能量储存装置404a-404f之后的示意图。如图4A与图4B所示，能量储存装置404a_404f彼此并联连接，其中每三个能量储存装置也彼此串联连接，以提高电压。应理解图4A与图4B所示的排列仅为说明本质之用，且在本发明的具体实施方式
中可使用任何串联/并联排列的能量储存装置。具体而言，每三个能量储存装置的串联连接不应被视为限制。图4C为显示在能量储存装置404a-404f周围沉积绝缘层405以形成能量储存层406之后的图4B印刷电路板基板的不意图。如前所述，能量储存层可用于层状复合材料中，以形成具有良好张力/压缩应力性质的储能组件。在这类具体实施方式
中，除了传载电气储存能力以外，储能组件的外应力传载层还可承受张力/压缩应力，且内部能量储存层可承受剪应力。在一些具体实施方式
中，至少一应力传载层可与至少一能量储存层接触。在一些具体实施方式
中，所述至少一能量储存层可配置在至少两个应力传载层之间。在这类具体实施方式
中，除了以图3A或图3B分别说明的绝缘层300或302来取代绝缘层201以外，储能组件类似于图2中所述的层状复合物200，其中能量储存装置位于绝缘层中的开口中。在一些具体实施方式
中，适合的应力传载层可为纤维强化聚合物的复合物。在一些具体实施方式
中，本发明的储能组件可具有其多个能量储存装置，所述能量储存装置于至少一能量储存层中排列为格栅结构。如上所述，能量储存层可被建构为使多行能量储存装置容置于其中。可替代地，多个单行能量储存层可彼此并排置放，以于储能组件内形成较大的能量储存层。图5显示储能组件的示意图，所述储能组件具有并排配置的多个单列能量储存层501。在图5中，为了清楚的目地，并未显示出应力传载层。在一些具体实施方式
中，储能组件可含有彼此堆栈其上且配置在两个或更多应力传载层之间的多个能量储存层。亦即，可建置能量储存层，以于含有所述储能组件的对象中获得需要的高度。同样地，可使用多个应力传载层来达到需要的厚度或强度。由于在本发明的储能组件中的应力传载层可实质承受张力/压缩应力，因此所述至少一能量储存层的厚度可为储能组件的厚度的重要部分，而不包含其结构整体性。在一些具体实施方式
中，所述至少一能量储存层的厚度可高达储能组件的厚度的约50%。在一些具体实施方式
中，所述至少一能量储存层的厚度可高达储能组件的厚度的约60%。在一些具体实施方式
中，所述至少一能量储存层的厚度可高达储能组件的厚度的约70%。在一些具体实施方式
中，所述至少一能量储存层的厚度可高达储能组件的厚度的约80%。在一些具体实施方式
中，所述至少一能量储存层的厚度可高达储能组件的厚度的约90%。在一些替代具体实施方式
中，绝缘层可从包围能量储存装置的外壳所获得。在这类具体实施方式
中，能量储存装置的外壳可支撑及保护能量储存装置，同时也可于储能组件中提供对剪力的阻抗。图6显示了能量储存层600的示意侧视图，其中能量储存装置外壳形成绝缘层。如图6所示，外壳602所保护的能量储存装置602在支撑材料603上为彼此毗连。所产生的能量储存层600与压缩表带类似，其中单独的能量储存装置601与其相关外壳602表示表带中的连结。本领域的技术人员可知，能量储存装置601与外壳602的此种配置将维持可观的挠曲性，如同由支撑材料603所进一步提供者。应指出，能量储存层600仍包含分隔形式的能量储存装置601，因为相关的外壳602并不是能量储存装置本身的一部分。在图6所示的具体实施方式
中，能量储存装置601是出现在绝缘层内的凹陷中，如由外壳602所限定者。如图6所示，能量储存装置601并不完全填满各外壳602内的内穴。然而，应理解能量储存装置601可完全或不完全地填满外壳602，端视于能量储存装置与外壳两者的设计而定。在一些具体实施方式
中，本文所述的储能组件可含有至少两应力传载层以及配置在所述至少两应力传载层之间的至少一能量储存层。所述至少一能量储存层可含有支撑材料、具有以分隔方式排列的多个开口的绝缘层、以及多个能量储存装置，其中每一能量储存装置容置在其中一个开口内。在一些具体实施方式
中，本文也说明了用于形成本发明的储能组件的方法。在一些具体实施方式
中，所述方法可包括以分隔形式在支撑材料上配置多个能量储存装置；以及接着在所述支撑材料上的所述多个能量储存装置周围配置绝缘层，以形成能量储存层。在一些具体实施方式
中，所述方法可进一步包括在所述支撑材料上形成多个电连接；以及接着利用所述多个电连接来电连接所述多个能量储存装置。在替代具体实施方式
中，所述方法可包括在能量储存装置之间形成直接的电连接(例如引线等)。在一些具体实施方式
中，能量储存层的绝缘层可在被放置于能量储存装置周围之前实行。亦即，在这类具体实施方式
中，绝缘层可以多个分隔开口来实行，所述多个分隔开口与支撑材料上多个能量储存装置的间隔相符。可通过本领域的技术人员熟知的数种制造技术来完成具有多个分隔开口的聚合性或类似的绝缘层的图案化。在形成图案化的绝缘层以后，绝缘层可置放在能量储存装置的周围，以形成所述能量储存层。在一些具体实施方式
中，本发明的方法可进一步包含在至少两应力传载层之间放置至少一能量储存层。在具体实施方式
中，各应力传载层可为纤维-强化聚合物的复合物。在一些具体实施方式
中，单一能量储存层可放置在应力传载层之间。在其它具体实施方式
中，当被放置于应力传载层之间时，多个单行能量储存层可彼此并排放置。在另外其它具体实施方式
中，当被放置于应力传载层之间时，多个单行能量储存层可彼此堆栈于其上。在一些具体实施方式
中，将所述至少一能量储存层放置在应力传载层之间可包含铺迭过程。在一些具体实施方式
中，这类铺迭过程可包含将能量储存层简单切割为具有所需长度的条带，然后将所需数量的条带放置在应力传载层之间。应注意，在切割能量储存层时，在切割过程中会有能量储存装置被破坏的情形发生。虽然不是特别需要切割能量储存装置，但不需要使所有的能量储存装置都保持有功能性，以使能量储存层能令人满意地作用。亦即，损失一个能量储存装置并不会使电气性能明显衰减。在一些具体实施方式
中，将所述至少一能量储存层放置在应力传载层之间可包含缠丝卷绕过程。这类过程可包含于公模上卷绕能量储存层、且为本领域的技术人员熟知。缠丝卷绕可用以形成具有例如管路之类的管状结构的储能组件。在一些具体实施方式
