CN103828103B - 可充电有机钠聚合物电池 - Google Patents

Abstract

大体上记载了电化学池和含有电化学池的电池的技术。电化学池可以包含各自位于电极处的两种导电聚合物、阳离子、接触导电聚合物之一的多环芳香烃自由基阴离子以及电解质。多环芳香烃自由基阴离子可以是导电聚合物之一的共价取代基，或者可以与导电聚合物之一处于非共价接触。多环芳香烃自由基阴离子可以允许使用锂以外的其他阳离子，例如，如钠等碱金属阳离子或如钙等碱土金属阳离子。该电化学池可以提供现有锂离子电池的替代电池，允许使用与已知锂储备相比可能更加丰富、更容易提取或更持久的阳离子。

Description

可充电有机钠聚合物电池

背景技术

除非本文中另有说明，否则本部分所述的材料相对于本申请的权利要求而言并非现有技术，并非通过包含在本部分就承认是现有技术。

锂离子电池常用于电子领域。在电化学方面，Li+是小、轻且活动的阳离子。锂对于锂离子电池的便携性、容量和充电性上的显著进步作出了贡献。例如，锂在烯烃碳酸酯和聚环氧乙烷中的高迁移率造就了高效的电解质。与其他碱金属相比，锂容易插层石墨从而制备可逆的碳和石墨电极。而且，锂金属氧化物化学性质为各种氧化物基质提供了可逆的锂离子氧化还原和输运。

不过，锂电池的流行产生了关于供应和持续性的忧虑，因为天然的容易提取的锂源有限。而且，因为锂离子电池市场预期会急剧增长，所以一直在积极地寻求找到锂化合物的其他天然来源和锂类电池的替代品。

已经研究了如钠等更为丰富的碱金属作为锂的替代物，不过锂的替代一直存在困难。例如，在石墨电极中，钠不能像锂那么容易插层。而且，尽管研究了钠金属氧化物来用作电极，但是观察到钠在氧化物基质中的迁移率低于锂在相应的锂氧化物中的迁移率。本公开认识到将其他碱金属用作锂离子电池技术的替代物可能是一项复杂的任务。

发明内容

以下发明内容仅是示例性的，并非意在以任何方式进行限制。除了上述的示例性方面、实施方式和特征以外，通过参照附图和以下详细说明，其他方面、实施方式和特征也将变得明白。

本公开大体上记载了包含导电聚合物和金属阳离子的电化学池(electrochemical cell)。

示例性电化学池可以包含：可含有第一导电聚合物的第一电极和适合于接触第一导电聚合物的至少一种多环芳香烃自由基阴离子。示例性电化学池还可以包含：可含有第二导电聚合物的第二电极和阳离子。示例性电化学池还可以包含适合于导电性连接第一导电聚合物和第二导电聚合物、多环芳香烃自由基阴离子和阳离子的电解质。

本公开还记载了可以包含一个或多个电化学池的示例性电池。所述电化学池可以包含：可含有第一导电聚合物的第一电极和适合于接触第一导电聚合物的至少一种多环芳香烃自由基阴离子。电化学池还可以包含：可含有第二导电聚合物的第二电极和阳离子。电化学池还可以包含适合于导电性连接第一导电聚合物和第二导电聚合物、多环芳香烃自由基阴离子和阳离子的电解质。

本公开还记载了制造电化学池的方法。示例性的制造电化学池的方法可以包括由第一导电聚合物形成第一电极，其中，第一导电聚合物接触多环芳香烃。示例性方法还可以包括由第二导电聚合物形成第二电极。示例性方法还可以包括使多环芳香烃与金属接触。示例性方法还可以包括将电解质导电性连接到第一导电聚合物和第二导电聚合物、多环芳香烃和金属。示例性方法还可以包括将多环芳香烃还原形成多环芳香烃自由基阴离子并将金属氧化形成金属阳离子。

本公开还记载了存储有用于制造电化学池的指令的示例性计算机可读存储介质。该示例性计算机可读存储介质上的指令可以包括：由第一导电聚合物形成第一电极，第一导电聚合物包含多环芳香烃。该指令还可以包括由第二导电聚合物形成第二电极。该指令还可以包括使多环芳香烃与金属接触。该指令还可以包括将电解质导电性连接到第一导电聚合物和第二导电聚合物、多环芳香烃和金属。该指令还可以包括将多环芳香烃还原形成多环芳香烃自由基阴离子并将金属氧化形成金属阳离子。

附图说明

根据以下说明和所附权利要求，并结合附图，本公开的前述和其他特征将变得更加充分地明白。应理解这些附图仅仅描绘了根据本公开设置的若干实施方式，因此不应认为限制其范围，本公开将通过使用附图来更加具体且详细地进行说明，其中：

图1A是电化学池的概念图，其可以包含具有第一导电聚合物的第一电极和具有第二导电聚合物的第二电极；多环芳香烃自由基阴离子R·-；以及金属阳离子M+，全部通过电解质溶液导电性连接；

图1B是电化学池的概念图，其可以包含具有第一导电聚合物的第一电极和具有第二导电聚合物的第二电极；多环芳香烃自由基阴离子R·-；以及金属阳离子M+，全部通过固体离聚物电解质膜导电性连接；

图2A是示例性电池的概念图，其可以包含两个图1A的示例性电化学池，其中，这两个示例性电化学池可以以串联构造连接在一起；

图2B是示例性电池的概念图，其可以包含两个图1B的示例性电化学池，其中，这两个示例性电化学池可以以并联构造连接在一起；

图3A显示了表示可以用于示例性电化学池和方法的示例性导电聚合物的化学结构；

图3B显示了表示可以用作示例性电化学池和方法中的化合物或取代基的示例性多环芳香烃的化学结构；

图4A显示了表示与多环芳香烃化合物接触的示例性导电聚合物和与金属阳离子和多环芳香烃自由基阴离子的相应的盐接触的示例性导电聚合物的化学结构；

图4B显示了表示与共价多环芳香烃取代基接触的示例性导电聚合物以及与金属阳离子和共价多环芳香烃自由基阴离子取代基的相应的盐接触的示例性导电聚合物的化学结构；

图4C显示了表示与共价连接的多环芳香烃自由基阴离子取代基接触的示例性导电聚合物的化学结构；

图4D和图4E显示了用于制备作为图4B和图4C的聚合物的前体的具有共价连接的多环芳香烃取代基的聚合物的示例性合成反应图；

图5是表示可以作为固体电解质的示例性离聚物膜的化学结构；

图6是显示可以用于制造示例性电化学池的示例性步骤的流程图；

图7是使用图6所示的工艺步骤可以用于制造示例性电化学池的自动化机器的框图；

图8描绘了可以用于控制图7的自动化机器或者类似的制造示例性电化学池的制造设备的通用计算装置；

图9描绘了可以用于控制图7的自动化机器或者类似的制造示例性电化学池的制造设备的示例性计算机程序产品的框图；

全部根据本文中所述的至少一部分实施方式设置。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，可参照构成其一部分的附图。在图中，类似的标记通常表示类似的部件，除非上下文另有规定。在具体实施方式、附图和权利要求中记载的示例性实施方式并非意味着进行限制。可以使用其他实施方式，可以进行其他变化，而不背离本文提出的主题的主旨或范围。将容易理解的是，本文中一般性记载的和附图中描绘的本公开的各方面可以以各种各样的不同构成进行布置、替换、组合、分离和设计，所有这些均在本文中得到明确的设想。

本公开大体上涉及特别是与制造或使用电化学池（例如，作为如电池等储能装置的一部分）有关的组合物、方法、装置、***、器件和/或计算机程序产品。

简言之，示例性电化学池可以包含：各自位于相应电极处的两种导电聚合物；阳离子；接触导电聚合物之一的多环芳香烃自由基阴离子；和电解质。在某些实例中，所述多环芳香烃自由基阴离子可以是导电聚合物之一的共价取代基。在其他实例中，多环芳香烃自由基阴离子可以与导电聚合物之一处于非共价接触。多环芳香烃自由基阴离子可以允许使用锂以外的其他阳离子，例如，如钠等碱金属阳离子或如钙等碱土金属阳离子。该电化学池可以提供现有锂离子电池的替代电池，允许使用与已知锂储备相比可能更加丰富、更容易提取或更持久的阳离子。

图1A是根据本文所述的至少一些实施方式设置的示例性电化学池100A的概念图，其可以包含具有第一导电聚合物104的第一电极102和具有第二导电聚合物106的第二电极108。示例性电化学池100A还可以包含至少一种多环芳香烃自由基阴离子105，以R·-表示，其可以适合于接触第一导电聚合物104。示例性电化学池100A还可以包含金属阳离子107，以M+表示。分散在示例性电化学池100A中的电解质110A可以适合于导电性连接电极102/108、第一和第二导电聚合物104/106、自由基阴离子105和金属阳离子107。

本文使用的“适合于接触”包括下述实例，其中如多环芳香烃自由基阴离子105等物种可以配置为如第一导电聚合物104等其他物种的共价取代基。“适合于接触”还可以包括下述实例，其中如多环芳香烃自由基阴离子105等物种可以仅仅通过非共价相互作用接触如第一导电聚合物104等物种。“非共价相互作用”可以包括除共价键以外的任何接触。例如，非共价相互作用可以包括但不限于范德华相互作用、伦敦力、静电相互作用、诱导极化相互作用、交换相互作用、磁相互作用、导电相互作用或电子传输等。在各种实例中，适合于通过一种或多种共价键相互接触的两种以上的物种还可以通过一种或多种非共价相互作用相互接触。“适合于接触”还可以包括同时共价和非共价地接触物种的示例性电化学池。在各种实例中，示例性电化学池可以包括如多环芳香烃自由基阴离子105等物种与如第一导电聚合物104等物种之间的共价和非共价接触的例子。

图1B是根据本文所述的至少一些实施方式设置的示例性电化学池100B的概念图，其可以包含具有第一导电聚合物104的第一电极102和具有第二导电聚合物106的第二电极108。示例性电化学池100B还可以包含：多环芳香烃自由基阴离子105，以R·-表示；和金属阳离子107，以M⁺表示。示例性电化学池100B与示例性池100A的区别可在于固体离聚物电解质110B。固体离聚物电解质100B以位于导电聚合物104/106之间的膜的形式显示。固体离聚物电解质100B可以适合于导电性连接电极102/108、第一和第二导电聚合物104/106、自由基阴离子105和金属阳离子107。

图2A是描绘根据本文所述的至少一些实施方式设置的示例性电池200A的概念图，其可以包含两个与图1A中的池100A具有相同设计的示例性电化学池。在图2A中，这两个单独的电化学池可以从电极202A开始经串联电极201然后至电极208A以串联构造连接在一起。

图2B是描绘根据本文所述的至少一些实施方式设置的示例性电池200B的概念图，其可以包含两个与图1B中的池100B具有相同设计的示例性电化学池。在图2B中，两个单独的电化学池可以经由并联电极202B和208B以并联构造连接在一起。

第一和第二导电聚合物104和106可以为任何适合的导电聚合物或导电聚合物混合物。此处使用的导电聚合物可以为传导电流的有机聚合物，或可以经氧化性或还原性掺杂而传导电流的有机聚合物。导电聚合物可以为均聚物或共聚物(如嵌段共聚物、无规共聚物或接枝共聚物)。

图3A显示了表示根据本文所述的至少一些实施方式设置的可以用于示例性电化学池和方法的导电聚合物的化学结构。示例性导电聚合物可以包括但不限于聚吡咯302、聚呋喃304、聚噻吩306、聚噻吩乙烯撑308、聚对苯撑310、聚对苯撑乙烯撑312、聚对苯撑乙炔撑314、聚苯胺316、聚对苯硫醚318、聚吡啶320、聚乙炔322和聚咔唑324。均聚物的实例可以包括聚吡咯302、聚呋喃304、聚噻吩306、聚对苯撑310、聚苯胺316、聚对苯硫醚318、聚吡啶320、聚乙炔322和聚咔唑324。共聚物的实例包括嵌段共聚物，其可以包含均聚物的一种或多种重复单元的交替嵌段。例如，具有一种重复单元的交替嵌段的嵌段共聚物可以包括聚噻吩乙烯撑308(噻吩和聚乙炔的交替重复单元)或聚对苯撑乙烯撑312(对苯撑和聚乙炔的交替重复单元)等。

在各种实例中，第一导电聚合物可以包括聚乙炔(例如，聚乙炔322)、聚芳撑(例如，聚对苯撑310)、聚杂芳撑(例如，聚吡咯302或聚吡啶320等)、聚乙烯基芳撑(例如，聚对苯撑乙烯撑312)、聚乙烯基杂芳撑(例如，聚噻吩乙烯撑308)、聚芳撑乙炔撑(例如，聚对苯撑乙炔撑314)、聚杂芳撑乙炔撑(例如，聚吡啶乙炔撑)或其组合或共聚物。在一些实例中，第一导电聚合物可以包括聚乙炔、聚(苯撑乙烯撑)、聚芴、聚芘、聚薁、聚萘、聚吡咯、聚吲哚、聚氮杂卓(polyazepine)、聚苯胺、聚吡啶、聚噻吩、聚(噻吩乙烯撑)、聚苯硫醚或其组合或共聚物。

