DE102015005805A1 - Electrolyte with multilayer structure and electrical storage device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Elektrolyt mit mehrlagigem Aufbau umfassend – wenigstens eine erste Elektrolytlage, die durch eine erste relative Permittivität ε1 gekennzeichnet ist; – wenigstens eine zweite Elektrolytlage, die durch eine zweite relative Permittivität ε2 gekennzeichnet ist, – eine Grenzfläche zwischen erster Elektrolytlage und zweiter Elektrolytlage, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste relative Permittivität ε1 und die zweite Relative Permittivität ε2 eine Maßzahl αdefinieren und – der Elektrolyt der ersten Elektrolytlage und der Elektrolyt der zweiten Elektrolytlage derart gewählt sind, dass an der Grenzfläche die Maßzahl α im Bereich 0,244 < α < 0,5, bevorzugt 0,371 < α ≤ 0,5, insbesondere bevorzugt 0,436 < α ≤ 0,5, des Weiteren bevorzugt 0,475 < α ≤ 0,5, insbesondere bevorzugt 0,488 < α ≤ 0,5, noch weiter bevorzugt 0,494 < α ≤ 0,5 ist, wobei stets ε1 die niedrigere der relativen Permittivitäten der angrenzenden Medien und ε2 die höhere der relativen Permittivitäten der angrenzenden Medien ist.The invention relates to an electrolyte having a multilayer structure comprising - at least a first electrolyte layer, which is characterized by a first relative permittivity ε1; At least one second electrolyte layer, which is characterized by a second relative permittivity ε2, an interface between the first electrolyte layer and the second electrolyte layer, characterized in that the first relative permittivity ε1 and the second relative permittivity ε2 define a coefficient α and the electrolyte of the first electrolyte layer and the electrolyte of the second electrolyte layer are selected such that at the interface the measure α in the range 0.244 <α <0.5, preferably 0.371 <α ≤ 0.5, particularly preferably 0.436 <α ≤ 0.5, further preferably 0.475 <α ≦ 0.5, particularly preferably 0.488 <α ≦ 0.5, even more preferably 0.494 <α ≦ 0.5, where ε1 is always the lower of the relative permittivities of the adjacent media and ε2 is the higher of the relative permittivities of adjacent media.
Description
Die Erfindung betrifft einen Elektrolyt mit mehrlagigem Aufbau sowie einen elektrochemischen Energiespeicher, insbesondere eine Batteriezelle, umfassend einen derartigen Elektrolyten. Mehrlagige Elektrolyten sind u. a. für Lithiumionenbatterien interessant.The invention relates to an electrolyte with a multilayer structure and to an electrochemical energy store, in particular a battery cell, comprising such an electrolyte. Multi-layered electrolytes are u. a. interesting for lithium ion batteries.
Ein schichtweiser Aufbau eines Elektrolyten für eine Lithiumionenbatterie kann aus mehreren Lagen Flüssig- und/oder Feststoffelektrolyt bestehen. Insbesondere kann ein derartiger Aufbau zwei (in der Zusammensetzung nicht notwendigerweise identische) Lagen Flüssigelektrolyt und eine mittige Lage Feststoffelektrolyt als Separator umfassenA layered structure of an electrolyte for a lithium-ion battery may consist of several layers of liquid and / or solid electrolyte. In particular, such a structure may comprise two layers (not necessarily identical in composition) of liquid electrolyte and a central layer of solid electrolyte as a separator
Beispiele für Flüssigelektrolyten sind Mischungen aus Ethylen-Carbonat und Ethyl-Methyl-Carbonat (EC und EMC) mit Lithiumhexafluorphosphat (LiPF6) als Leitsalz sowie Propylen-Carbonat und Ethylenglycoldimethylether (PC und DME) mit Lithiumbis(trifluormethylsulphonyl)imid (LiTFSI) als Leitsalz. Da Ethylenglycoldimethylether auch als 1,2-Dimeteroxyethan bezeichnet wird, wird hierfür auch die Abkürzung DME gewählt.Examples of liquid electrolytes are mixtures of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate (EC and EMC) with lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) as the conductive salt and propylene carbonate and ethylene glycol dimethyl ether (PC and DME) with lithium bis (trifluoromethylsulphonyl) imide (LiTFSI) as the conductive salt , Since ethylene glycol dimethyl ether is also referred to as 1,2-dimeteroxyethane, the abbreviation DME is also used for this purpose.
Beispiele für Feststoffelektrolyte sind: granatartige Systeme wie
MII: zweiwertiges Kation,
MIII: dreiwertiges Kation;
MIV: vierwertiges Kation,
MV: fünfwertiges Kation
ist, beispielsweise
Lithium Lanthan Zirkonat Li7-3xAlxLa3Zr2O12 oder
Li7-xLa3(Ta/Nb)xZr2-xO12. Weitere Beispiele sind Systeme mit sog. LiSiCon-Kristallphasen Li1-x(M5+, M3+)xM4+2-x(PO4)3, wobei M5+Ta und/oder Nb, M3 + Al, Cr, Ga, Fe und M4 + Ti, Zr, Si, Ge sein kann. Auch die Verwendung von sulfidischen Elektrolyten ist denkbar.Examples of solid electrolytes are: garnet-type systems such as
M II : divalent cation,
M III : trivalent cation;
M IV : tetravalent cation,
M V : pentavalent cation
is, for example
Lithium Lanthanum Zirconate Li 7-3x Al x La 3 Zr 2 O 12 or
Li 7-x La 3 (Ta / Nb) x Zr 2-x O 12 . Further examples are systems with so-called LiSiCon crystal phases Li 1 -x (M 5+ , M 3+ ) x M 4 + 2-x (PO 4 ) 3 , where M 5+ Ta and / or Nb, M 3 + Al , Cr, Ga, Fe and M 4 + Ti, Zr, Si, Ge may be. The use of sulfidic electrolytes is conceivable.