中，本发明的储能组件的能量储存装置可含有碳纳米管。如前所述，在能量储存装置中含有碳纳米管可提升其电性、而不增加其重量。在能量储存装置中含有碳纳米管可达成较大的每单位重量的能量密度。举例而言，以碳纳米管来取代传统锂离子电池中的碳黑可使功率密度达到约15至25%的增加。以碳纳米管复合材料来取代能量储存装置中的金属电极可使功率密度有更大的增加。通过以碳纳米管复合材料来取代金属电极，也可明显减少重量，因为传统电池与电容器中的电极材料可构成整个电池总重量的大约60%。以碳纳米管提升的能量储存装置的示例、而非限制的实例包含了在共同申请、待审的美国专利申请案13/039，025与13/039,028(申请于2011年3月2日)、以及13/117，071(申请于2011年5月26日)中所说明者，每一个申请案通过引用而整体并入本文。在合并于能量储存装置中时，碳纳米管可取代能量储存装置中的任何部分。具体而言，在一些具体实施方式
中，碳纳米管可取代活性碳或电极材料。在其它具体实施方式
中，含有碳纳米管(合并非传统设计形式)的能量储存装置也可被使用于本发明的储能组件中。关于含有碳纳米管的超级电容器的进一步揭示内容则将于下文中提出。当被使用于能量储存装置中时，碳纳米管可以任何适当形式而应用。在一些具体实施方式
中，碳纳米管可以被散布为单独的碳纳米管。在一些具体实施方式
中，碳纳米管可利用注入有碳纳米管的纤维的形式而被并入能量储存装置中。这类注入有碳纳米管的纤维说明于共同申请、待审的美国专利申请案12/611，073、12/611，101及12/611，103 (皆于2009年11月2日申请)、以及12/938,328 (于2010年11月2日申请)中，其通过引用而整体并入本文中。这类注入有碳纳米管的纤维的纤维材料一般可不受限制地加以变化，且可包含例如玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、陶瓷纤维以及有机纤维(如酰胺纤维)等。这类注入有碳纳米管的纤维可由市售可得的连续纤维或连续纤维形式(例如纤维纱束或纤维条带)而直接被制备为可卷绕长度。此外，碳纳米管的长度、直径与覆盖密度可通过上述引用方法加以变化。根据碳纳米管的生长条件与后续处理而定，注入有碳纳米管的纤维中的碳纳米管也可予以定向，使得其实质上垂直于纤维材料的表面、或是使得其实质平行于纤维材料的纵轴。在本发明的具体实施方式
中，通过使用具有实质垂直的碳纳米管的注入有碳纳米管的纤维，可得到碳纳米管表面区域的较佳呈现(例如对电解质)。这在碳纳米管以实质上未成束状态存在时特别为真。用于制备注入有碳纳米管的纤维的上述引用方法特别擅于达到实质垂直方向以及实质未成束状态，从而提供具有高有效表面区域的注入有碳纳米管的纤维，以用于本发明的具体实施方式
中。关于注入有碳纳米管的纤维以及其产生方法的其它细节于下文中提出。注入至连续纤维的碳纳米管的类型一般可不受限地变化。在各种具体实施方式
中，注入至连续纤维的碳纳米管可以是例如富勒烯(fullerene)族中的数种圆柱形碳同素异形体的任何一种，包括单壁式碳纳米管、双壁式碳纳米管、多壁式碳纳米管、以及其任一组合。在一些具体实施方式
中，可以与富勒烯类似的结构来罩盖碳纳米管。以另外一种方式来说，在这些具体实施方式
中，碳纳米管具有封闭端部；然而，在其它具体实施方式
中，碳纳米管也可保持为开放端部。在一些具体实施方式
中，可经由利用适当的氧化剂(例如HNO3/H2SO4)进行处理来打开封闭的碳纳米管端部。在一些具体实施方式
中，碳纳米管可包封其它材料。在一些具体实施方式
中，在被注入至纤维材料之后，碳纳米管可被共价官能基化。在一些具体实施方式
中，可使用等离子体过程来促进碳纳米管的官能基化。在一些具体实施方式
中，在被注入至连续纤维时，碳纳米管可至少涂布有其它材料。碳纳米管可根据其对掌性(chirality)而为金属性、半金属性、或半导性。用于指定碳纳米管的对掌性的一种已建立的命名系统为本领域的技术人员所能得知，且以双指标(n，m)予以区别，其中η与m为整数，其描述了六方晶石磨在形成管状结构时的切面与缠绕面。除了对掌性以外，碳纳米管的直径也会影响其导电性与导热性的相关性质。在碳纳米管的合成中，碳纳米管的直径可使用给定大小的触媒纳米颗粒来加以控制。一般而言，碳纳米管的直径大概是催化其形成的触媒纳米颗粒的直径。因此，举例而言，一方面可通过调整在其合成中使用的触媒纳米颗粒的大小，来控制碳纳米管的性质。举非限制实例来说，具有直径约为Inm的触媒纳米颗粒可用以对纤维材料注入单壁式碳纳米管。较大的触媒纳米颗粒可用以主要制备多壁式碳纳米管、或单壁式碳纳米管与多壁式碳纳米管的混合物，其中多壁式碳纳米管因其多重纳米管层而具有较大的直径。多壁式碳纳米管一般具有比单壁式碳纳米管更复杂的传导性轮廓，这是因为在单独的纳米管层之间会发生壁间反应且会不均匀地重新分配电流。相较之下，在单壁试探纳米管的不同部分之间则无电流变化。—般而言，注入至连续纤维的碳纳米管可具有任何长度。在本发明中，比较长的碳纳米管一般是比较有利，因为其具有较高的有效表面积。在各种具体实施方式
中，碳纳米管可具有介于约I微米与约1000微米之间、或介于I微米与约500微米之间的长度。在一些具体实施方式
中，碳纳米管可具有介于约100微米与约500微米之间的长度。在其它具体实施方式
中，碳纳米管可具有介于约I微米与约50微米、或介于约10微米与约25微米之间的长度。在一些具体实施方式
中，碳纳米管在长度上是实质均匀的。在一些具体实施方式
中，碳纳米管的平均长度可介于约I微米与约500微米之间，包括约I微米、约2微米、约3微米、约4微米、约5微米、约6微米、约7微米、约8微米、约9微米、约10微米、约15微米、约20微米、约25微米、约30微米、约35微米、约40微米、约45微米、约50微米、约60微米、约70微米、约80微米、约90微米、约100微米、约150微米、约200微米、约250微米、约300微米、约350微米、约400微米、约450微米、约500微米、以及在其间的所有数值与次范围。在一些具体实施方式
中，碳纳米管的平均长度可小于约I微米，例如包括约0.5微米，以及在其间的所有数值与次范围。在一些具体实施方式
中，碳纳米管的平均长度可介于约I微米与约10微米之间，包括例如约I微米、约2微米、约3微米、约4微米、约5微米、约6微米、约7微米、约8微米、约9微米、约10微米、以及在其间的所有数值与次范围。在另外其它具体实施方式