在各种实例中，第二导电聚合物可以包括烃导电聚合物。在一些实例中，第二导电聚合物可以包括聚乙炔、聚芳撑、聚芳撑乙烯撑、聚芳撑乙炔撑或其组合或共聚物。在各种实例中，第二导电聚合物可以包括聚对苯撑、聚对苯撑乙烯撑、聚对苯撑乙炔撑、聚乙炔或其组合或共聚物。

此处使用的多环芳香烃可以是包含两个以上芳香环的碳和氢的化合物。图3B显示了适合于多环芳香烃自由基阴离子105的示例性多环芳香烃的化学结构。示例性多环芳香烃可以包括但不限于图3B中所示的那些，例如，萘326、苊(acenapthalene)328、苊烯(acenapthylene)330、醋菲烯(acephenanthrylene)332、苯并苊(aceanthrylene)334、蒽336、菲338、芴340、联苯342、荧蒽344、三联苯346、(chrysene)348、并四苯350、苝352、四邻亚苯(tetraphenylene)354、苯并蒽356、苉(picene)358、戊芬(pentaphene)360、苯并[a]芘362、苯并[e]芘364、苯并[ghi]苝(benzo[ghi]perylene)366、蒄(coronene)368和玉红省(rubicene)370。这些多环芳香烃可以是市售的，可以为其各种经取代的衍生物。在各种实例中，多环芳香烃自由基阴离子可以是萘自由基阴离子或蒽自由基阴离子。

多环芳香烃自由基阴离子105可以通过相应多环芳香烃的电化学或化学还原而转化为其自由基阴离子态。例如，萘钠，萘自由基阴离子的钠盐，可以通过搅拌萘与金属钠的无水四氢呋喃溶液而制得。同样地，蒽自由基阴离子的钾盐可以通过搅拌蒽与金属钾的无水四氢呋喃溶液而制得。某些多环芳香烃可以以其自由基阴离子态市售，如萘钠。

阳离子107可以为适合于与多环芳香烃自由基阴离子105离子相互作用的任何活动阳离子，如碱金属阳离子、碱土金属阳离子或其混合物。在各种实例中，适合的阳离子用碱金属可以包括锂、钠、钾、铷、铯或钫。在各种实例中，适合的阳离子用碱土金属可以包括铍、镁、钙、锶、钡和镭。在一些实例中，阳离子107可以包括钠、钾、铷、铯、镁、钙和钡的阳离子。在各种实例中，阳离子107可以包括钠、钾和钙的阳离子。在一些实例中，阳离子107可以为钠阳离子(Na⁺)。

在各种实例中，多环芳香烃自由基阴离子105可以与第一导电聚合物104处于非共价接触。图4A显示了与中性多环芳香烃接触的一些示例性第一导电聚合物104。图4A还显示了与金属阳离子和多环芳香烃自由基阴离子的相应的盐接触的一些示例性第一导电聚合物。

例如，一般结构400显示了包含由P表示的重复单元的第一导电聚合物104。可以使一般结构400与由R表示的中性形式的非共价键合的多环芳香烃105接触。一般结构400还可以与金属M接触。还可以对一般结构400施加化学或电化学氧化还原条件，这可以将R还原为R·-和/或将M氧化为M⁺，产生聚合物400’。聚合物400’可以与由R·-表示的多环芳香烃自由基阴离子105处于非共价接触。聚合物400’还可以包括金属阳离子107，以M⁺表示。

在图4A所示的另一实例中，聚乙炔322的样品可以在无水四氢呋喃中与萘和金属钠组合。萘和金属钠可以反应形成萘自由基阴离子的钠盐。可以除去四氢呋喃溶剂而留下复合物322’，其可以包含掺杂有萘自由基阴离子的钠盐的聚乙炔。

在图4A所示的另一实例中，聚乙烯基咔唑324可以在无水四氢呋喃与萘和金属钠组合而产生复合物324’，其可以包含掺杂有萘自由基阴离子的钠盐的聚乙烯基咔唑。

在各种实例中，第一导电聚合物可以共价地取代有多环芳香烃自由基阴离子。图4B显示了具有共价多环芳香烃取代基的一些示例性导电聚合物。图4B还显示了与金属阳离子和共价多环芳香烃自由基阴离子取代基的相应的盐接触的示例性导电聚合物。

例如，一般结构401显示了具有以P表示的重复单元和以R表示的处于中性形式的共价键合的多环芳香烃105的第一导电聚合物104。一般结构401可以与金属M在化学或电化学氧化还原条件下接触，产生聚合物401’。聚合物401’可以包括共价键合的多环芳香烃自由基阴离子105，以R·-表示。聚合物401’还可以包含金属阳离子107，以M⁺表示。

在图4B所示的另一实例中，萘取代的聚对苯撑402可以溶于适宜的溶剂（例如，四氢呋喃），并与适合的金属（例如，钠）反应。除去溶剂留下聚合物402’，其可以包含作为第一聚合物104的取代基的萘自由基阴离子105，以及Na⁺阳离子107。

在图4B所示的又一实例中，N-萘基聚苯胺404可以溶于适合的溶剂（例如，四氢呋喃），并与适合的金属（例如，钠）反应。除去溶剂留下掺杂复合物404’，其可以包含作为第一聚合物104的取代基的萘自由基阴离子105，以及Na⁺阳离子107。

图4C显示了与共价连接的多环芳香烃自由基阴离子取代基接触的一些示例性第一导电聚合物的钠盐。例如，多环芳香烃自由基阴离子取代基显示为在聚吡咯衍生物406、聚噻吩衍生物410、聚对苯撑衍生物412、聚吡啶衍生物414和聚苯胺衍生物416上C取代。另外，多环芳香烃自由基阴离子取代基显示为在聚吡咯衍生物408和聚苯胺衍生物418上N取代。在其他实例中，适合的第一导电聚合物可以包括图4C所示的导电聚合物的组合或共聚物。

图4D和图4E显示了用于制备具有共价连接的多环芳香烃取代基的聚合物的一些示例性合成工序。图4D和图4E还显示了可以用于形成根据本文所述的至少一些实施方式设置的共价连接的多环芳香烃自由基阴离子取代基的后续反应。各个示例性合成工序的详细说明还可参见下述实施例7至13。

例如，用于聚合成导电聚合物的单体可以首先以多环芳香烃进行取代，然后按照已知化学或电化学聚合方法聚合。在各种实例中，多环芳香烃可以使用公知的铃木偶联反应经由相应的溴和硼酸酯取代的前体的四(三苯基膦)钯催化的交叉偶联连接到导电聚合物的芳基或杂芳基单体(反应式420、422和424)。更多细节和具体说明可参见实施例7、8和9。

许多噻吩、呋喃和吡咯可以使用标准电化学方法聚合成其相应的导电聚合物。在某些情况下，某些3-取代噻吩、呋喃和吡咯的电化学聚合据报道由于空间效应受阻。幸运的是，许多已知的化学方法可以提供3-取代噻吩、呋喃和吡咯的有效的区域无规聚合和区域规则聚合。由已知化学方法改造的实例示于反应式426和428。例如，在2当量的N-溴代琥珀酰亚胺的存在下照射3-取代噻吩可以生成2,5-二溴-3-取代噻吩。这些2,5-二溴-3-取代噻吩可以使用乙酰乙酸镍作为催化剂直接聚合，其可以形成相应的区域无规聚合物。在其他实例中，2,5-二溴-3-取代噻吩可以用所谓的“Rieke锌"处理而形成有机金属异构体的混合物。有机金属异构体的混合物的区域无规聚合可以使用催化量的四(三苯基膦)钯实现。有机金属异构体的混合物的区域规则聚合可以使用催化量的1,2-双(二苯基膦)乙烷氯化镍(II)实现。更多细节和具体说明可见实施例10。

在其他实例中，图4E、反应式430显示了如吡咯等具有伯胺或叔胺的单体可以使用卤代多环芳香烃进行N-取代。N-取代单体可以经由电化学或化学聚合而聚合成相应的N-取代聚合物。更多细节和具体说明可参见实施例11。在另外的实例中，图4E、反应式432显示了如聚苯胺等具有伯胺或叔胺的聚合物可以使用卤代多环芳香烃进行N-取代。更多细节和具体实例可参见实施例12。

在另一实例中，经取代的聚芳撑乙烯撑或杂芳撑乙烯撑可以通过各种已知途径由R-取代芳基或杂芳基前体合成。由已知途径改造的示例性工序示于图4E中的反应式434。3-取代-2,5-二溴噻吩(如反应式426所示获得)可以通过与丁基锂然后甲酰基哌啶的反应转化为2,5-二甲酰基化合物。2,5-二甲酰基化合物可以使用氢化锂铝还原得到2,5-二甲醇化合物。2,5-二甲醇衍生物可以用亚硫酰氯转化为相应的2,5-二氯甲基化合物。2,5-二氯甲基化合物可以与二乙基二硫代氨基甲酸钠三水合物反应形成相应的2,5-双(二乙基二硫代氨基甲酸根)衍生物。2,5-双(二乙基二硫代氨基甲酸根)衍生物可以用异丙基酰胺锂以区域专一方式聚合而形成具有二乙基二硫代氨基甲酸根取代基的初始聚合物。该初始聚合物的后续热解产生例如经取代的噻吩乙烯撑。更多细节和具体说明可参见实施例13。

在各个反应式420、422、424、426、428、430、432和434中，最后一步可以包括在金属阳离子前体存在下的化学或电化学还原，例如，与钠金属的反应产生金属阳离子Na+和共价键合的多环芳香烃自由基阴离子R·-的盐。

图4D和图4E所述的反应的适宜原料可以包括多环芳香烃和导电聚合物单体的卤素或硼酸盐/硼酸酯取代的衍生物。多环芳香烃和导电聚合物单体的卤素衍生物也可以通过在卤素自由基来源（例如，N-溴代琥珀酰亚胺或N-氯代琥珀酰亚胺）的存在下照射未取代多环芳香烃的混合物来合成。硼酸酯取代的衍生物也可以通过在二氯化钯存在下相应的卤素衍生物与频那醇(pinacol)硼烷的反应来合成。

在各种实例中，例如，如图1A所示，电解质110A可以包括液体电解质。在一些实例中，电解质可以包括聚氧化烷撑、聚氧化烷撑醇、烷基醚、环烷基醚、烷撑碳酸酯、环烷撑碳酸酯、酮、环酮、内酯或其组合。合适的聚氧化烷撑或聚氧化烷撑醇可以包括，例如，聚环氧乙烷或聚乙二醇。合适的烷基醚可以包括，例如，***和异丙醚等。合适的环烷基醚可以包括，例如，四氢呋喃或二氧己环等。合适的烷撑或环烷撑碳酸酯可以包括碳酸乙二酯或碳酸丙二酯等。合适的酮或环酮可以包括，例如，丙酮、甲乙酮、环戊酮或环己酮等。合适的内酯可以包括β-丙内酯、γ-丁内酯或δ-戊内酯等。

在各种实例中，电解质可以包含一种或多种电解质盐。合适的电解质盐可以包括金属阳离子107、其他阳离子（如铵、四烷基铵、鏻或四烷基鏻）或其组合等。在一些实例中，电解质盐可以包括金属阳离子107。合适的电解质盐可以包括：阴离子，如氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、羧酸根、三氟甲磺酸根、双三氟甲磺酰亚胺根、氟硫酸根、六氟磷酸根、高氯酸根、四氟硼酸根、对甲苯磺酸根或硝酸根等。合适的羧酸根可以包括，例如，乙酸根或苯甲酸根等。在一些实例中，电解质盐可以包括高氯酸根或三氟甲磺酸根阴离子。

在一些实例中，电解质可以包含将第一导电聚合物与第二导电聚合物隔离的离聚物的盐，例如，图1B中所示的离聚物电解质110B。此处使用的离聚物可以是可以同时包含电中性重复单元和可电离重复单元的聚合物。合适的中性重复单元可以包括烷基、烷基醚、全氟烷基和全氟烷基醚单元。合适的可电离重复单元可以包括磺酸根、磷酸根和羧酸根。许多合适的离聚物可商购获得，可以通常用作质子交换膜。在各种实例中，合适的离聚物可以包括以商品名(Dupont,Wilmington,DE)为人所知的聚四氟乙烯:全氟磺酸共聚物类。这些离聚物的特征可在于取代有具有末端磺酸根的全氟乙烯基醚基的聚四氟乙烯骨架。图5显示了表示可以作为固体电解质的一种具体示例性离聚物膜，即四氟乙烯-全氟-3,6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯磺酸共聚物(CAS注册号66796-30-3,)的化学结构。

第一电极102和第二电极108可以由任何适合的导电性材料制成，如金属或其合金、导电聚合物或导电氧化物等。在一些实例中，第一电极102和第二电极108可以包括金属或可以包含一种或多种金属的合金，如铜、铝、锡、铅、铁、铬、钴、镍、银、金、铂、钯、钒、锰、钛、钨、铟、锌或镉等。在一些实例中，第一电极102和第二电极108可以为片、线、板、箔或带等形式。在一些实例中，第一电极102和第二电极108可以包括上文对于导电聚合物104和106所述的导电聚合物中的任一种。在一些实例中，第一电极102或第二电极108可以匹配相应的第一导电聚合物104或第二导电聚合物106。例如，第一电极102也可以是第一导电聚合物104。在一些实例中，第一电极102和第二电极108可以包括导电氧化物，如氧化铟锡、铝掺杂氧化锌或铟掺杂氧化镉等。

出于说明构思的目的展示了图1A和1B中的物种、例如用于多环芳香烃自由基阴离子105的R·-和用于金属阳离子107的M⁺的电荷和数量，并非意在进行限制。例如，金属阳离子可以是二价阳离子，如Ca⁺⁺、Ba⁺⁺或Mg⁺⁺等。同样地，出于说明构思的目的展示了自由基和正电荷或负电荷的位置，并非意在进行限制。

而且，取决于任何给定时间的电化学池100A或100B的电化学状态，描绘为带电的某部分物种可能以中性形式存在。例如，某部分的多环芳香烃自由基阴离子105可能为相应的中性多环芳香烃的形式，例如，萘自由基阴离子相对于其中性形式(即萘)。在另一实例中，某部分的金属阳离子107可能为其中性形式，例如，钠阳离子相对于中性钠金属。

示例性实施方式还可以包括制造本文所述的电化学池或电池的方法。这些方法可以以任何数量的方式（包括本文所述的结构）实施。一种这样的方式可以是通过本公开所述类型的器件的机器操作。另一可选的方式可以是该方法的一个或多个单独操作结合执行一部分操作的一个或多个人工操作者进行，而其他操作可以由机器进行。各个人工操作者不必彼此并排，相反各个操作者可以沿执行部分操作的一个或多个机器安置。在其他实例中，人际交互可以自动化进行，如通过可以为机器自动化进行的预选标准。

图6是显示可以用于制造根据本文所述的至少一些实施方式设置的示例性电化学池（如电化学池100A或100B）或相应的电池（如电池200A或电池200B）的步骤的流程图。

在各种实例中，制造如池100A等电化学池的方法可以包括形成包含第一导电聚合物104并且还包含多环芳香烃105的第一电极102的步骤。多环芳香烃105可以处于其中性形式。制造如池100A等电化学池的方法还可以包括形成可以包含第二导电聚合物106的第二电极108。制造如池100A等电化学池的方法还可以包括使多环芳香烃105与金属（即，对应于金属阳离子107的金属）接触。例如，如果金属阳离子107为Na⁺，多环芳香烃105可以与钠金属接触。制造如池100A等电化学池的方法还可以包括使电解质110A接触第一导电聚合物104和第二导电聚合物106、多环芳香烃105和金属阳离子107。电解质可以包含本文上述的一种或多种成分，例如，在某些实施方式中，电解质可以包含碳酸丙二酯和高氯酸钠。制造如池100A等电化学池的方法还可以包括将多环芳香烃105还原到其多环芳香烃自由基阴离子形式，并将金属氧化到其金属阳离子形式107。例如，如果如上所述多环芳香烃105为萘并且可以与钠金属接触，则钠金属可以与萘进行化学反应，形成可以包含萘自由基阴离子和钠阳离子的盐。制造如池100B等电化学池的方法可以将前述步骤中的一个或多个与使电解质110B接触第一导电聚合物104和第二导电聚合物106、多环芳香烃105和金属阳离子107的步骤组合。在本文上述的各种实例中，电解质110B可以包含接触第一导电聚合物104和第二导电聚合物106的离聚物，例如，其中离聚物可以为膜的形式。

形成导电聚合物104和106以及离聚物电解质110B的合适的聚合物加工方法可以包括已知用于形成这样的聚合物的各种方法。示例性方法可以包括一种或多种技术，如：熔融加工；溶剂蒸发；减压溶剂蒸发；旋涂；浸涂；喷涂；溶剂浇铸；刮涂；超临界条件下除去溶剂；由聚合物前体原位聚合；原位固化或交联该聚合物；添加预制聚合物层或膜，如市售的用于离聚物电解质110B的离聚物质子交换膜等。合适的聚合物加工条件的具体细节可以基于具体导电聚合物或离聚物来选择。例如，典型的溶液浇铸方法采用所关注聚合物的高沸点溶剂溶液。

制造导电聚合物的一个另外的想法可以包括用于分散其他上述成分（如多环芳香烃105、金属前体至金属阳离子107和上文对于电解质110A所述的活动电解质成分）的各种混合技术。这些成分可以分散在聚合物或聚合物前体的溶液或液体中。分散方法可以包括机械技术，例如，将要分散的成分与聚合物一起搅拌或机械球磨。分散方法还可以包括例如将成分接触聚合物进行超声处理。在各种实例中，分散方法(例如，超声)可以随后紧接聚合物形成方法(例如，旋涂)以避免被分散成分的沉降。

现参见图6，此处所述的示例性制造电化学池的方法可以由如图8中的装置800等计算装置或如图7中的制造控制器790等专用控制器来控制。控制器装置610可以体现为计算装置800、制造控制器790或配置为执行计算机可读介质620中存储的指令以控制方法的执行的类似装置。此处所述的制造电化学池的方法可以包括如块622、624、626、628和/或630中的一个或多个所示的一个或多个操作、运行或动作。

某些示例性方法可能以操作622(“制备包含多环芳香烃(PAH)的第一导电聚合物用于形成第一电极”)开始。操作622可以例如通过图7中的混合器/反应器/施涂器机器792来执行。机器792可以包括一种或多种混合功能，如机械搅拌、用于溶解的超声处理和/或如上所述使导电聚合物104反应。机器792可以包括一种或多种涂布功能，例如，涂布聚合物104和106的溶液形成薄膜等。在操作622中，制造控制器790可以指示机器792关于例如随混合形成导电聚合物104的经历时间的机械搅拌或超声处理的程度的参数。操作622可以继续进行，直至可以满足预定条件。“预定条件”可以包括：例如，足以使至少一部分聚合物104溶解的混合时间；对应于至少一部分聚合物104溶解的粘度；对应于至少一部分聚合物104溶解的视觉或光谱指标，如折射率或浊度等。

在一些实例中，操作622可以与聚合结合进行。例如，机器792的一种或多种混合功能可以用于溶解和/或反应导电聚合物104或106的单体前体。机器792可以包括一种或多种涂布功能，例如，使导电聚合物104或106的单体前体接触第一电极102或第二电极108。而且，可以操作可选的电化学控制器798使导电聚合物104或106的单体前体在第一电极102或第二电极108处进行电化学聚合。

操作622之后可以是操作624(“使PAH与金属接触，将PAH还原成PAH自由基阴离子，将金属氧化成金属阳离子”)。在操作624中，制造控制器790可以向机器、即可选地与机器792一起运行在混合/反应器模式的金属涂布器机器794指示参数。操作624中的指令可以是关于例如随多环芳香烃105与金属反应的经历时间的机械搅拌或超声处理的程度。操作624中的指令还可以是关于例如将多环芳香烃105和金属阳离子107与导电聚合物104混合的各方面。操作624可以持续进行，直至可以达到预定条件，例如，混合已经进行足够长的时间而使多环芳香烃105、金属阳离子107和导电聚合物104反应并混合。操作624与本文所述的金属与多环芳香烃105的反应一起进行，或者操作624可以与使用电化学电源798的对反应的电化学控制一起进行。

类似于操作622，在操作626(“制备用于形成第二电极的第二导电聚合物”)中，制造控制器790可以对机器792指示关于例如随混合形成导电聚合物106的经历时间的机械搅拌或超声处理的程度的参数。操作626可以持续进行，直至可以达到预定条件，例如，混合已进行足够长的时间而溶解聚合物106。

在各种实例中，混合聚合物104和106、多环芳香烃105和金属阳离子107可以包括超声处理约5分钟～约12小时。在一些实例中，合适的超声处理时间为约15分钟～约8小时、约30分钟～约4小时，或在一些实例中为约2小时。合适的混合(包括机械搅拌或超声处理)的温度可以为约0℃～约120℃，或在一些实例中为约20℃～约100℃、约30℃～约90℃、约40℃～约80℃、约50℃～约70℃，或在一些实例中为约60℃。

操作622、624和/或626之后可以是操作628(“涂布第一和第二导电聚合物层以形成第一和第二电极”)。在操作628中，处理器(例如处理器610)可以控制涂布或成形机器，如图7的涂布/成形机器792。合适的涂布技术可以包括以下的一种或多种：熔融加工；溶剂蒸发；减压溶剂蒸发；旋涂；浸涂；喷涂；溶剂浇铸；刮涂；超临界条件下除去溶剂；由聚合物前体原位聚合；或原位固化或交联该聚合物等。在一些实例中，操作628可以引导机器792通过旋涂、浸涂和喷涂等将溶剂混合物涂布在表面上，这取决于机器792的涂布功能。在其他实例中，如果聚合物104或106可为液体状态，例如，经由熔融，或如果聚合物104或106可以单独混合或与多环芳香烃105和/或金属阳离子107一起混合为固溶体，涂布/成形机器792可以例如通过挤出、共挤出或注射成型形成层或物件，这取决于涂布/成形机器794的挤出或成型功能。

操作628之后可以是操作630(“使电解质接触第一和第二导电聚合物、PAH和金属”)。在操作630中，处理器(例如处理器610)可以控制图7的电解质施涂器796。合适的电解质涂布技术可以包括，例如，如同图1A所示的制造电化学池100A的情况，使聚合物104和106与液体电解质110A接触。合适的电解质接触技术可以包括，例如，如图1B所示的制造电化学池100B的情况，共挤出、接触或依次层叠聚合物104和106以及膜电解质110B。操作630可以包括下述的一个或多个：熔融加工；溶剂蒸发；减压溶剂蒸发；旋涂；浸涂；喷涂；溶剂浇铸；刮涂；超临界条件下除去溶剂；由聚合物前体原位聚合；或原位固化或交联该聚合物等，这取决于膜电解质110B的性质。

上述图6的过程中包括的操作仅出于说明目的。本文所述的制造示例性电化学池的方法可以用具有更少或补充操作的类似方法实施。在一些实例中，操作可以按不同顺序进行。在一些其他实例中，各操作可能被取消。在另一些实例中，各操作可能分成另外的操作，或组合在一起形成更少的操作。尽管作为依次顺序的操作进行了说明，但在某些实施中，各操作可以按不同顺序进行，或者在某些情况下，各操作可以基本上同时进行。

图7是根据本文所述的至少一些实施方式设置的使用图6所示的工艺步骤可以用于制造本文所述的示例性介电材料的自动化机器700的框图。如图7所示，制造控制器790可以连接到可以用于进行图6所述的步骤的机器，例如，聚合物混合/反应/施加器792、金属施加器794、电解质施加器796和/或可选地电化学控制器798。制造控制器790可以通过经由网络710的遥控器770由人工控制来运行，或者由例如计算机程序中可见的机器执行指令来运行。与控制制造介电材料的不同过程有关的数据可以存储在数据存储780上和/或自数据存储780接收。

实施例1至6：以下是使用上面对于图6和7所述的机器和步骤制造电化学池和相应的电池的示例性方法的若干说明。下述的示例性方法、材料和量仅出于说明目的，不应构成对实施方式的限制。有机钠聚合物电化学池和相应的电池可以使用此处记载的原理由各种材料、量、方法制造。

实施例1：具有非共价连接的多环芳香烃的示例性电化学池100A的制备

可以通过按100毫升无水四氢呋喃(THF)中0.005mol苯胺重复单元的浓度溶解在THF中来形成聚苯胺溶液。聚苯胺-THF溶液可以与含有约0.005mol以上的萘钠的无水THF溶液合并。合并的混合物聚苯胺-萘钠-THF溶液可以超声处理约20分钟以帮助混合。经超声处理的聚苯胺-萘钠-THF溶液可以通过在约30℃和无水、大气压力下在第一电极102(例如，金属箔)上旋涂而形成薄层。可以将薄层在约150℃烘烤1分钟以蒸发掉THF从而制得萘钠掺杂的聚苯胺作为第一导电聚合物104的薄膜。另外，可以制备作为第二导电聚合物106的聚对苯撑乙烯撑的溶液，通过在约30℃和无水、大气压力下在第二电极108(例如，金属箔)上旋涂而形成薄层，烘烤以蒸发掉THF从而制得薄膜状的第二导电聚合物106。第一导电聚合物104和第二导电聚合物106可以在第一电极102和第二电极108处制备为薄膜。接着，可以如图1A所示使第一电极和第一导电聚合物102/104接触第二电极和第二聚合物106/108。可以添加电解质成分，例如，聚环氧乙烷和高氯酸钠，并使其渗入导电聚合物层。结果可为如图1A所示形成的示例性电化学池100A。

实施例2：具有非共价连接的多环芳香烃的示例性电化学池100B的制备

可以如前述实施例的程序中所述在第一电极102和第二电极108处制备作为薄膜的第一导电聚合物104和第二导电聚合物106。接着，可以如图1B所示使第一电极和第一导电聚合物102/104以及第二电极和第二聚合物106/108接触离聚物膜110B的任一侧。结果可为如图1B所示形成的示例性电化学池100B。可以添加另外的电解质成分，例如，聚环氧乙烷和高氯酸钠，并使其渗入导电聚合物层。