中，碳纳米管的平均长度可大于约500微米，包括例如约510微米、约520微米、约550微米、约600微米、约700微米、以及在其间的所有数值与次范围。碳纳米管的平均长度是决定注入至连续纤维的碳纳米管的重量百分比的一项因素。一般而言，在上述引用的待审专利申请案中所描述的注入有碳纳米管的纤维具有比以其它方法获得者更高出许多的碳纳米管负载百分比。举例而言，注入有碳纳米管的纤维可含有重量百分比介于约I %至约30 %、或甚至是约40 %至约50 %的注入碳纳米管。在本发明的具体实施方式
中，所选择的碳纳米管重量百分比可由所需电性(例如超级电容器所需的电容值)指定。连续纤维上的碳纳米管覆盖密度是决定注入碳纳米管的重量百分比的另一项因素。在一些具体实施方式
中，注入至纤维材料的碳纳米管在密度分布上一般呈均匀，其注入至纤维材料的碳纳米管密度的均匀度。如上文所定义，均匀密度分布的容限量为注入有碳纳米管的纤维材料表面积的约正或负10%。举非限制实例，对于直径为8nm且具5层壁层的碳纳米管而言，此容限量等同于± 1500个碳纳米管/μ m2。这是假设在碳纳米管内部的空间是可被填充的。在一些具体实施方式
中，最大碳纳米管密度(表示为纤维材料的覆盖百分比，亦即覆有碳纳米管的纤维材料表面积的百分比)可高达约55%，同样也是假设碳纳米管具有8nm的直径与5层壁层，且在其内部有可填充的空间。对于有上述维度的碳纳米管而言，55%的表面积覆盖相当于约15000个碳纳米管/μ m2。在一些具体实施方式
中，覆盖密度高达每平方微米约有15000个碳纳米管。本领域的技术人员可知，通过改变触媒纳米颗粒在纤维材料表面上的沉积、纤维材料对碳纳米管生长条件的暴露时间、以及用以将碳纳米管注入至纤维材料的自身实际生长条件，可得到广泛范围的碳纳米管密度分布。
在一些具体实施方式
中，在纤维材料上生长的碳纳米管可为单独的碳纳米管。亦SP，碳纳米管可以实质上不成束的状态存在。在一些具体实施方式
中，在纤维材料上生长的碳纳米管可为含有交链的碳纳米管的碳纳米结构。在这类具体实施方式
中，实质上不成束的碳纳米管以碳纳米管的交链网的方式存在。在一些具体实施方式
中，交链网可含有自其它碳纳米管分歧为碘枝状(dendrimeric)形式的碳纳米管。在一些具体实施方式
中，交链网也可含有桥接于碳纳米管之间的碳纳米管。在一些具体实施方式
中，交链网也可含有与其它碳纳米管共享至少一部分侧壁的碳纳米管。在一些具体实施方式
中，通过对生长条件的适当调整，可于纤维材料上生长石墨烯或其它碳纳米材料。这些调整对于本领域的技术人员而言是清楚的。应知本文中引述到碳纳米管的任何具体实施方式
也可利用石墨烯或其它碳纳米材料，其皆不脱离本发明的精神与范畴。在各种具体实施方式
中，单独的连续纤维(亦即，单独的缠丝(f ilaments))可具有介于约I微米与约100微米之间的直径。具有此范围直径的连续长度纤维可从多种市售来源获得。一般而言，在本发明的具体实施方式
中，连续纤维是以较高阶纤维形式使用，而非作为单独缠丝。这种较高阶的纤维形式在结构上的变化很广，且将马上进一步详述于下文中。在一些具体实施方式
中，连续纤维的纤维形式可以是例如纤维纱束、纤维条带、及/或纤维扁带。在其它具体实施方式
中，纤维形式可以是例如纤维粗纺、纱纺、纤维编带、编织或不织纤维、纤维迭布层、及/或纤维毡料。粗纺包含已经被扭转、弱化(attenuate)及去除外来物质的连续纤维软股束。纤维纱束(tow)—般为紧密相伴束的连续纤维束，其扭转在一起以于一些具体实施方式
中提供为纱纺(yarn)。纱纺包括紧密相伴束的扭转纤维束，其中在纱纺中的每一纤维直径是相当均匀的。纱束具有可变化的重量，其以其「德士(tex)」(即每1000直线公尺的重量(公克))或「丹尼(denier)」(即每10000码的重量(磅))来描述。对于纱纺，其一般德士范围通常是介于约200与约2000之间。纤维编带是捆紧的连续纤维的绳索式结构。举例而言，这种绳索式结构可从纱纺组装而成。编带式结构可选地包括中空部分。或者，编带式结构可以为组装于另一芯部材料周围。纤维纱束也可包括相伴束的未扭转的连续纤维束。因此，对于在单次操作中操纵大量的实质平行纤维而言，纱束是一种便利的形式。如同纱纺，纤维纱束中的单独纤维直径也是概呈均匀的。纤维纱束也可具有可变化的重量以及通常是介于约200与2000之间的德士范围。此外，纤维纱束常以纤维纱束中千个单独纤维的数目来表示，举例而言，如12K纱束、24K纱束、48K纱束等。条带与扁带含有可组为例如编织布或不织的平坦纤维纱束的连续纤维。条带可在宽度上加以变化、且一般是类似于扁带的双侧结构。在条带或扁带中，碳纳米管可被注入于其一侧上、或其两侧上。另外，可在条带或扁带的每一侧上生长不同类型、直径、或长度的碳纳米管。在一些具体实施方式
中，连续纤维可被组织为纤维或片材式结构，除了上述条带以外，这些还包括例如编织纤维、不织纤维、不织纤维毡料与纤维迭布层。这类较高阶结构可从母连续纤维、纤维纱束、纱纺等组装而得。在含有注入有碳纳米管的纤维的超级电容器中，电容值一般为每公克连续纤维至少约I法拉(lFarad/gram)。在一些具体实施方式
中，电容值可介于约每公克连续纤维为I法拉与约每公克纤维50法拉之间、或介于约每公克连续纤维I法拉与约每公克纤维40法拉之间，包括其间的所有次范围。根据本发明的更特定具体实施方式
，能量储存装置的被注入的碳纳米管可至少部分覆以涂层。当用于超级电容器中时，此涂层可增加超级电容器的电容值。在一些实例中，相对于被注入的碳纳米管上缺乏涂层的类似超级电容器而言，电容值的增加量可达一个阶次的大小或更多(例如至少为10倍以上)。在这类具体实施方式
中，电容值可以是每公克连续纤维至少约10法拉。在一些具体实施方式
中，具有涂布碳纳米管的超级电容器具有的电容值介于约每公克连续纤维约10法拉与每公克连续纤维约100法拉之间。用于涂布碳纳米管以提高超级电容器电容值的适当材料可包括:例如传导性聚合物、主族金属化合物、过渡金属化合物、及其组合。在一些具体实施方式
中，碳纳米管可以用涂层材料完全涂布。在其它具体实施方式
中，碳纳米管可以用涂层材料部分涂布。在一些具体实施方式
中，一部分的碳纳米管可以用涂层材料完全涂布，其它部分的碳纳米管可保持部分被涂布、或未被涂布。在一些具体实施方式