实施例3：具有共价连接的多环芳香烃的示例性电化学池100A的制备

在前述实施例中，多环芳香烃自由基阴离子105可以与第一导电聚合物104、即聚苯胺处于非共价接触。在本实施例中，萘可以首先共价连接到聚苯胺的氮上。可以通过按约100毫升无水THF中约0.005mol苯胺重复单元的浓度溶解在无水四氢呋喃(THF)中来形成聚苯胺溶液。聚苯胺-THF溶液可以与含有约0.005mol的溴萘的无水THF溶液合并，并超声处理约20分钟以帮助混合。然后可以对所得N-萘基聚苯胺的THF溶液在约0.005摩尔钠金属上进行搅拌和超声处理，直至钠金属溶解，形成N-萘基的自由基阴离子。可以通过在约30℃和无水、大气压力下在第一电极102(例如，金属箔)上旋涂而形成薄层。可以将薄层在约150℃烘烤约1分钟以蒸发掉THF从而制得N-萘钠掺杂的聚苯胺作为第一导电聚合物104的薄膜。另外，可以制备作为第二导电聚合物106的聚对苯撑乙烯撑的溶液，通过在约30℃和无水、大气压力下在第二电极108(例如，金属箔)上旋涂而形成薄层，烘烤以蒸发掉THF从而制得作为薄膜的第二导电聚合物106。第一导电聚合物104和第二导电聚合物106可以在第一电极102和第二电极108处制备为薄膜。接着，可以如图1A所示使第一电极和第一导电聚合物102/104接触第二电极和第二聚合物106/108。可以添加电解质成分，例如，聚环氧乙烷和高氯酸钠，并使其渗入导电聚合物层。本示例性程序可以制得如图1A所示的电化学池100A，其中多环芳香烃自由基阴离子105可以共价连接到第一聚合物104。

实施例4：具有共价连接的多环芳香烃的示例性电化学池100B的制备

可以如前述实施例的程序中所述在第一电极102和第二电极108处制备作为薄膜的第一导电聚合物104和第二导电聚合物106。接着，可以如图1B所示使第一电极和第一导电聚合物102/104以及第二电极和第二聚合物106/108接触离聚物膜110B的任一侧。结果可为如图1B所示形成的示例性电化学池100B。可以添加另外的电解质成分，例如，聚环氧乙烷和高氯酸钠，并使其渗入导电聚合物层。

实施例5：具有非共价连接的多环芳香烃的示例性电池200A的制备

可以在实施例1中如上所述构建两个示例性电化学池100A。可以将两个示例性电化学池如图2A所示串联连接，产生示例性电池200A。由于电化学池可以如实施例1中构建，所以多环芳香烃(此处为萘或萘钠)可以与第一导电聚合物(此处为聚苯胺)处于非共价接触。

实施例6：具有共价连接的多环芳香烃的示例性电池200B的制备

可以在实施例4中如上所述构建两个示例性电化学池100B。可以将两个示例性电化学池如图2A所示串联连接，产生示例性电池200B。由于电化学池可以如实施例4中构建，所以多环芳香烃(此处为萘或萘钠)可以为共价连接到第一导电聚合物(此处为聚苯胺)的基团。

实施例7～13：以下是制造可以共价地取代有多环芳香烃的示例性第一导电聚合物104的示例性方法的若干说明。还包括使聚合物反应以将多环芳香烃还原成多环芳香烃自由基阴离子105并将相应金属氧化成金属阳离子107的步骤，全部根据此处讨论的至少一部分实施方式设置。

实施例7：具有共价的多环芳香烃取代基的区域无规聚呋喃导电聚合物的合成

参见图4D中的反应式420。可以制备含有约0.01摩尔1-溴萘和约0.01摩尔呋喃-3-硼酸频那醇酯的100毫升THF无水溶液。可以添加约0.01摩尔碳酸钾和约0.0003摩尔四(三苯基膦)钯催化剂，可以将所得混合物在惰性气氛下搅拌回流约12小时。然后可将混合物冷却，用稀柠檬酸水溶液洗涤，除去溶剂。可将所得固体3-萘-1-基-呋喃溶于约25毫升的干燥乙腈(其中以高氯酸四丁基铵电解质计可为约0.1M)。可以加入适宜的电极并可以运行循环伏安法来在约1～2伏的范围内确定适合的电聚合电位。然后可以对溶液施加所确定的电位，直至经过约0.01摩尔的电荷。可以将所得聚合物膜从阳极取出并直接使用。作为另外的选择，该膜可以在索氏提取装置(Soxhlet apparatus)中用回流THF提取。该THF溶液含有区域无规地取代有1-萘基的聚呋喃，可以用于旋涂、浸涂等。区域无规地取代有1-萘基的聚呋喃溶液还可以与约0.01摩尔金属钠一起搅拌并超声处理，直至钠至少部分溶解。结果可以包含区域无规地取代有1-萘基的聚呋喃的聚自由基阴离子。

实施例8：具有共价的多环芳香烃取代基的区域无规聚噻吩导电聚合物的合成

参见图4D中的反应式422。可以制备含有约0.01摩尔2-溴萘和约0.01摩尔噻吩-3-硼酸频那醇酯的100毫升THF无水溶液。可以添加约0.01摩尔碳酸钾和约0.0003摩尔四(三苯基膦)钯催化剂，可以将所得混合物在惰性气氛下搅拌回流约12小时。然后可将混合物冷却，用稀柠檬酸水溶液洗涤，除去溶剂。可将所得固体3-萘-2-基-噻吩溶于约25毫升的干燥乙腈(其中以高氯酸四丁基铵电解质计可为约0.1M)。可以加入适宜的电极并可以运行循环伏安法来在约1～2伏的范围内确定适合的电聚合电位。然后可以对溶液施加所确定的电位，直至经过约0.01摩尔的电荷。可以将所得聚合物膜从阳极取出并直接使用。作为另外的选择，该膜可以在索氏提取装置中用回流THF提取。该THF溶液含有区域无规地取代有2-萘基的聚噻吩，可以用于旋涂、浸涂等。含有区域无规地取代有2-萘基的聚噻吩的THF溶液还可以与约0.01摩尔金属钠一起搅拌并超声处理，直至钠至少部分溶解。结果可以包含区域无规地取代有2-萘基的聚噻吩的聚自由基阴离子。

实施例9：具有C键合共价的多环芳香烃取代基的区域无规聚吡咯导电聚合物的合成

参见图4D中的反应式424。可以制备含有约0.01摩尔1-溴蒽和0.01摩尔1-(三异丙基甲硅烷基)-1H-吡咯-3-硼酸的100毫升THF无水溶液。可以添加约0.01摩尔碳酸钾和约0.0003摩尔四(三苯基膦)钯催化剂，可以将所得混合物在惰性气氛下搅拌回流约12小时。然后可将混合物冷却，用稀柠檬酸水溶液洗涤，除去溶剂。可将所得固体N-三异丙基甲硅烷基-3-蒽-1-基-吡咯溶于无水THF，在冰浴中冷却，并可添加约0.015摩尔BF3-醚合物(etherate)。可以搅拌混合物并使其升至室温，可以通过气相色谱质谱监控N-三异丙基甲硅烷基-3-蒽-1-基-吡咯向3-蒽-1-基-吡咯的转化。当反应完成时，可以将混合物用水或碱性缓冲液洗涤，可以分离有机层、干燥、真空蒸发掉溶剂。可将所得固体3-蒽-1-基-吡咯溶于约25毫升的干燥乙腈(其中以高氯酸四丁基铵电解质计可为约0.1M)。可以加入适宜的电极并可以运行循环伏安来在约1～2伏的范围内确定适合的电聚合电位。然后可以对溶液施加确定的电位，直至经过约0.01摩尔电荷。可以将所得聚合物膜从阳极取出并直接使用。作为另外的选择，该膜可以在索氏提取装置中用回流THF提取。该THF溶液含有区域无规地C取代有1-蒽基的聚吡咯，可以用于旋涂、浸涂等。含有区域无规地C取代有1-蒽基的聚吡咯的THF溶液还可以与约0.01摩尔金属钠一起搅拌并超声处理，直至钠至少部分溶解。结果可以包含区域无规地取代有1-蒽基的聚吡咯的聚自由基阴离子。

实施例10：具有共价的多环芳香烃取代基的区域规则聚噻吩导电聚合物的合成

参见图4D中的反应式428。可将在实施例8中如上所述制备的约0.01摩尔的3-萘-2-基-噻吩在约100毫升无水THF中与约0.022摩尔N-溴代琥珀酰亚胺一起搅拌。可将混合物用紫外发光石英管灯照射，可以通过气相色谱质谱监控3-萘-2-基-噻吩向3-萘-2-基-2,5-二溴噻吩的转化。当反应完成时，可以将混合物用水或碱性缓冲液洗涤，可以分离有机层、干燥、真空蒸发掉溶剂。在下一步骤中，可将约0.01摩尔3-萘-2-基-2,5-二溴噻吩溶于约100毫升无水THF，在冰浴中冷却，可以添加过量的活化“Rieke”锌粉末，搅拌并使其升至室温。所得有机金属异构体的混合物可以不经进一步分离而与催化剂量(即约0.0002摩尔)的1,2-二(二苯基膦)乙烷氯化镍(II)合并。可以将混合物加热回流并使其反应12小时。然后可以将混合物冷却，用稀柠檬酸水溶液洗涤，将有机层干燥，除去溶剂而剩下残余物。可以将残余物在索氏提取装置中用回流THF提取。该THF溶液含有聚(3-萘-2-基噻吩)，可以用于旋涂、浸涂等。含有聚(3-萘-2-基噻吩)的THF溶液也可以与约0.01摩尔金属钠一起搅拌并超声处理，直至钠至少部分溶解。结果可以包含聚(3-萘-2-基噻吩)的聚自由基阴离子。

实施例11：由具有N键合的多环芳香烃取代基的单体合成聚吡咯导电聚合物

参见图4E中的反应式430。可以将约0.01摩尔吡咯、0.011摩尔2-溴蒽和约0.001摩尔1,8-二(二甲基氨基)萘溶于约100毫升THF，并加热回流。可以通过气相色谱质谱监控吡咯向N-蒽-2-基-吡咯的转化。当反应完成时，可将混合物用pH7水性缓冲液洗涤，可以分离有机层并干燥。可以将固体残余物用硅胶柱纯化从而得到N-蒽-2-基-吡咯。经纯化的N-蒽-2-基-吡咯可以溶于约25毫升干燥乙腈(其中以高氯酸四丁基铵电解质计可为约0.1M)。可以加入适宜的电极并可以运行循环伏安法来在约1～2伏的范围内确定适合的电聚合电位。然后可以对溶液施加所确定的电位，直至经过约0.01摩尔的电荷。可以将所得聚合物膜从阳极取出并直接使用。作为另外的选择，该膜可以在索氏提取装置中用回流THF提取。该THF溶液含有聚((N-蒽-2-基)-吡咯)，可以用于旋涂、浸涂等。含有聚((N-蒽-2-基)-吡咯)的THF溶液还可以与约0.01摩尔金属钠一起搅拌并超声处理，直至钠至少部分溶解。结果可以包含聚((N-蒽-2-基)-吡咯)的聚自由基阴离子。

实施例12：通过芳基化聚苯胺合成具有N键合的多环芳香烃取代基的聚苯胺导电聚合物

参见图4E中的反应式432。可以通过按约50毫升无水THF中约0.005mol苯胺重复单元的浓度溶解在无水四氢呋喃(THF)中来形成聚苯胺溶液。聚苯胺-THF溶液可以与含有约0.005mol的9-溴蒽的约50毫升无水THF溶液合并，并超声处理约20分钟以帮助反应。该THF溶液含有聚((N-蒽-9-基)-苯胺)，其可以用于旋涂、浸涂等。含有聚((N-蒽-9-基)-苯胺)的THF溶液还可以与约0.01摩尔金属钠一起搅拌并超声处理，直至钠至少部分溶解。结果可以包含聚((N-蒽-9-基)-苯胺)的聚自由基阴离子。

实施例13：具有共价多环芳香烃取代基的区域规则聚噻吩乙烯撑的合成

参见图4E中的反应式434。可在约10毫升无水THF制备0.01摩尔的3-萘-2-基-2,5-二溴噻吩(如实施例10所述制得)的溶液，并在惰性气氛下使用干冰/丙酮浴冷却。可以加入处于己烷中的约0.021摩尔正丁基锂，并可将混合物搅拌约30分钟。接着，可以添加约0.021摩尔的1-甲酰基哌啶，可用约12小时对混合物进行搅拌并使其升至室温。反应混合物可以用氯化铵水溶液洗涤，可将有机层干燥并蒸发而形成残余物。残余物可以用硅胶色谱纯化从而得到3-(萘-2-基)噻吩-2,5-二甲醛。