中，碳纳米管涂层可包括的材料有:例如聚砒咯、二氧化锰、二氧化钌、或其各种组合。当使用时，碳纳米管涂层一般以介于注入有碳纳米管的纤维的重量的约1%与约90%之间的量存在。在更特定的具体实施方式
中，碳纳米管涂层的量可介于注入有碳纳米管的纤维的重量的约2.5%与约70%之间、或约5%与约50%之间。当使用时，碳纳米管涂层的厚度一般可介于约0.0001微米与约10微米之间的范围。在更特定的具体实施方式
中，碳纳米管涂层的厚度一般可介于约0.001微米与约I微米之间、或约0.005微米与约0.5微米之间的范围。本文所揭露的具体实施方式
使用以共同拥有、待审的美国专利申请案12/611,073,12/611, 101,12/611, 103、以及12/938，328中所说明的方法直接制备的注入有碳纳米管的纤维，这些文件各通过引用而整体并入本文，简要说明其中所描述的过程如下:为将碳纳米管注入至纤维材料，碳纳米管直接被合成在纤维材料上。在一些具体实施方式
中，这是通过先在纤维材料上沉积碳纳米管形成触媒(例如触媒纳米颗粒)来完成。在此触媒沉积之前，可进行数个准备过程。在一些具体实施方式
中，可选地以等离子体来处理纤维材料，以制备纤维表面以接受触媒。举例而言，经等离子体处理的玻璃纤维材料可提供粗化玻璃纤维表面，碳纳米管形成触媒可沉积于其中。在一些具体实施方式
中，等离子体也用于「清洁」纤维表面，用于「粗化」纤维表面的等离子体处理因此而促进了触媒沉积。粗糙度一般为纳米等级。在等离子体处理过程中会形成纳米深与纳米直径的焊口或凹陷。可利用等离子体或是各种不同气体中的任一或多种来达到这种表面改质，包含、但不限于氩气、氦气、氧气、氨气、氮气与氢气。此外，纤维表面的等离子体处理可对其添加官能基，其在一些具体实施方式
中是有用的。在一些具体实施方式
中，当使用的纤维材料具有与其关联的上浆材料时，可选地，可在触媒沉积之前移除这种上浆。可选地，可在触媒沉积之后移除上浆剂材料。在一些具体实施方式
中，移除上浆剂材料可在碳纳米管合成期间完成、或是在预热步骤中刚好在碳纳米管合成之前完成。在其它具体实施方式
中，可在整个碳纳米管合成过程中保留部分上浆材料。在沉积碳纳米管形成触媒(亦即触媒纳米颗粒)之前、或与其相伴的另外一个可选步骤是在纤维材料上涂布阻障涂层。阻障涂层是用以保护敏感性纤维材料(例如碳纤维、有机纤维、玻璃纤维、金属纤维等)的整体性的材料。此阻障涂层可包括:例如烷氧硅烷、招娃烧、招纳米颗粒、旋涂玻璃(spin-on glass)与玻璃纳米颗粒。举例而言,在具体实施方式
中，阻障涂层为 Accuglass T-1lSpin-On Glass (Honeywell International Inc.,Morristown, NJ)。在具体实施方式
中，可于未固化的阻障涂层材料中加入碳纳米管形成触媒，然后将其一起涂布至纤维材料上。在其它具体实施方式
中，可在沉积碳纳米管形成触媒之前，将阻障涂层材料加入纤维材料中。在这类具体实施方式
中，在触媒沉积之前，可以将阻障层部分地固化。阻障涂层材料可具有充分薄的厚度，以使碳纳米管形成触媒可暴露至碳原料气体，以进行后续的CVD-或类似的碳纳米管生长。在一些具体实施方式
中，阻障涂层厚度小于或约等于碳纳米管形成触媒的有效直径。一旦碳纳米管形成触媒与阻障涂层都存在时，阻障涂层可完全固化。在一些具体实施方式
中，阻障涂层的厚度大于碳纳米管形成触媒的有效直径，只要其仍能使碳原料气体可进入触媒部位。这类阻障涂层可具充分有孔性，以使碳原料气体可进入碳纳米管形成触媒。在一些具体实施方式
中，阻障涂层的厚度是介于约10纳米与约100纳米之间。在其它具体实施方式
中，阻障涂层的厚度范围是介于约10纳米与约50纳米之间，包含40纳米。在一些具体实施方式
中，阻障涂层的厚度是小于约10纳米，包括约I纳米、约2纳米、约3纳米、约4纳米、约5纳米、约6纳米、约7纳米、约8纳米、约9纳米与约10纳米,包括其间的所有数值与次范围。不受理论限制，阻障涂层可作为在纤维材料与碳纳米管之间的中间层使用，并机械式地将碳纳米管注入至纤维材料中。这种经由阻障涂层的机械式注入提供了一种鲁棒系统以供碳纳米管生长，其中纤维材料是充当平台以组织碳纳米管，同时仍使有利的碳纳米管性质能被传载至纤维材料。此外，包含阻障涂层的益处可包括:例如保护纤维材料免于因湿气暴露而受化学破坏及/或在用以促进碳纳米管生长的高温下免受热破坏。如下文进一步所说明，可将碳纳米管形成触媒制备为液体溶液，其含有碳纳米管形成触媒如过渡金属触媒纳米颗粒。所合成的碳纳米管的直径与上述过渡金属触媒纳米颗粒大小相关。碳纳米管合成可基于化学气相沉积(CVD)过程或是在升高温度下进行的相关碳纳米管生长过程。在一些具体实施方式
中，可通过在生长过程中提供电场以等离子体增强其于CVD的生长过程，使得碳纳米管生长可依循电场的方向。其它的示例碳纳米管生长过程包括:例如微腔式、雷射烧灼、火焰合成、电弧放电、以及高压一氧化碳(HiPCO)合成。具体温度为触媒选择的函数，但一般是介于约摄氏500度至约摄氏1000度的范围。因此，碳纳米管合成包含了加热纤维材料至前述范围中的温度，以支持碳纳米管生长。在一些具体实施方式
中，于富载触媒的纤维材料上进行CVD促进的碳纳米管生长。通过例如含碳的原料气体(如乙炔、乙烯及/或甲烷)，可增进CVD过程。碳纳米管生长过程一般也使用惰性气体(例如氮气、氩气及/或氦气)作为主要载气。含碳原料气体一般以介于总混合物的约0%至约15%的范围提供。可通过移除生长腔室中的湿气与氧来准备CVD生长的实质惰性环境。在碳纳米管生长过程中，碳纳米管于可为碳纳米管生长而操作的过渡金属触媒纳米颗粒的部位处生长。可选地使用产生等离子体的强电场的存在来影响碳纳米管生长。亦即，生长倾向于依循电场的方向。通过适当调整等离子体喷洒与电场的几何性，可合成出垂直对齐的碳纳米管(亦即，与纤维材料的表面垂直)。在某些条件下，即使等离子体不存在，紧密分隔的碳纳米管仍可维持实质垂直生长方向，产生类似于地毯或森林的碳纳米管致密数组。在一些具体实施方式
中，可产生出交链的碳纳米管网。返回触媒沉积过程，沉积碳纳米管形成触媒以于纤维材料上提供触媒纳米颗粒层(一般不超过单层)，以于其上生长碳纳米管。在纤维材料上沉积触媒纳米颗粒的操作可通过数种技术而完成，包括:例如喷涂或浸涂触媒纳米颗粒溶液、或通过以等离子体过程进行的气相沉积。因此，在一些具体实施方式