可以在惰性气氛下将约0.022摩尔的氢化锂铝在约50毫升无水THF中搅拌从而制得浆液，并在冰浴中冷却。可以将约0.01摩尔的3-(萘-2-基)-2,5-二甲酰基噻吩溶于约10毫升的无水THF并在搅拌下添加到该浆液中。对反应进行搅拌并使其升至室温，然后回流约2小时。可以将反应混合物冷却，小心地用约50毫升水淬灭，并用约0.1M氢氧化钠洗涤。可以将有机层干燥，并除去溶剂而留下残余物。可以将残余物用硅胶色谱纯化从而得到(3-(萘-2-基)噻吩-2,5-二基)二甲醇。

可以将约0.01摩尔的(3-(萘-2-基)噻吩-2,5-二基)二甲醇在惰性气氛下搅拌下溶于无水THF，并在冰浴中冷却。可以添加约0.024摩尔的亚硫酰氯的甲苯溶液，可对反应进行搅拌并使其升至室温。在约2小时后，可以通过添加约100毫升的半饱和碳酸钠溶液来小心地淬灭反应。可以用水洗涤反应混合物，将有机层干燥，除去溶剂而形成残余物。残余物可以用硅胶色谱纯化从而得到2,5-二(氯甲基)-3-(萘-2-基)噻吩。

可在搅拌下将约0.01摩尔的2,5-二(氯甲基)-3-(萘-2-基)噻吩溶于约10毫升乙醇。可以加入约0.031摩尔的二乙基二硫代氨基甲酸钠三水合物，反应在环境温度下搅拌2小时。反应混合物可以用***提取，将合并的醚提取物干燥并蒸发从而形成残余物。残余物可以用硅胶色谱纯化从而得到3-(萘-2-基)噻吩-2,5-二基二亚甲基N,N-二乙基二硫代氨基甲酸酯。

可以在惰性气氛下在约50毫升无水THF中制备约0.01摩尔干燥3-(萘-2-基)噻吩-2,5-二基二亚甲基N,N-二乙基二硫代氨基甲酸酯，并在干冰/丙酮浴中冷却。可以加入二异丙基酰胺锂(约0.022摩尔，作为2M的THF/正己烷溶液)，反应可以用约2小时进行搅拌并使其升至约0℃。可以缓慢加入约25毫升乙醇以淬灭反应。可以将所得混合物倒入冰水中，水层可以用稀盐酸中和。所得混合物可以用氯仿提取。合并的氯仿部分可以合并并减压蒸发从而留下残余物。可将残余物溶于THF并添加冷甲醇而沉淀。可以将沉淀的未结合的N,N-二乙基二硫代氨基甲酸酯取代聚合物(参见图4E中的反应式434)干燥并保留用于下一步骤。

可以将来自前一步骤的约1毫克的未结合的N,N-二乙基二硫代氨基甲酸酯取代的聚合物(也可参见图4E中的反应式434)溶于约50毫升的二氯苯，可以在搅拌下回流约3小时。可以将该反应混合物冷却至室温，并可以蒸发掉一定量的二氯苯直至可以形成浆液。浆液可以与己烷合并而沉淀出聚合物。可以将沉淀干燥从而得到聚((3-(萘-2-基)噻吩乙烯撑)。

可以将聚((3-(萘-2-基)噻吩乙烯撑)溶于THF或其他溶剂中，可以用于旋涂、浸涂等。聚((3-(萘-2-基)噻吩乙烯撑)溶液还可与约0.01摩尔金属钠一起搅拌并超声处理，直至钠至少部分溶解。结果可以包含聚((3-(萘-2-基)噻吩乙烯撑)的聚自由基阴离子。

图8描绘了根据本文所述的至少一些实施方式设置的可以用于控制制造示例性电化学池的图7的自动化机器700或类似制造设备的通用计算装置。在基本配置802中，计算装置800通常可以包含一个或多个处理器804和***内存806。内存总线808可以用于控制处理器804与***内存806之间的通讯。

取决于所希望的配置，处理器804可以为任何类型，包括但不限于微处理器(μP)、微控制器(μC)、数字信号处理器(DSP)或其任意组合。处理器804可以包括一级或多级缓存，如某级缓存812、处理器核心814和寄存器816。示例性处理器核心814可以包括算术逻辑单元(ALU)、浮点单元(FPU)、数字信号处理核心(DSP Core)或其组合。示例性内存控制器818也可以与处理器804一起使用，或在某些实施方式中，内存控制器815可以为处理器804的内部部件。

取决于所希望的配置，***内存806可以为任何类型，包括但不限于易失性存储器(如RAM)、非易失性存储器(如ROM、闪存等)或其任意组合。***内存806可以包括操作***820、一个或多个制造控制应用程序822和程序数据824。制造控制应用程序822可以包括控制模块826，其可设置为控制图7的自动化机器700以及如上所述的任何其他工艺、方法和功能。程序数据824可以包括用于控制自动化机器700的各方面的材料数据828等。这种所述的基本配置802在图8中由内虚线中的那些部件所示。

计算装置800可以具有其他特征或功能，以及有利于基本配置802与任何所需装置和接口之间的通讯的其他接口。例如，总线/接口控制器830可以用于促进基本配置802与一个或多个数据存储装置832之间经由存储接口总线834进行的通讯。数据存储装置832可以是可移动存储装置836、不可移动存储装置838或其组合。可移动存储和不可移动存储装置的实例可以包括例如如软盘驱动器和硬盘驱动器(HDD)等磁盘装置、如压缩光盘(CD)驱动器或数字通用光盘(DVD)驱动器等光盘驱动器，固态驱动器(SSD)和磁带驱动器。示例性计算机存储介质可以包括在任何信息存储用方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质，如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。

计算机存储介质的实例可为***内存806、可移动存储装置836和不可移动存储装置838。计算机存储介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他内存技术、CD-ROM、数字通用光盘(DVD)或其他光存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁性存储装置或可以用于存储所需信息并可以由计算装置800存取的任何其他介质。任何这样的计算机存储介质均可以为计算装置800的一部分。

计算装置800还可以包括用于通过总线/接口控制器830促进各种接口装置(例如，输出装置842、外部接口844和通讯装置866到基本配置802的通讯的接口总线840。示例性输出装置842包括图像处理单元848和声音处理单元850，其可以配置为经由一个或多个A/V端口825与各种外部装置（如显示器或扬声器）通讯。示例性外部接口544包括串行接口控制器854或并行接口控制器856，其可以配置为经由一个或多个I/O端口858与如输入装置(例如，键盘、鼠标、笔、语音输入装置、触摸输入装置等)或其他外部装置(例如，打印机、扫描仪等)等外部装置通讯。示例性通讯装置866可以包括网络控制器860，其可以设置为经由一个或多个通讯端口864促进在网络通讯上与一个或多个其他计算装置862的通讯。

网络通讯连接可以是通讯介质的一个实例。通讯介质可以通常体现为调制数据信号中的计算机可读指令、数据结构或其他数据，如载波或其他传输机制，可以包括任何信息传递介质。“调制数据信号”可以是有一个或多个其特征以编码信号中的信息的方式设置或改变的信号。例如，但不限于此，通讯介质可以包括如有线网络或者直连连接等有线介质和如声波、射频(RF)、微波、红外(IR)和其他无线介质等无线介质。此处使用的术语计算机可读介质可以包括存储介质和通讯介质。

计算装置800可以作为物理服务器、虚拟服务器、计算云或包括任何上述功能的混合装置的一部分来实施。计算装置800还可以作为包括膝上型计算机或非膝上型计算机配置在内的个人计算机实施。另外，计算装置800可以作为网络***或通用或专用服务器的一部分实施。

包括计算装置800的网络***的网络可以包括服务器、客户端、交换机、路由、调制解调器、网络服务提供商和任何适合的通讯介质(例如，有线或无线通讯)的拓扑结构。根据实施方式的***可以具有静态或动态网络拓扑结构。该网络可以包括如企业网络(例如，LAN、WAN或WLAN)等安全网络、如无线开放网络(例如，IEEE802.11无线网络)等不安全网络或万维网(例如，因特网)。网络还可以包括多个可以适配为一起工作的不同网络。这样的网络可以进行配置以提供此处所述的节点之间的通讯。例如，但不限于此，这些网络可以包括无线介质，如声波、RF、红外和其他无线介质。另外，网络可以为同一网络或另外的网络的一部分。

图9描绘了根据本文所述的至少一些实施方式设置的可以用于控制制造示例性电化学池的图7的自动化机器或类似制造设备的示例性计算机程序产品的框图。在一些实例中，如图9所示，计算机程序产品900可以包括信号承载介质902，信号承载介质902还可以包括机器可读指令904，其在由例如处理器执行时可以提供上文对于图6～图8所述的功能。例如，参见处理器790，图9所示的一个或多个任务可以由介质902响应于传送至处理器790的指令904而承担，从而执行与制造本文所述的示例性电化学池有关的动作。那些指令中的一部分可以包括例如用于由第一和第二导电聚合物（其中第一导电聚合物可以包含或接触多环芳香烃）形成第一和第二电极的一个或多个指令。还可以包括用于使金属接触多环芳香烃的一个或多个指令。还可以包括用于使电解质接触第一和第二导电聚合物、第一和第二电极、多环芳香烃和/或多环芳香烃自由基阴离子以及金属和/或金属阳离子的一个或多个指令。还可以包括用于将多环芳香烃还原成多环芳香烃自由基阴离子和/或将金属氧化成金属阳离子的一个或多个指令。

在某些实施中，图9所示的信号承载介质902可以涵盖计算机可读介质906，例如但不限于硬盘驱动器、压缩光盘(CD)、数字通讯光盘(DVD)、数字磁带、存储器等。在某些实施中，信号承载介质902可以涵盖可记录介质908，例如但不限于存储器、读/写(R/W)CD、R/WDVD等。在某些实施中，信号承载介质902可以涵盖通讯介质910，例如但不限于数字和/或模拟通讯介质(例如，光纤、波导、有线通讯连接、无线通讯连接等)。例如，计算机程序产品900可以由RF信号承载介质902传送至处理器904，其中信号承载介质902可以由无线通讯介质910(例如，符合IEEE802.11标准的无线通讯介质)传送到处理器904。尽管实施方式将以结合个人计算机上的操作***上运行的应用程序执行的程序模块的广义语境描述，但本领域技术人员将会认识到这些方面也可以结合其他程序模块实施。

通常，程序模块包括执行特定任务或实施特定抽象数据类型的例程、程序、组件、数据结构和其他类型结构。而且，本领域技术人员将认识到，实施方式可以以其他计算机***配置（包括手持装置、多处理器***、微处理器类或可编程消费电子设备、迷你计算机、大型计算机和相当的计算装置）实施。实施方式也可以在其中任务可以由通过通讯网络连接的远程处理装置执行的分布式计算环境中实施。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地或远程存储装置中。

实施方式可以作为计算机执行过程(方法)、计算***或作为制造商的物品（如计算机程序产品或计算机可读介质）实施。计算机程序产品可以计算机***可读并且编码包括使计算机或计算***执行示例性过程的指令的计算机存储介质。计算机可读存储介质可以例如经由易失性计算机存储器、非易失性存储器、硬盘驱动器、闪存盘、软盘或压缩光盘和相当的介质中的一种或多种实施。

整个本说明书中，术语“平台”可以是用于提供配置环境的软件和硬件组件的组合，其可以有利于将软件/硬件产品和服务配置用于各种目的。平台的实例包括但不限于在多个服务器上执行的主机服务、在单个计算装置上执行的应用程序和相当的***。术语“服务器”一般指通常在网络环境中执行一个或多个软件程序的计算装置。不过，服务器也可以作为被视作网络上的服务器的在一个或多个计算装置上执行的虚拟服务器（软件程序）实施。关于这些技术的更多细节和示例性操作在下文提供。

在各种实例中，示例性电化学池可以包括下述中的一种或多种。电化学池可以包含第一电极，其可以包含第一导电聚合物。电化学池还可以包含适合于接触第一导电聚合物的至少一种多环芳香烃自由基阴离子。电化学池也可以包含第二电极，其可包含第二导电聚合物。电化学池还可以包含阳离子。电化学池也可以包含适合于导电性连接第一和第二导电聚合物、多环芳香烃自由基阴离子的阳离子的电解质。

在各种实例中，电池可以包含一个或多个示例性电化学池。在各种实例中，示例性电池中的各示例性电化学池可以包括下述中的一种或多种。例如，电池可以包含第一电极，其可以包含第一导电聚合物。电池也可以包含接触第一导电聚合物的至少一种多环芳香烃自由基阴离子。电池还可以包含第二电极，其可以包含第二导电聚合物。电池也可以包含阳离子。电池还可以包含导电性连接第一和第二导电聚合物、多环芳香烃自由基阴离子和阳离子的电解质。

在各种实例中，至少两个示例性电化学池(例如，示例性电池中的电化学池)可以以并联方式电连接。在各种实例中，至少两个示例性电化学池(例如，示例性电池中的电化学池)可以以串联方式电连接。