中，在于溶剂中形成触媒溶液之后，可通过以溶液喷涂或浸涂(或喷涂与浸涂的组合)纤维材料来涂覆触媒。无论是单独或组合使用，每一种技术都可以进行一次、两次、三次、四次、或达任何次数，以提供一种充分均匀涂有触媒纳米颗粒(可用于碳纳米管的形成)的纤维材料。举例而言，当使用浸涂时，纤维材料可被放置在第一浸浴中并在第一浸浴中达第一停留时间。当使用第二浸浴时，纤维材料可被置放在第二浸浴中达第二停留时间。举例而言，根据浸涂形态与线速，可将纤维材料置于碳纳米管形成触媒溶液中达约3秒至约90秒之间。使用喷涂或浸涂过程，可得到具有触媒表面密度低于约5%表面覆盖至高达约80%表面覆盖的纤维材料。在较高的表面密度(例如约80%)下，碳纳米管形成触媒纳米颗粒为接近单层。在一些具体实施方式
中，在纤维材料上涂布碳纳米管形成触媒的过程所产生的不会超过单层。举例而言，在碳纳米管形成触媒堆栈上的碳纳米管生长会侵蚀碳纳米管对纤维材料的注入程度。在其它具体实施方式
中，可使用蒸镀技术、电解沉积技术、以及本领域的技术人员所熟知的其它过程(例如将过渡金属触媒加入等离子体原料气体中作为金属有机物、金属盐、或可促进气相传输的其它成分)来使过渡金属触媒纳米颗粒沉积在纤维材料上。因为用以制造注入有碳纳米管的纤维的过程是设计为连续的，因此可卷绕的纤维材料可浸涂于系列浴槽中，其中浸涂浴槽为空间上分隔开的。在新生纤维可重生而产生(例如来自炉体的新形成的玻璃纤维)的连续过程中，碳纳米管形成触媒的浸浴或喷涂可以是在充分冷却新形成的纤维材料后的第一个步骤。在一些具体实施方式
中，新形成的玻璃纤维的冷却可利用含有分散于其中的碳纳米管形成触媒颗粒的冷却喷射水流来完成。在一些具体实施方式
中，当以连续过程来产生纤维并对其注入碳纳米管时，碳纳米管形成触媒的施用可取代上浆剂的施用。在其它具体实施方式
中，可在有其它上浆剂的存在下，将碳纳米管形成触媒涂布至新形成的纤维材料上。同时涂布碳纳米管形成触媒与其它上浆剂可提供与纤维材料表面接触的碳纳米管触媒，以确保碳纳米管的注入。在另外其它具体实施方式
中，可通过喷涂或浸涂方式将碳纳米管形成触媒涂布至新生纤维，同时使纤维材料处于充分软化状态，例如接近或低于退火温度，使得碳纳米管形成触媒可稍微嵌入纤维材料的表面中。当在热玻璃纤维材料上沉积碳纳米管形成触媒时，举例而言，应注意不超过碳纳米管形成触媒的熔点(会使纳米颗粒熔化并因而损失碳纳米管特性(例如直径)的控制)。注入至纤维材料的碳纳米管可用于在某些情况下保护纤维材料，这些情况包括例如湿气、氧化、腐蚀、压缩及/或其它环境条件。在此情形中，碳纳米管本身可充当上浆剂。替代或除了传统上浆剂外，这种以碳纳米管为基础的上浆剂可被涂布至纤维材料。当有传统上浆剂存在时，可在纤维材料上注入与生长碳纳米管之前或之后涂布传统上浆剂。传统上浆剂在类型与功能上变化广泛、且包括例如界面剂、抗静电剂、润滑剂、硅氧烷、环氧硅烷、胺基硅烷、硅烷、硅烷醇、聚乙烯醇、淀粉、以及其混合物。这类传统上浆剂可用以在各种情况下保护碳纳米管本身、或为纤维材料带来碳纳米管所未产生的其它性质。在一些具体实施方式
中，在碳纳米管生长之前，可纤维材料移除传统上浆剂。可选地，可以用与碳纳米管或碳纳米管生长条件更为兼容的其它传统上浆剂来取代传统上浆剂。碳纳米管形成触媒溶液可为含有任d区过渡金属的过渡金属纳米颗粒溶液。此夕卜，纳米颗粒可包括元素形式、盐类形式与其混合物的d区金属的合金与非合金混合物。这种盐类形式包括但不限于:氧化物、碳化物、氮化物、硝酸盐、硫化物、硫酸盐、磷酸盐、卤化物(例如氟化物、氯化物、溴化物与碘化物)、乙酸盐、柠檬酸盐等等。非限制的示例过渡金属纳米颗粒包括:例如镍、铁、钴、钥、铜、钼、金、及银、其盐类、以及其混合物。许多过渡金属纳米颗粒触媒可从包括例如Ferrotec股份有限公司(Bedford, NH)的各种供货商购得。用于将碳纳米管形成触媒涂布至纤维材料的触媒溶液可在能使碳纳米管形成触媒均匀分散其间的任何常见溶剂中。这类溶剂包括但不限于:水、丙酮、己烷、异丙醇、甲苯、乙醇、甲醇、四氢呋喃(THF)、环己烷、或具有可控制极性以产生可使碳纳米管形成触媒纳米颗粒适当分散于其中的任何其它溶剂。在触媒溶液中的碳纳米管形成触媒浓度范围为触媒:溶剂约1:1至约1: 10000。在一些具体实施方式
中，在对纤维材料涂布碳纳米管形成触媒之后，纤维材料可选地被加热至软化温度。这个步骤有助于使碳纳米管形成触媒嵌入于纤维材料的表面中，进以激励播种生长(seeded growth)，并避免发生使触媒在生长中的碳纳米管前导边缘尖端处浮动的尖端生长(tip growth)0在一些具体实施方式
中，在将碳纳米管形成触媒配置在纤维材料上之后，纤维材料加热可在介于约摄氏500度至约摄氏1000度之间的温度下。加热至可用于碳纳米管生长的此温度可用以移除纤维材料上的任何事先存在的上浆剂，使碳纳米管形成触媒直接沉积在纤维材料上。在一些具体实施方式
中，在加热之前，碳纳米管形成触媒也可被放置在上浆剂涂层的表面上。加热步骤可用以移除上浆材料，同时留下配置在纤维材料表面上的碳纳米管形成触媒。可在引入含碳的原料气体以进行碳纳米管生长之前、或实质上同时，在这些温度下进行加热。在一些具体实施方式
中，将碳纳米管注入至纤维材料的过程可包括从纤维材料移除上浆剂、在移除了上浆剂后将碳纳米管形成触媒施加至纤维材料、加热纤维材料至至少约摄氏500度、以及在纤维材料上合成碳纳米管。在一些具体实施方式
中，碳纳米管注入过程的操作可包括从纤维材料移除上浆剂、对纤维材料施用碳纳米管形成触媒、加热所述纤维材料至可使碳纳米管合成的温度、以及喷涂碳等离子体至富载触媒的纤维材料上。因此，当使用市售纤维材料时，建构注入有碳纳米管的纤维的过程可包括独立步骤:在将触媒纳米管颗粒配置到纤维材料上之前，从纤维材料移除上浆剂。某些市售上浆剂材料(如果有的话)可避免碳纳米管形成触媒与纤维材料的表面接触、并且抑制碳纳米管注入至纤维材料。在一些具体实施方式
中，当确定要在碳纳米管生长条件下移除上浆剂时，可在沉积碳纳米管形成触媒之后、但在提供含碳的原料气体之前或在提供含碳的原料气提期间进行上浆剂的移除。合成碳纳米管的步骤可包括用于形成碳纳米管的数种技术，包括但不限于微腔式、热或等离子体增强CVD技术、雷射烧灼、火焰合成、电弧放电、以及高压一氧化碳(HiPCO)0特别是，在CVD期间，可直接使用其上具有碳纳米管形成触媒的已上浆的纤维材料。在一些具体实施方式
中，可在碳纳米管合成期间移除任何传统上浆剂。在一些具体实施方式
中，未移除其它上浆剂，但并不妨碍碳纳米管合成及注入至纤维材料，因为含碳的原料气体可扩散通过上浆剂之故。在一些具体实施方式
中，可使乙炔气体离子化，以产生用于碳纳米管合成的冷碳等离子体喷射流。等离子体是被导向富载触媒的纤维材料。因此，在一些具体实施方式
中，在纤维材料上合成碳纳米管可包括(a)形成碳等离子体；以及(b)将碳等离子体引导至配置在纤维材料上的触媒上。所生长的碳纳米管的直径是由碳纳米管形成触媒的大小所指定。在一些具体实施方式
中，已上浆的纤维材料可被加热至约摄氏550度至约摄氏800度之间，以促进碳纳米管生长。为了起始碳纳米管的生长，于反应器中放入两种或更多种气体:惰性载气气体(例如氩气、氦气、或氮气)以及含碳的原料气体(例如乙炔、乙烯、乙醇或甲烷)。碳纳米管会在碳纳米管形成触媒的部位处生长。在一些具体实施方式
中，CVD生长过程可经等离子体增强。通过在生长期间，通过提供电场，可产生等离子体。在这些条件下的碳纳米管生长可依循电场的方向。因此，通过调整反应器的几何性，可生长出垂直对齐的碳纳米管，其中碳纳米管实质垂直于纤维材料的表面(亦即径向生长)。在一些具体实施方式
中，等离子体对于纤维材料周围发生径向生长是不需要的。对于具有区别性侧部的纤维材料(例如条带、毡料、纤维布、迭布层等)而言，碳纳米管形成触媒可被配置在纤维材料的一或两侧上。相应地，在这样的条件下，碳纳米管可同时于纤维材料的一或两侧上生长。如上所述，碳纳米管合成是以足以提供用以对可卷绕长度纤维材料注入碳纳米管的连续过程的速度下进行。多种设备配置都可促进此连续合成，如下文的示例说明。在一些具体实施方式
中，可在「全等离子体」过程中制备注入有碳纳米管的纤维材料。在这类具体实施方式
中，纤维材料通过数个等离子体媒合(plasma-mediated)步骤，以形成最终的注入有碳纳米管的纤维材料。等离子体处理的第一步可包括纤维表面改质步骤；这是用于「粗化」纤维材料表面以促进触媒沉积的等离子体过程(如上文所述)。可选地，也可包含纤维材料的官能基化。同样如上文所述，可利用各种不同气体中的任一或多种等离子体来达到表面改质包括但不限于:氩气、氧气、氨气、氢气与氮气。在表面改质以后，纤维材料进行触媒涂布。在本发明的全等离子体过程中，此步骤为用于在纤维材料上沉积碳纳米管形成触媒的等离子体过程。碳纳米管形成触媒一般为过渡金属，如上文所述。过渡金属触媒可以不受限的形式(包含例如铁磁流体、金属有机物、金属盐、其混合物或适合增进气相传输的任何其它成分)被添加至等离子体原料气体中作为前驱物。可在室温下、在大气环境中涂布碳纳米管形成触媒，不需要真空或是惰性氛围。在一些具体实施方式
中，在触媒涂布之前，冷却纤维材料。继续所述全等离子体过程，碳纳米管合成发生于碳纳米管生长反应器中。可经由等离子体增强的化学气相沉积的使用(其中碳等离子体被喷涂至富载触媒的纤维上)来达到碳纳米管生长。由于碳纳米管生长是在升高的温度下进行(一般是在约摄氏500度至约摄氏1000度的范围内，依触媒而定)，因此可在暴露至碳等离子体之前先对富载触媒的纤维加热。对于碳纳米管注入过程而言，可选地加热纤维材料直到发生软化为止。在加热之后，纤维材料准备好接收碳等离子体。碳等离子体例如可通过使含碳原料气体(例如乙炔、乙烯、乙醇等)通过可使气体离子化的电场而产生。此冷的碳等离子体可经由喷嘴而被引导至纤维材料。纤维材料可在靠近喷嘴的邻近处(例如在喷嘴的约I厘米内)以接收等离子体。在一些具体实施方式
中，可在等离子体喷涂器处的纤维材料上方配置加热器，以维持纤维材料的较高温度。用于连续式碳纳米管合成的另一种配置包含了一个特别的矩形反应器，用以在纤维材料上直接合成与生长碳纳米管。所述反应器经设计以用于连续式的线内(in-1 ine )过程以产生注入有碳纳米管的纤维材料。在一些具体实施方式
中，碳纳米管是经由在多分区反应器中于大气压力以及在约摄氏550度至约摄氏800度的升高温度下的CVD过程而生长。碳纳米管合成在大气压力下进行的事实是促进将反应器并入对纤维材料注入碳纳米管的连续产线中的一项因素。与使用这种分区反应器的线内连续处理一致的另一优势为，碳纳米管生长可在数秒内发生，而非如在所述领域一般配置的其它过程与设备中的需在数分钟内(或更久)才发生。根据各种具体实施方式
的碳纳米管合成反应器包括下列特征:矩形配置的合成反应器:所述领域中已知的典型碳纳米管合成反应器的截面是圆形的，其原因有很多，包括例如历史性原因(例如在实验室中通常是使用圆柱形反应器)以及便利性(例如圆柱形反应器中的流动动力特性较易于仿真)、加热器系统可立即接受圆管(例如石英管等)、以及易于制造。不同于圆柱形对流，本发明提供一种具有矩形截面的碳纳米管合成反应器，这种差异包含至少下列原因:I)反应器体积的无效率使用。由于反应器可处理的许多纤维材料都相对为平坦(例如平坦条带、类似片材的形式、或展开的纱束与粗纺)，因此圆形截面是反应器体积的一种无效率使用。此无效率导致圆柱形碳纳米管合成反应器的数项缺点，包括:例如a)保持充分的系统清洗；反应器体积增加需要较高的气体流速以维持相同程度的除气，其导致在开放环境中碳纳米管的高量生产的无效率；b)增加含碳原料气体的流速；如上述a)中所述系统清洗的惰性气体流速的相对增加会需要增加含碳原料气体的流速。考虑到示例12K玻璃纤维粗纺的体积大致是比具有矩形截面的合成反应器的总体积小约2000倍，在等效的圆柱形反应器中(亦即具有宽度可容纳与矩形截面的反应器相同的平坦化玻璃纤维材料的圆柱形反应器)，玻璃纤维材料的体积比反应器体积小约17500倍。虽然气相沉积过程(例如CVD)—般都是由压力与温度单独统御，但体积也对沉积效率有明显的影响。虽然就矩形反应器而言，其仍具有过剩体积，且此过剩体积会促进不要的反应；然而，圆柱形反应器具有的可促进不要的反应的体积约为八倍。由于发生竞争性反应的机会较大，因此在圆柱形反应器中，所需的反应会发生地缓慢许多。对于连续性生长过程的发展而言，碳纳米管生长中的此种减速是会有问题的。矩形反应器配置的另一个益处是仍可通过使用矩形腔室的小高度来使体积比例更佳并使反应更有效率来进一步减少反应器体积。在本文所述的一些具体实施方式