在示例性电化学池的各种实例中，阳离子可以是碱金属阳离子、碱土金属阳离子或其混合物。在一些实例中，阳离子可以是Na+。

在示例性电化学池的各种实例中，第一导电聚合物可以是均聚物、嵌段共聚物、无规共聚物或接枝共聚物。在一些实例中，第一导电聚合物可以包括聚乙炔、聚芳撑、聚杂芳撑、聚乙烯基芳撑、聚乙烯基杂芳撑、聚芳撑乙烯撑、聚杂芳撑乙烯撑、聚芳撑乙炔撑、聚杂芳撑乙炔撑或其组合。在一些实例中，第一导电聚合物可以取代有多环芳香烃自由基阴离子。在一些实例中，第一导电聚合物可以包括：聚乙炔、聚(苯撑乙烯撑)、聚芴、聚芘、聚薁、聚萘、聚吡咯、聚吲哚、聚氮杂卓、聚苯胺、聚吡啶、聚噻吩、聚(噻吩乙烯撑)、聚苯硫醚或其组合。在一些实例中，第一导电聚合物可以包含具有下式的重复单元： 或其组合，其中-R^·-表示多环芳香烃自由基阴离子。

在示例性电化学池的各种实例中，多环芳香烃自由基阴离子可以包括萘自由基阴离子、蒽自由基阴离子或其组合。在各种实例中，其中第二导电聚合物可以是聚咔唑，阳离子可以是Na⁺，多环芳香烃自由基阴离子可以是萘自由基阴离子或蒽自由基阴离子。

在示例性电化学池的各种实例中，第二导电聚合物可以包括聚乙炔、聚芳撑、聚芳撑乙烯撑、聚芳撑乙炔撑或其组合。在一些实例中，第二导电聚合物可以包括聚对苯撑、聚对苯撑乙烯撑、聚对苯撑乙炔撑、聚乙炔或其组合。

在示例性电化学池的各种实例中，多环芳香烃自由基阴离子可以包括萘、苊、苊烯、醋菲烯、苯并苊、蒽、菲、芴、联苯、荧蒽、三联苯、并四苯、苝、四邻亚苯、苯并蒽、苉、戊芬、苯并[a]芘、苯并[e]芘、苯并[ghi]苝、蒄或玉红省或其衍生物的自由基阴离子。

在示例性电化学池的各种实例中，电解质可以包括聚氧化烷撑、聚氧化烷撑醇、烷基醚、环烷基醚、烷撑碳酸酯、环烷撑碳酸酯、酮、环酮、内酯或其组合。在一些实例中，电解质可以包括选自由氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、羧酸根、三氟甲磺酸根、双三氟甲磺酰亚胺根、氟硫酸根、六氟磷酸根、高氯酸根、四氟硼酸根、对甲苯磺酸根和硝酸根组成的组中的一种或多种阴离子。

在示例性电化学池的各种实例中，电解质可以包括将第一导电聚合物与第二导电聚合物隔离的离聚物的盐。在一些实例中，离聚物可以包括聚四氟乙烯:全氟磺酸共聚物。

在示例性电化学池的各种实例中，多环芳香烃自由基阴离子可以与第一导电聚合物处于非共价接触。

在各种实例中，示例性制造电化学池的方法可以包括一个或多个以下步骤。例如，该方法可以包括由第一导电聚合物形成第一电极。该方法也可以包括使第一导电聚合物接触多环芳香烃。该方法也可以包括由第二导电聚合物形成第二电极。该方法还可以包括使多环芳香烃与金属接触。该方法也可以包括将电解质导电性连接到第一和第二导电聚合物、多环芳香烃和金属。该方法还可以包括将多环芳香烃还原形成多环芳香烃自由基阴离子和将金属氧化形成金属阳离子。

在各种实例中，该示例性方法可以包括使多环芳香烃与金属化学反应从而形成多环芳香烃自由基阴离子和金属阳离子。

在各种实例中，该示例性方法可以包括横跨第一电极和第二电极施加电流以使多环芳香烃与金属化学反应，从而形成多环芳香烃自由基阴离子和金属阳离子。

在各种实例中，该示例性方法可以包括通过在第一金属箔处形成第一导电聚合物的层而形成第一电极。

在各种实例中，该方法可以包括通过在第二金属箔处形成第二导电聚合物的层而形成第二电极。

在各种实例中，该示例性方法可以包括利用离聚物将第一导电聚合物与第二导电聚合物隔离，其中，电解质可以包含离聚物的盐。

在该示例性方法的各种实例中，阳离子可以是碱金属阳离子、碱土金属阳离子、或其混合物。在一些实例中，阳离子可以是Na⁺。

在该示例性方法的各种实例中，第一导电聚合物可以是均聚物、嵌段共聚物、无规共聚物或接枝共聚物。在一些实例中，第一导电聚合物可以包括聚乙炔、聚芳撑、聚杂芳撑、聚乙烯基芳撑、聚乙烯基杂芳撑、聚芳撑乙烯撑、聚杂芳撑乙烯撑、聚芳撑乙炔撑、聚杂芳撑乙炔撑或其组合。在一些实例中，第一导电聚合物可以取代有多环芳香烃自由基阴离子。在一些实例中，第一导电聚合物可以包括：聚乙炔、聚(苯撑乙烯撑)、聚芴、聚芘、聚薁、聚萘、聚吡咯、聚吲哚、聚氮杂卓、聚苯胺、聚吡啶、聚噻吩、聚(噻吩乙烯撑)、聚苯硫醚或其组合。在一些实例中，第一导电聚合物可以包括具有下式的重复单元： 或其组合，其中-R^·-表示多环芳香烃自由基阴离子。

在该示例性方法的各种实例中，多环芳香烃自由基阴离子可以包括萘自由基阴离子、蒽自由基阴离子或其组合。在各种实例中，其中第二导电聚合物可以为聚咔唑，阳离子可以为Na⁺，多环芳香烃自由基阴离子可以为萘自由基阴离子或蒽自由基阴离子。

在该示例性方法的各种实例中，第二导电聚合物可以包括聚乙炔、聚芳撑、聚芳撑乙烯撑、聚芳撑乙炔撑或其组合。在一些实例中，第二导电聚合物可以包括聚对苯撑、聚对苯撑乙烯撑、聚对苯撑乙炔撑、聚乙炔或其组合。

在该示例性方法的各种实例中，多环芳香烃自由基阴离子可以包括萘、苊、苊烯、醋菲烯、苯并苊、蒽、菲、芴、联苯、荧蒽、三联苯、并四苯、苝、四邻亚苯、苯并蒽、苉、戊芬、苯并[a]芘、苯并[e]芘、苯并[ghi]苝、蒄或玉红省或其衍生物的自由基阴离子。

在该示例性方法的各种实例中，电解质可以包括聚氧化烷撑、聚氧化烷撑醇、烷基醚、环烷基醚、烷撑碳酸酯、环烷撑碳酸酯、酮、环酮、内酯或其组合。在一些实例中，电解质可以包括选自由氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、羧酸根、三氟甲磺酸根、双三氟甲磺酰亚胺根、氟硫酸根、六氟磷酸根、高氯酸根、四氟硼酸根、对甲苯磺酸根和硝酸根组成的组中的一种或多种阴离子。

在该示例性方法的各种实例中，电解质可以包括将第一导电聚合物与第二导电聚合物隔离的离聚物的盐。在一些实例中，离聚物可以包括聚四氟乙烯：全氟磺酸共聚物。

在该示例性方法的各种实例中，多环芳香烃自由基阴离子可以与第一导电聚合物处于非共价接触。

在各种实例中，计算机可读存储介质可以包括为了此处所述的示例性方法的一个或多个步骤（例如，为了制造电化学池）而存储于其上的一个或多个指令。这些指令可以包括例如由第一导电聚合物形成第一电极，第一导电聚合物包含多环芳香烃。指令也可以包括由第二导电聚合物形成第二电极。指令还可以包括使多环芳香烃与金属接触。指令也可以包括将电解质导电性连接到第一和第二导电聚合物、多环芳香烃和金属。指令还可以包括将多环芳香烃还原形成多环芳香烃自由基阴离子。指令也可以包括将金属氧化形成金属阳离子。

在各种实例中，计算机可读存储介质可以包括为了使第一电化学池电连接到第二电化学池而存储于其上的指令，其中第一和第二电化学池可以以并联方式连接或以串联方式连接。

本文使用的术语“一个”和“一种”指的是“一个(种)或多个(种)”，除非明确规定了单数。例如，对“一种碱”的指代可以包括两种以上碱的混合物以及一种碱。

本文使用的“约”将被本领域技术人员所理解，并取决于其所使用的语境而在一定程度上变化。如果即使给定其所使用的上下文而该术语的使用对于本领域技术人员也是不清楚的，那么“约”就是指至多为该特定术语正负10%。

本文使用的术语"可选的"和"可选地"意味着随后说明的状况可以出现或者可以不出现，并且该说明包含状况出现的情况以及不出现的情况。

本文中使用的“取代”涉及下文定义的有机基团（例如烷基），在所述有机基团中，其中所含的与氢原子结合的一个或多个键被与非氢原子或非碳原子结合的键替代。经取代的基团还包括这样的基团：其中，与碳原子或氢原子结合的一个或多个键被与杂原子结合的一个或多个键（包括双键或三键）替代。因此，除非另有规定，经取代的基团将取代有一个或多个取代基。在一些实施方式中，经取代的基团可以取代有1、2、3、4、5或6个取代基。取代基的实例包括：卤素(即，F、Cl、Br和I)；羟基；烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基、芳烷氧基、杂环氧基和杂环基烷氧基；羰基（氧代）；羧基；酯基；醚基；氨基甲酸酯基；羟氨基；烷氧基氨基；芳烷氧基氨基；巯基；硫化物；亚砜基；砜基；磺酰基；磺酰氨基；氨基；N-氧化物；肼基；酰肼基；腙基；叠氮基；酰氨基；脲基；脒基；胍氨基；烯氨基；酰亚氨基；异氰酸酯基；异硫氰酸酯基；氰酸酯基；硫氰酸酯基；亚氨基；硝基；腈(即CN)等。

经取代的环状基团，如经取代的环烷基、芳基、杂环基和杂芳基，还包括环和环体系，其中结合到氢原子的键可以由结合到碳原子的键替代。经取代的环烷基、芳基、杂环基和杂芳基还可以取代有经取代的或未经取代的下述烷基、烯基和炔基。

烷基包括直链烷基和支链烷基，具有1～12个碳原子，通常为1～10个碳，或者在一些实施方式中，具有1～8个、1～6个或1～4个碳原子。直链烷基的示例包括如甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基等基团。支链烷基的示例包括但不局限于：异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、新戊基、异戊基、2,2-二甲基丙基。代表性的经取代的烷基可以一次或多次取代有如上面列出的那些等的取代基，包括但不限于卤代烷基(例如，三氟甲基)、羟烷基、硫烷基、氨基烷基、烷基氨基烷基、二烷基氨基烷基、烷氧基烷基、羧基烷基等。

环烷基包括在环中具有3～12个碳原子的单环烷基、双环烷基或三环烷基，或者在一些实施方案中，具有3～10、3～8或3～4、5或6个碳原子。示例性的单环环烷基包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。在一些实施方案中，环烷基具有3～8个环成员，而在其他实施方案中，环碳原子的数量为3～5、3～6或3～7。双环体系和三环体系包括桥接的环烷基和稠合环，例如但不限于双环[2.1.1]己烷、金刚烷基、十氢萘基等。经取代的环烷基可以一次或多次取代有上文定义的非氢和非碳基团。然而，经取代的环烷基还包括可以取代有上文定义的直链烷基或支链烷基的环。代表性的经取代的环烷基可以是单取代的或多次取代的，例如但不限于2,2-、2,3-、2,4-、2,5-或2,6-二取代环己基，其可以取代有例如上文列出的那些等取代基。

芳基可以是不含杂原子的环状芳烃。本文的芳基包括单环体系、双环体系和三环体系。芳基包括但不限于苯基、薁基、庚烯基、联苯基、芴基、菲基、蒽基、茚基、茚满基、戊烯基和萘基。在一些实施方案中，芳基在基团的环部分含有6～14个碳，在其他实施方案中，含有6～12或甚至6～10个碳原子。在一些实施方案中，芳基可以是苯基或萘基。尽管词组“芳基”可以包括含有稠合环的基团，例如稠合的芳香族-脂肪族环体系（例如，茚满基、四氢萘基等），但“芳基”不包括具有与环成员之一键合的诸如烷基或卤素基等其他基团的芳基。而诸如甲苯基等基团可以被称为经取代的芳基。代表性的经取代的芳基可以是单取代的或多次取代的。例如，单取代的芳基包括但不限于2-、3-、4-、5-或6-取代的苯基或萘基，其可以取代有如上文列出的那些等取代基。

芳烷基可以是如上文定义的烷基，其中烷基的氢或碳键可由结合到上文定义的芳基的键所替代。在一些实施方案中，芳烷基含有7～16个碳原子、7～14个碳原子或7～10个碳原子。经取代的芳烷基可以在该基团的烷基、芳基或同时烷基和芳基部分被取代。代表性的芳烷基包括但不限于苄基和苯乙基和稠合的(环烷基芳基)烷基，例如4-茚满基乙基。代表性的经取代的芳烷基可以一次或多次取代有如上文列出的那些等取代基。