中，矩形合成反应器的总体积比正通过合成反应器的纤维材料的总体积大不超过约3000倍。在一些进一步的具体实施方式
中，矩形合成反应器的总体积比通过合成反应器的纤维材料的总体积大不超过约4000倍。在一些更进一步的具体实施方式
中，矩形合成反应器的总体积比通过合成反应器的纤维材料的总体积大不超过约10000倍。此外，可注意到当使用圆柱形反应器时，需要更多的含碳原料气体才能提供与具有矩形截面的反应器相同的流量百分比。应可推知在一些其它具体实施方式
中，合成反应器具有非矩形的多边形形式(但仍与矩形类似)的截面，且相较于具有圆形截面的反应器而言，其仍提供反应器体积的类似减少情况。以及c)有问题的温度分布；当使用相对小直径的反应器时，从腔室中央到其壁部的温度梯度可达最小，但随反应器尺寸增加(例如在商用等级生产中所使用者)，此温度梯度会增加。温度梯度会导致纤维材料中产品质量变异(亦即产品质量根据径向位置的函数变化)。当使用具有矩形截面的反应器时，可实质避免这个问题。特别是，当使用平面基材时，在基材的尺寸向上增加时，反应器高度可保持固定。反应器的顶部与底部之间的温度梯度基本上为可忽略，且因此可避免其所产生的热问题与产品质量变异。2)气体导入。因为在本领域中通常是使用管状炉，因此，一般的碳纳米管合成反应器于一端导入气体，并牵引气体通过反应器而达另一端。在本文所述的一些具体实施方式
中，可于反应器中央、或在目标生长区内对称地导入气体通过侧部、或通过反应器的上板与下板。这可提升整体的碳纳米管生长速率，因为输入的原料气体是连续注入于系统的最热部分，这是碳纳米管生长最为活跃的地方。分区。提供相对冷的清除区域的腔室从矩形合成反应器的两个端部延伸。申请人已经确定，若热的气体与外部环境(亦即矩形反应器的外部)混合，则会增加纤维材料的衰减。冷的清除区域于内部系统与外部环境之间提供缓冲。所述领域中已知的碳纳米管合成反应器配置一般需要仔细地(且缓慢地)冷却基材。在本矩形碳纳米管生长反应器出口处的冷的除气区域达成了在短时间内进行冷却，如连续式线内处理中所需。非接触式、热壁的金属反应器。在一些具体实施方式
中，使用金属的热壁反应器(例如不锈钢)。这类反应器的使用似乎违反直觉，因为金属(特别是不锈钢)对于碳沉积更为敏感(亦即煤熏与副产物形成)。因此，大部分的碳纳米管合成反应器都是由石英制成，因为其较不会有碳沉积，石英较易于清洁，且石英有助于样品观察。然而，申请人已经观察到，在不锈钢上增加的煤熏与碳沉积可导致更为一致、有效率、更快速且稳定的碳纳米管生长。在未受理论限制下，已经指出，结合大气操作，在反应器中发生的CVD过程会受扩散限制。亦即，碳纳米管形成触媒是「过度进料的(overfed)」，因其相对较高分压(相较于在部分真空下操作的反应器)之故，在反应器中有太多碳是可使用的。因此，在开放系统中(特别是洁净的开放系统)，会有太多的碳可黏着至碳纳米管形成触媒粒子，共同确保其合成碳纳米管的能力。在一些具体实施方式
中，故意让矩形反应器在反应器是「脏的」(亦即在金属反应器壁部上有煤熏沉积)的时候运转。一旦碳在反应器的壁部上沉积达单分子层时，碳将直接沉积在其本身上方。由于部分可用碳会因此机制而「被放弃」，因此剩余的碳进料(具有自由基的形式)会以不毒化触媒的速率而与碳纳米管形成触媒反应。现有的系统都是「洁净地」运作，当其为连续处理而开放时，会以降低的生长速率而产生低了许多的碳纳米管的产率。虽然一般而言，以上述「脏的」的方式来进行碳纳米管的合成是有益的，但设备的特定部分(例如气体分歧管与进气口)因煤熏而产生阻塞时，会对碳纳米管生长过程有负面影响。为了抵抗这个问题，可利用例如氧化硅、氧化铝或氧化镁之类的煤熏抑制涂层来保护碳纳米管生长反应腔室的这些区域。实际上，设备的这些部分可浸涂于这些煤熏抑制涂层。如INVAR 的金属可与这些涂层一起使用，因为INVAR具有类似的CTE (热膨胀系数)，其可确保涂层在较高温度下的黏着性，避免煤熏会明显地在关键区域中产生。结合的触媒还原与碳纳米管合成。在本文所述的碳纳米管合成反应器中，在反应器内进行触媒还原与碳纳米管合成两者。这是很明显的，因为若以分离操作来进行，还原步骤无法及时充分完成以用于连续过程中。在所述领域所习知的一般过程中，一般需要I至12个小时来进行还原步骤。根据本发明的具体实施方式
，在反应器中会发生两种操作，这至少部分是因为含碳原料气体是被导入于反应器的中央处、而非导入所述领域中一般使用的圆柱形反应器的末端处之故。还原过程于纤维材料进入加热区时发生。通过此点，在还原触媒(经由氢自由基相互反应)之前，气体就已经有时间与壁部反应及冷却。还原在这个过渡区域中发生。碳纳米管生长发生在系统的最热绝热区中，其最大生长速率是发生在靠近反应器中央的进气口附近。在一些具体实施方式
中，当使用包括例如纱束或粗纺的松散关系的纤维材料时(例如玻璃粗纺)，连续过程可包括将纱束或粗纺的股线或细丝展开的步骤。因此，随着纱束或粗纺被解开卷绕，其可利用例如真空式纤维展开系统而被展开。举例而言，在使用一定大小的相对为硬的玻璃纤维粗纺时，可应用额外加热来「软化」粗纺以增进纤维的展开。含有单独细丝的展开纤维可充分被展开分离，以暴露出细丝的整体表面区域，因而使粗纺可在后续处理步骤中更有效率地反应。举例而言，展开纱束或粗纺可通过表面处理步骤，所述表面处理步骤是由上述的等离子体系统所组成。经粗糙化、展开的纤维可接着通过碳纳米管形成触媒浸浴，其结果是形成具有触媒粒子的玻璃粗纺的纤维，其中触媒粒子径向分布在其表面上。粗纺中富载触媒的纤维接着进入适当碳纳米管生长腔室(例如上述矩形腔室)，其中使用流经大气压力CVD或等离子体增强的CVD过程而以高达每秒数微米的速率来合成碳纳米管。粗纺的纤维(现其上方具有径向对齐的碳纳米管)离开碳纳米管生长反应器。应了解不实质影响本发明中各种具体实施方式
的作用的修饰例亦包含于本文所提出的发明定义中。虽然已参照所揭露的具体实施方式
来描述本发明，但熟习所述领域技术之人将可直接理解这些具体实施方式
仅为示例本发明之用。应理解在不脱离本发明的精神下可进行各种修饰。上述所揭露的特定具体实施方式
仅为示例之用，本领域的技术人员在得到本文所教示的益处下可对本发明进行不同、但却为等效方式的改良与实施。此外，除了下述请求项中所载述的以外，本文所示的架构或设计的细节无任何限制。因此，明显可知可对上述特定示例具体实施方式