杂环基包括含有3个以上环成员的芳香族（也称为杂芳基）和非芳香族环化合物，所述环成员中的一个或多个可以是杂原子，例如，但不限于N、O和S。在一些实施方案中，杂环基含有1、2、3或4个杂原子。在一些实施方案中，杂环基包括具有3～16个环成员的单环、双环和三环，而其他此类基团具有3～6、3～10、3～12或3～14个环成员。杂环基涵盖芳香族、部分不饱和的环体系和饱和的环体系，例如，咪唑基、咪唑啉基和咪唑烷基。词组“杂环基”包括稠合环类，包括包含例如苯并***基、2,3-二氢苯并[1,4]二氧己环基和苯并[1,3]二氧戊环基等稠合芳香族和非芳香族基团的那些。该词组还包括含有杂原子的桥接多环体系，例如但不限于奎宁基。然而，该词组不包括具有与环成员之一键合的诸如烷基、氧或卤素基等其他基团的杂环基。而这些基团可以被称为“经取代的杂环基”。杂环基包括但不限于吖啶基、吖丁啶基、吡咯烷基、咪唑烷基、吡唑烷基、噻唑烷基、四氢噻吩基、四氢呋喃基、二氧戊环基、呋喃基、噻吩、吡咯基、吡咯啉基、咪唑基、咪唑啉基、吡唑基、吡唑啉基、***基、四唑基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、噻唑啉基、异噻唑基、噻二唑基、噁二唑基、哌啶基、哌嗪基、吗啉基、硫代吗啉基、四氢吡喃基、四氢硫代吡喃基、氧硫杂环已烷、二氧六环基、二噻烷基、吡喃基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、吡嗪基、三嗪基、二氢吡啶基、二氢二噻烷基、二氢二亚硫酰基、高哌嗪基、奎宁基、吲哚基、吲哚啉基、异吲哚基、氮杂吲哚基（吡咯并吡啶基）、吲唑基、吲嗪基、苯并***基、苯并咪唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并噻唑基、苯并噁二唑基、苯并噁嗪基、苯并二噻烷基、苯并呫吨基、苯并噻嗪基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、苯并噻二唑基、苯并[1,3]二氧戊环基、吡唑吡啶基、咪唑吡啶基（氮杂苯并咪唑基）、***吡啶基、异噁唑吡啶基、嘌呤基、黄嘌呤基、腺嘌呤基、鸟嘌呤基、喹啉基、异喹啉基、喹嗪基、喹噁啉基、喹唑啉基、噌啉基、酞嗪基、萘啶基、蝶啶基、硫萘基、二氢苯并噻嗪基、二氢苯并呋喃基、二氢吲哚基，二氢苯并二氧己环基、四氢吲哚基、四氢吲唑基、四氢苯并咪唑基、四氢吡咯并吡啶基、四氢吡唑并吡啶基、四氢咪唑并吡啶基、四氢***并吡啶基和四氢喹啉基。代表性的经取代的杂环基可以是单取代的或多次取代的，例如但不限于，可以2-、3-、4-、5-或6-取代有如上文列出的那些等各种取代基的吡啶基或吗啉基。

杂芳基可以是含有5个以上环成员的芳香环化合物，其中的一个或多个环成员可以是杂原子，例如但不限于N、O和S。杂芳基包括但不限于下述基团，如吡咯基、吡唑基、***基、四唑基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、噻吩基、苯并噻吩基、呋喃基、苯并呋喃基、吲哚基、氮杂吲哚基（吡咯吡啶基）、吲唑基、苯并咪唑基、咪唑并吡啶基（氮杂苯并咪唑基）、吡唑并吡啶基、***并吡啶基、苯并***基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、苯并噻二唑基、咪唑并吡啶基、异噁唑并吡啶基、硫代萘基、嘌呤基、黄嘌呤基、腺嘌呤基、鸟嘌呤基、喹啉基、异喹啉基、四氢喹啉基、喹噁啉基和喹唑啉基。杂芳基包括所有环都是芳香环的稠合环化合物，例如吲哚基，并且也包括只有一个环是芳香环的稠合环化合物，例如2,3-二氢吲哚基。尽管词组“杂芳基”包括稠合环化合物，但是该短语不包括具有与环成员之一键合的如烷基等其他基团的杂芳基。而具有这样的取代的杂芳基可被称为“经取代的杂芳基”。代表性的经取代的杂芳基可以一次或多次取代有如上文列出的那些等各种取代基。

杂芳烷基可以是如上文定义的烷基，其中烷基的氢或碳键由结合到上文定义的杂芳基的键所替代。经取代的杂芳烷基可以在该基团的烷基、杂芳基或同时烷基和杂芳基部分被取代。代表性的经取代的杂芳烷基可以一次或多次取代有如上文列出的那些等取代基。

此处使用的多环芳香烃(例如，对应于多环芳香烃105的那些)可以为包含两个以上芳香环的碳和氢的化合物，所述芳香环可以是稠合的。示例性多环芳香烃包括但不限于萘、蒽、菲、芘、苉、苝、并四苯、戊省、己省、庚省、辛省、壬省、癸省、苯并蒽、戊芬、己芬、庚芬、辛芬、壬芬、癸芬、四螺烯、五螺烯、六螺烯、七螺烯、八螺烯、九螺烯、十螺烯、联萘(二苯并[b,h]联苯)、三联萘、四联萘、联苯、三联苯、四邻亚苯、五联苯、六联苯、七联苯、八联苯、九联苯、十联苯、苊、苊烯、芴、非那烯、荧蒽、醋菲烯、苯并苊、苯并[b]荧蒽、苯并[j]荧蒽、苯并[k]荧蒽、七曜烯、苯并[a]芘、苯并[e]芘、苯并[ghi]苝、二苯并(a,h)蒽、蒄、玉红省、吡蒽、卵苯等。在各种实例中，多环芳香烃包括但不限于图3B所示的那些，例如，萘326、苊328、苊烯330、醋菲烯332、苯并苊334、蒽336、菲338、芴340、联苯342、荧蒽344、三联苯346、348、并四苯350、苝352、四邻亚苯354、苯并蒽356、苉358、戊芬360、苯并[a]芘362、苯并[e]芘364、苯并[ghi]苝366、蒄368和玉红省370。许多这样的多环芳香烃作为其各种取代衍生物有市售。

此处使用的多环芳香烃自由基阴离子，如多环芳香烃自由基阴离子105，可以通过相应的多环芳香烃的电化学或化学还原制备。例如萘钠，即萘自由基阴离子的钠盐，可以通过将萘的无水四氢呋喃溶液与金属钠一起搅拌制得。同样地，蒽自由基阴离子的钾盐可以通过将蒽的无水四氢呋喃溶液与金属钾一起搅拌制得。某些多环芳香烃可以以其自由基阴离子状态商购获得，如萘钠。

本技术的化合物中的此处所述的具有两个以上连接点(即，二价、三价或多价)的基团可以使用后缀“ene”来表示。二价烷基(alkyl)可以为亚烷基(alkylene)，二价芳基(aryl)可以为亚芳基(arylene)，二价杂芳基(heteroaryl)可以为亚杂芳基(heteroarylene)，以此类推。特别是，某些聚合物可以使用后缀“ene”结合描述聚合物重复单元的术语来描述。例如，图3A中的化合物310可以称为“聚对苯撑(poly-para-phenylene)”，因为重复单元苯基(phenyl)可以在位于环上彼此的对位的两个连接点连接。在另一实例中，聚合物通常可以以同样的方式指代，例如，聚芳撑(polyarylene)是在通过芳基(aryl)的两个连接点处进行连接的聚合物(例如，聚对苯撑)。其他实例包括聚杂芳撑(polyheteroarylene)(例如，图3A中的化合物302-306)、聚芳撑乙烯撑(polyarylenevinylene)(例如，图3A中的化合物312)、聚杂芳撑乙烯撑(polyheteroarylene vinylene)(例如，图3A中的化合物318)等。请注意本领域的某些常用名可能并不遵守上述形式。例如，图3A中的化合物302是聚杂芳撑(polyheteroarylene)，但通常可称为"聚吡咯(polypyrrole)"而不使用"ene"后缀。

烷氧基可以是下述羟基(-OH)，其中与氢原子的键可以由结合到上文定义的经取代的或未取代的烷基的碳原子的键所替代。直链烷氧基的实例包括但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基等。支链烷氧基的实例包括但不限于异丙氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、异戊氧基、异己氧基等。环烷氧基的实例包括但不限于环丙氧基、环丁氧基、环戊氧基、环己氧基等。代表性的经取代的烷氧基可以一次或多次取代有如上文列出的那些等取代基。

此处使用的术语“胺”(或“氨基”)指的是NR₅R₆基团，其中R₅和R₆可以独立地为氢或经取代的或未取代的此处定义的烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环烷基或杂环基。在一些实施方案中，氨基可以是烷基氨基、二烷基氨基、芳基氨基或烷基芳基氨基。在其他实施方案中，氨基可以是NH₂、甲氨基、二甲氨基、乙氨基、二乙氨基、丙氨基、异丙氨基、苯氨基或苯甲氨基。术语"烷基氨基"可以定义为NR₇R₈，其中R₇和R₈中的至少其一可以为烷基，而另一个可以是烷基或氢。术语"芳基氨基"可以定义为NR₉R₁₀，其中R₉和R₁₀中的至少其一可以为芳基，而另一个可以为芳基或氢。

此处使用的术语“卤素”或“卤”指的是溴、氯、氟或碘。在一些实施方式中，卤素可以为氟。在其他实施方式中，卤素可以为氯或溴。

在***各方面的硬件和软件实施之间几乎没有区别；硬件或软件的使用一般(但并非永远，在硬件和软件之间的选择可能变得显著的某些情况下)是代表成本对效益权衡的设计选择。存在可通过本文所述的方法和/或***和/或其他技术来实施的各种媒介(例如，硬件、软件和/或固件)，优选的媒介将随所述方法和/或***和/或其他技术应用的情况而变。例如，如果实施者确定速度和准确性是最重要的，实施者可以主要针对硬件和/或固件媒介进行选择；如果灵活性是最重要的，实施者可以主要针对软件实施进行选择；或者，作为另外的选择，实施者可以针对硬件、软件和/或固件的某些组合进行选择。

前述具体说明已经使用框图、流程图和/或实施例阐述了装置和/或方法的各种实施方式。只要该框图、流程图和/或实施例含有一个或多个功能和/或操作，本领域技术人员将会理解到该框图、流程图或实施例中的各功能和/或操作可以单独和/或整体地由大范围的硬件、软件、固件或几乎其任意组合实施。在一个实施方式中，本文所述的主题的多个部分可以经由特定应用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或其他集成方式实施。然后，本领域技术人员将认识到本文披露的实施方式的某些方面全部或部分可以等效地在集成电路中作为运行在一个或多个计算机上的一个或多个计算机程序(例如，作为运行在一个或多个计算机***上的一个或多个程序)、作为运行在一个或多个处理器上的一个或多个程序(例如，作为运行在一个或多个微处理器上的一个或多个程序)、作为固件或作为其几乎任何组合实施，并且针对该软件或固件设计电路和/或编写代码正是在本领域技术人员根据本公开内容的技能之内。

本公开内容不受本申请中记载的具体实施方式的限制，其意在作为各方面的说明。在不脱离其实质和范围的情况下，可以进行很多改动和变化，这对于本领域技术人员是显而易见的。本公开范围内除本文所列之外的功能上等同的方法和装置对于阅读了上述描述的本领域技术人员是显而易见的。这些改动和变化应包括在所附权利要求书的范围内。本公开仅受所附权利要求书的内容以及这些权利要求被赋予的等同物的全部范围的限制。应当理解，本公开不局限于具体方法、***或组件，其必然是能够变化的。还应当理解，本文所用的术语仅用于描述具体实施方案，而并非意图进行限制。

另外，本领域技术人员将会认识到，本文所述的主题的机理能够作为各种形式的程序产品分销，并且本文所述的主题的示例性实施方式无关用于实际执行该分销的信号承载介质的具体类型而均适用。信号承载介质的实例包括但不限于下述：可记录类型介质，如软盘、硬盘驱动器、压缩光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)、数字磁带、计算机存储器等；以及传输类型介质，如数字和/或模拟通讯介质(例如，光纤、波导、有线通讯连接、无线通讯连接等)。

本领域技术人员将认识到，在本领域中常见的是以本文所述方式描述装置和/或方法，然后利用工程实践将所述的装置和/或方法集成到数据处理***中。也就是说，本文所述的装置和/或方法的至少一部分可以经由合理量的实验集成到数据处理***中。本领域技术人员将认识到，通常的数据处理***一般包括***单元壳体、视频显示装置、如易失性和非易失性存储器等存储器、如微处理器和数字信号处理器等处理器、如操作***、驱动、图形用户接口和应用程序等计算实体、如触摸板或屏幕等一个或多个交互装置和/或包含反馈回路的控制***中的一种或多种。

典型的制造***可以利用任何适合的市售组件（如通常见于数据计算/通讯和/或网络计算/通讯***中的那些）实施。本文所述的主题有时描绘了其中包含不同的组件或与另外的其他组件连接在一起。应理解，如此描绘的架构仅仅是示例性的，事实上可以实现实现相同功能的许多其他架构。在概念意义上，实现相同功能的组件的任何布置均有效地"联系"使得实现所希望的功能。于是，此处合并以实现特定功能的任何两个组件可以被看作相互"联系"使得实现所希望的功能，无论其架构或中间组件如何。同样地，如此联系的任何两个组件还可以被视作相互"可工作地连接"或"可工作地偶联"以实现所希望的功能，并且能够如此联系的任何两个组件还可以被视作相互"能够可工作地连接"以实现所希望的功能。能够可工作地连接的具体实例包括但不限于可物理连接和/或物理交互中的组件和/或可无线交互和/或无线交互中的组件和/或逻辑交互中的和/或可逻辑交互的组件。

关于本文中的几乎任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员都可以如与语境和/或应用相称地将复数转换成单数和/或将单数转换成复数。为了清楚起见，在此可明确阐述各种单数/复数置换。

本领域技术人员应该明白，一般说来，本文中、尤其是在所附权利要求书(例如，所附权利要求书的主体）中使用的术语一般旨在作为“开放”术语(例如，术语“包括”应该理解为“包括但不限于”，术语“具有”应该理解为动名词“至少具有”，术语“包含”应该理解为“包含但不限于”等)。本领域技术人员还应该明白，如果有意表示特定数目的所引入的权利要求陈述，则在权利要求中将明确陈述这样的意图，而在缺乏这样的陈述的情况下，则不存在这样的意图。例如，为了帮助理解，如下所附权利要求书可能包含使用引入性短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求陈述。但是，即使同一个权利要求包括引入性短语“一个或多个”或“至少一个”以及如“a”或“an”（例如，“a”和/或“an”通常应该理解成“至少一个”或“一个或多个”的意思）那样的不定冠词，这样短语的使用也不应该理解为暗示着通过不定冠词“a”或“an”引入权利要求陈述将包含这样所引入的权利要求陈述的任何特定权利要求限制在只包含一个这样陈述的实施方式上；对于用于引入权利要求陈述的定冠词的使用，这同样成立。另外，即使明确陈述了特定数目的所引入的权利要求陈述，本领域技术人员也应该认识到，这样的陈述应该理解成至少具有所陈述的数目的意思(例如，在没有其他修饰词的情况下，仅陈述“两个陈述项”通常意味着至少两个陈述项，或两个以上列举项)。

而且，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的习惯用法的那些情况下，一般说来，这样的结构旨在本领域技术人员会理解该习惯用法的意义上使用(例如，“含有A、B和C的至少一个的***”将包括但不限于只含有A，只含有B，只含有C，含有A和B，含有A和C，含有B和C，和/或含有A、B和C的***等)。本领域技术人员还将明白，无论在说明书、权利要求书还是附图中，通常出现两个以上选择项目的分隔词和/或短语应该理解成设想了包括这些项目之一、这些项目的任一个或两个项目的可能性。例如，短语“A或B”通常应该理解成包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。

此外，当以马库什组的方式描述本公开的特征或方面时，本领域技术人员应当认识到，本公开还在任何个体成员或马库什组成员的亚组方面进行了描述。本领域技术人员应当理解，对于任何和所有目的，特别是在提供书面描述方面，本文公开的所有范围还涵盖任何和所有可能的子范围以及子范围的组合。任何列出的范围可以容易地被认为进行了充分说明和能够使同一范围被分解为至少相等的两份、三份、四份、五份、十份等。作为非限制性实例，本文讨论的各范围可以容易地分解为下三分之一、中三分之一和上三分之一等。本领域技术人员还应当理解，诸如“至多”、“至少”、“大于”、“少于”等所有语言包括所陈述的数值，并且是指能够如上所述随后分解成子范围的范围。最后，本领域技术人员应当理解，范围包括各个体成员。因此，例如，具有1～3个单元的组是指具有1、2或3个单元的组。同样，具有1～5个单元的组是指具有1、2、3、4或5个单元的组，以此类推。尽管本文中公开了各个方面和实施方案，其它方面和实施方案对于本领域技术人员是显而易见的。尽管本文公开了各方面和实施方式，但是其他方面和实施方式对于本领域技术人员而言也是显然的。

本文公开的各方面和实施方式仅出于说明目的，而不是意图进行限制，真实范围和实质由所附权利要求书所规定。

Claims (41)

1.一种电化学池，所述电化学池包含：

包含第一导电聚合物的第一电极；

适合于接触所述第一导电聚合物的至少一种多环芳香烃自由基阴离子；

包含第二导电聚合物的第二电极；

阳离子；和

电解质，所述电解质适合于导电性连接所述第一导电聚合物和第二导电聚合物、所述多环芳香烃自由基阴离子和所述阳离子；

其中，所述第一导电聚合物共价取代有所述多环芳香烃自由基阴离子。

2.如权利要求1所述的电化学池，其中，所述阳离子为碱金属阳离子、碱土金属阳离子或其混合物。

3.如权利要求2所述的电化学池，其中，所述阳离子为Na⁺。

4.如权利要求1所述的电化学池，其中，所述第一导电聚合物为均聚物、嵌段共聚物、无规共聚物或接枝共聚物。

5.如权利要求4所述的电化学池，其中，所述第一导电聚合物包含聚乙炔、聚芳撑、聚杂芳撑、聚乙烯基芳撑、聚乙烯基杂芳撑、聚芳撑乙烯撑、聚杂芳撑乙烯撑、聚芳撑乙炔撑、聚杂芳撑乙炔撑或其组合。

6.如权利要求1所述的电化学池，其中，所述第一导电聚合物包含：聚乙炔、聚(苯撑乙烯撑)、聚芴、聚芘、聚薁、聚萘、聚吡咯、聚吲哚、聚氮杂卓、聚苯胺、聚吡啶、聚噻吩、聚(噻吩乙烯撑)、聚苯硫醚或其组合。

7.如权利要求6所述的电化学池，其中，所述第一导电聚合物包含具有下式的重复单元：

或其组合；

其中，-R^·-表示所述多环芳香烃自由基阴离子。

8.如权利要求7所述的电化学池，其中，所述多环芳香烃自由基阴离子包括萘自由基阴离子、蒽自由基阴离子或其组合。

9.如权利要求1所述的电化学池，其中，所述第二导电聚合物为聚咔唑，所述阳离子为Na⁺，并且所述多环芳香烃自由基阴离子为萘自由基阴离子或蒽自由基阴离子。

10.如权利要求1所述的电化学池，其中，所述第二导电聚合物包括聚乙炔、聚芳撑、聚芳撑乙烯撑、聚芳撑乙炔撑或其组合。

11.如权利要求1所述的电化学池，其中，所述第二导电聚合物包括聚对苯撑、聚对苯撑乙烯撑、聚对苯撑乙炔撑、聚乙炔或其组合。

12.如权利要求1所述的电化学池，其中，所述多环芳香烃自由基阴离子包括以下物质的自由基阴离子：萘、苊、苊烯、醋菲烯、苯并苊、蒽、菲、芴、联苯、荧蒽、三联苯、、并四苯、苝、四邻亚苯、苯并蒽、苉、戊芬、苯并[a]芘、苯并[e]芘、苯并[ghi]苝、蒄和玉红省或其衍生物。

13.如权利要求1所述的电化学池，其中，所述电解质包括聚氧化烷撑、聚氧化烷撑醇、烷基醚、环烷基醚、烷撑碳酸酯、环烷撑碳酸酯、酮、内酯或其组合。

14.如权利要求13所述的电化学池，其中，所述电解质包括环酮。

15.如权利要求1所述的电化学池，其中，所述电解质包含选自由氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、羧酸根、三氟甲磺酸根、双三氟甲磺酰亚胺根、氟硫酸根、六氟磷酸根、高氯酸根、四氟硼酸根、对甲苯磺酸根和硝酸根组成的组中的一种或多种阴离子。

16.如权利要求1所述的电化学池，其中，所述电解质包含将所述第一导电聚合物与所述第二导电聚合物隔离的离聚物的盐。

17.如权利要求16所述的电化学池，其中，所述离聚物包含聚四氟乙烯-全氟磺酸共聚物。

18.一种制造电化学池的方法，所述方法包括：

由第一导电聚合物形成第一电极，所述第一导电聚合物接触多环芳香烃，其中，所述第一导电聚合物共价取代有所述多环芳香烃；

由第二导电聚合物形成第二电极；

使所述多环芳香烃与金属接触；

将电解质导电性连接到所述第一导电聚合物和第二导电聚合物、所述多环芳香烃和所述金属；和

将所述多环芳香烃还原形成多环芳香烃自由基阴离子并将所述金属氧化形成金属阳离子。

19.如权利要求18所述的方法，所述方法还包括使所述多环芳香烃与所述金属进行化学反应，从而形成所述多环芳香烃自由基阴离子和所述金属阳离子。

20.如权利要求18所述的方法，所述方法还包括横跨所述第一电极和所述第二电极施加电流以使所述多环芳香烃与所述金属进行电化学反应，从而形成所述多环芳香烃自由基阴离子和所述金属阳离子。

21.如权利要求18所述的方法，其中，所述金属为碱金属或碱土金属。

22.如权利要求21所述的方法，其中，所述金属为Na。

23.如权利要求18所述的方法，其中，形成第一电极包括通过在第一金属箔处形成所述第一导电聚合物的层而形成所述第一电极。

24.如权利要求18所述的方法，其中，所述第一导电聚合物为均聚物、嵌段共聚物、无规共聚物或接枝共聚物。

25.如权利要求24所述的方法，其中，所述第一导电聚合物包括聚乙炔、聚芳撑、聚杂芳撑、聚乙烯基芳撑、聚乙烯基杂芳撑、聚芳撑乙烯撑、聚杂芳撑乙烯撑、聚芳撑乙炔撑或聚杂芳撑乙炔撑。

26.如权利要求18所述的方法，其中，所述第一导电聚合物包括聚乙炔、聚(苯撑乙烯撑)、聚芴、聚芘、聚薁、聚萘、聚吡咯、聚吲哚、聚氮杂卓、聚苯胺、聚吡啶、聚噻吩、聚(噻吩乙烯撑)、聚苯硫醚或其组合。

27.如权利要求18所述的方法，其中，形成第二电极包括通过在第二金属箔处形成所述第二导电聚合物的层而形成所述第二电极。

28.如权利要求27所述的方法，其中，所述第二导电聚合物包括聚乙炔、聚芳撑、聚芳撑乙烯撑、聚芳撑乙炔撑或其组合。

29.如权利要求28所述的方法，其中，所述第二导电聚合物包括聚对苯撑、聚对苯撑乙烯撑、聚对苯撑乙炔撑、聚乙炔或其组合。

30.如权利要求18所述的方法，其中，所述多环芳香烃包括萘、苊、苊烯、醋菲烯、苯并苊、蒽、菲、芴、联苯、荧蒽、三联苯、、并四苯、苝、四邻亚苯、苯并蒽、苉、戊芬、苯并[a]芘、苯并[e]芘、苯并[ghi]苝、蒄和玉红省或其衍生物。

31.如权利要求18所述的方法，其中，所述电解质包括聚氧化烷撑、聚氧化烷撑醇、烷基醚、环烷基醚、烷撑碳酸酯、环烷撑碳酸酯、酮、内酯或其组合。

32.如权利要求31所述的方法，其中，所述电解质包括环酮。

33.如权利要求18所述的方法，其中，所述电解质包含选自由氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、羧酸根、三氟甲磺酸根、双三氟甲磺酰亚胺根、氟硫酸根、六氟磷酸根、高氯酸根、四氟硼酸根、对甲苯磺酸根和硝酸根组成的组中的一种或多种阴离子。

34.如权利要求18所述的方法，其中，所述电解质包含离聚物的盐，所述方法还包括利用所述离聚物将所述第一导电聚合物与所述第二导电聚合物隔离。

35.如权利要求34所述的方法，其中，所述离聚物包含聚四氟乙烯-全氟磺酸共聚物。

36.一种电池，所述电池包含：

多个电化学池，各个电化学池包含：

包含第一导电聚合物的第一电极；

接触所述第一导电聚合物的至少一种多环芳香烃自由基阴离子；

包含第二导电聚合物的第二电极；

阳离子；和

电解质，所述电解质导电性连接所述第一导电聚合物和第二导电聚合物、所述多环芳香烃自由基阴离子和所述阳离子；

其中，所述第一导电聚合物共价取代有所述多环芳香烃自由基阴离子。

37.如权利要求36所述的电池，其中，至少两个电化学池以并联方式电连接。

38.如权利要求36所述的电池，其中，至少两个电化学池以串联方式电连接。

39.如权利要求36所述的电池，其中，所述阳离子为碱金属阳离子或碱土金属阳离子中的一种。

40.如权利要求36所述的电池，其中，所述第一导电聚合物包括：聚乙炔、聚芳撑、聚杂芳撑、聚乙烯基芳撑、聚乙烯基杂芳撑、聚芳撑乙烯撑、聚杂芳撑乙烯撑、聚芳撑乙炔撑、聚杂芳撑乙炔撑或其组合或共聚物。

41.如权利要求36所述的电池，其中，所述电解质包含将所述第一导电聚合物与所述第二导电聚合物隔离的离聚物。