进行调整、组合、或修饰，且所有的这些变化例都被视为是落于本发明的范畴与精神内。在描述到成分或方法「包含」、「包含有、「含有」、或「包括」各种组份或步骤时，这些成分与方法也可「基本上含有」这些各种组份与操作步骤、或「由其组成」。上述的所有数值与范围都是可以某种程度变化。无论何时，在揭露到数值范围的下限值与上限值时，皆视为已经揭露了落于所述较广范围内的任何数值或任何次范围。同时，在请求项中的用语具有其清楚的原始意义，除非专利权人另行清楚指明。如果在本说明书中使用的文字或用语与藉引用形式而被并入本文中的一或多篇专利或其它文件之间有任何冲突，则应采用与本说明书一致的定义。
权利要求
1.一种储能组件,包括: 至少一能量储存层，包括: 绝缘层，具有以分隔方式排列的多个开口 ；以及 多个能量储存装置，每一能量储存装置是容置在所述开口的一个开口中； 其中所述多个能量储存装置为彼此电连接。
2.根据权利要求1所述的储能组件，其中所述至少一能量储存层还包含支撑材料，所述多个能量储存装置与所述绝缘层是配置在所述支撑材料上。
3.根据权利要求2所述的储能组件，其中所述电连接是在所述支撑材料上。
4.根据权利要求1所述的储能组件，其中所述能量储存装置中的至少一些能量储存装置为彼此并联电连接。
5.根据权利要求4所述的储能组件，其中所述能量储存装置中的至少一些能量储存装置为彼此串联电连接。
6.根据权利要求1所述的储能组件，其中所述绝缘层包括从由聚合物与纤维-强化聚合物的复合物组成的群组中选出的一种材料。
7.根据权利要求1所述的储能组件，其中所述能量储存装置中的至少一些能量储存装置包括电池。
8.根据权利要求1所述的储能组件，其中所述能量储存装置中的至少一些能量储存装置包含电容器或超级电容器。
9.根据权利要求1所述的储能组件，其中所述能量储存装置中的至少一些能量储存装置含有碳纳米管。
10.根据权利要求1所述的储能组件，其中所述能量储存装置中的至少一些能量储存装置含有注入有碳纳米管的纤维。
11.根据权利要求10所述的储能组件，其中所述碳纳米管为至少部分覆盖有涂层，所述涂层是从聚砒咯、二氧化锰、二氧化钌、及其组合组成的群组中选出。
12.根据权利要求1所述的储能组件，还包含: 至少一应力传载层，所述应力传载层与所述至少一能量储存层接触。
13.根据权利要求12所述的储能组件，其中所述至少一能量储存层是设置在至少两应力传载层之间。
14.根据权利要求13所述的储能组件，其中所述至少两应力传载层各包括纤维-强化聚合物的复合物。
15.根据权利要求1所述的储能组件，其中所述多个能量储存装置是在所述至少一能量储存层中排列为网格结构。
16.根据权利要求1所述的储能组件，其中所述绝缘层的高度至少为所述能量储存装置的高度。
17.—种储能组件,包括: 至少两应力传载层；以及 至少一能量储存层，配置在所述至少两应力传载层之间，所述至少一能量储存层包括: 支撑材料；绝缘层，具有以分隔方式排列的多个开口 ；以及 多个能量储存装置，每一能量储存装置是容置在所述开口的一个开口中。
18.根据权利要求17所述的储能组件，其中所述至少一能量储存层包括高达所述储能组件的厚度的90%。
19.根据权利要求17所述的储能组件，其中所述多个能量储存装置为彼此电连接。
20.根据权利要求19所述的储能组件，其中所述电连接是在所述支撑材料上。
21.根据权利要求17所述的储能组件，其中所述绝缘层包括从聚合物与纤维-强化聚合物的复合物组成的群组中选出的一种材料。
22.根据权利要求17所述的储能组件，其中每一能量储存装置是以外壳来包封；以及 其中所述外壳包括所述绝缘层。
23.根据权利要求17所述的储能组件，其中所述开口中每一个开口包括所述绝缘层中的孔洞。
24.根据权利要求17所述的储能组件，其中所述能量储存装置中至少一些能量储存装置包括电池。
25.根据权利要求17所述的储能组件，其中所述能量储存装置中的至少一些能量储存装置包括电容器或超级电容器。
26.根据权利要求17所述的储能组件，其中所述能量储存装置中的至少一些能量储存装置含有碳纳米管。
27.根据权利要求17所述的储能组件，其中所述多个能量储存装置是在所述至少一能量储存层中排列为网格结构。
28.一种方法，包含: 以分隔方式在支撑材料上配置多个能量储存装置；以及 在所述支撑材料上的所述多个能量储存装置周围配置绝缘层，从而形成能量储存层。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，在被配置于所述多个能量储存装置周围之前，所述绝缘层预先形成有与所述多个能量储存装置间的间隔匹配的多个分隔开口。
30.根据权利要求28所述的方法，还包含: 在所述支撑材料上形成多个电连接；以及 利用所述多个电连接来电连接所述多个能量储存装置。
31.根据权利要求28所述的方法，还包含: 在至少两应力传载层之间放置至少一能量储存层，每一应力传载层包括纤维-强化聚合物的复合物。
32.根据权利要求31所述的方法，其中放置至少一能量储存层包括铺迭过程。
33.根据权利要求31所述的方法，其中放置至少一能量储存层包括缠丝卷绕过程。
34.根据权利要求28所述的方法，其中所述能量储存装置中的至少一些能量储存装置包括电池。
35.根据权利要求28所述的方法，其中所述能量储存装置中的至少一些能量储存装置包括电容器或超级电容器。
36.根据权利要求28所述的方法，其中所述能量储存装置中的至少一些能量储存装置含有碳纳米管。
全文摘要
本文所述为含有可明显抵抗张力/压缩应力的储能组件的多功能复合材料。所述储能组件可含有至少一能量储存层，其含有绝缘层与多个能量储存装置，所述绝缘层具有以分隔方式排列的多个开口，每一能量储存装置为容置在所述开口中的一个开口内。所述能量储存装置可彼此电连接。所述能量储存层可含有支撑材料，电连接是形成在所述支撑材料上。可在两个或多个应力传载层之间配置一个或多个能量储存层，以形成储能组件，其对张力/压缩应力具有明显抵抗性。适用于储能组件的能量储存装置可包括例如电池、电容器及/或超级电容器。本文也说明了用于产生所述储能组件的方法。
文档编号H01M2/16GK103081170SQ201180040889
公开日2013年5月1日 申请日期2011年8月30日 优先权日2010年8月30日
发明者寇瑞·亚当·佛雷斯雀 申请人:应用奈米结构公司