Betreffend den Aufbau solcher Systeme und die beteiligten Materialien wird auf
Sulfidische Systeme werden zum Beispiel in
Für den Gesamtwiderstand eines Elektrolyten mit mehrlagigem Aufbau ist neben den Leitfähigkeiten der beteiligten Flüssig- bzw. Feststoffelektrolyte auch der Grenzflächenwiderstand zwischen beiden Elektrolyttypen maßgeblich.For the total resistance of an electrolyte with multilayer structure, in addition to the conductivities of the liquid or solid electrolytes involved, the interface resistance between the two types of electrolyte is also decisive.
Wie dieser Grenzflächenwiderstand systematisch minimiert werden kann, findet sich im Stand der Technik nicht.How this interface resistance can be systematically minimized is not found in the prior art.
Aus der
Aus der
Aus
Die
Aufgabe der Erfindung ist, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und anzugeben, welche Bedingungen in einem Elektrolyt mit mehrlagigem Aufbau eingehalten werden müssen, um einen möglichst geringen Grenzflächenwiderstand zu realisieren.The object of the invention is to avoid the disadvantages of the prior art and specify which conditions must be met in an electrolyte with multi-layered structure in order to realize the lowest possible interface resistance.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem für den Gebrauch im Raumtemperaturbereich vorgesehenen Elektrolyt mit mehrlagigem Aufbau, umfassend wenigstens eine Elektrolytlage, die durch eine relative Permittivität ε1 gekennzeichnet ist, und wenigstens eine weitere Elektrolytlage, die durch eine relative Permittivität ε2 gekennzeichnet ist, sowie eine Grenzfläche zwischen beiden Elektrolytlagen, wobei die beiden relativen Permittivitäten ε1 und ε2 eine Maßzahl α = ε1/(ε1 + ε2) definieren und der Elektrolyt der einen Elektrolytlage und der Elektrolyt der weiteren Elektrolytlage derart gewählt sind, dass an der Grenzfläche die Maßzahl im Bereich 0,244 < α ≤ 0,5, bevorzugt 0,371 < α ≤ 0,5, besonders bevorzugt 0,436 < α ≤ 0,5, ganz besonders bevorzugt 0,475 < α ≤ 0,5, weiter bevorzugt 0,488 < α ≤ 0,5, noch weiter bevorzugt 0,494 < α < 0,5 ist, wobei stets ε1 die niedrigere der relativen Permittivitäten der angrenzenden Medien und ε2 die höhere der relativen Permittivitäten der angrenzenden Medien ist. Diese Lösung beschränkt sich nicht auf Kombinationen von Flüssigelektrolyten und/oder Polymeren, sondern schließt ausdrücklich anorganische Materialien wie Gläser, Glaskeramiken oder (polykristalline) Keramiken mit ein. Besonders bevorzugt ist es, wenn der α-Wert bei α ≈ 0,5 liegt, mindestens jedoch α > 0,436 insbesondere α > 0,488 ist, d. h. im Bereich 0,436 < α ≤ 0,5, bevorzugt 0,488 < α ≤ 0,5. Für einen derartigen Fall fast gleicher Permittivitäten wird ein relativgroßer Linearbereich der Überspannung von 0,2 V insbesondere 1 V im Grenzflächenbereich der unterschiedlichen Elektrolyten erreicht.According to the invention, this object is achieved in that in an intended for use in the room temperature range electrolyte having multilayer structure, comprising at least one electrolyte layer, which is characterized by a relative permittivity ε 1 , and at least one further electrolyte layer, characterized by a relative permittivity ε 2 and an interface between the two electrolyte layers, where the two relative permittivities ε 1 and ε 2 define a coefficient α = ε 1 / (ε 1 + ε 2 ) and the electrolyte of one electrolyte layer and the electrolyte of the further electrolyte layer are selected such that in that the coefficient at the interface is in the range 0.244 <α ≦ 0.5, preferably 0.371 <α ≦ 0.5, particularly preferably 0.436 <α ≦ 0.5, very particularly preferably 0.475 <α ≦ 0.5, more preferably 0.488 < α ≤ 0.5, even more preferably 0.494 <α <0.5, where ε 1 is always the lower of the relative permittivities of the adjacent media and ε 2 is the higher of the relative permittivities of the adjacent media. This solution is not limited to combinations of liquid electrolytes and / or polymers, but explicitly includes inorganic materials such as glasses, glass ceramics or (polycrystalline) ceramics with a. It is particularly preferred if the α value is α ≈ 0.5, but at least α> 0.436, in particular α> 0.488, ie in the range 0.436 <α ≤ 0.5, preferably 0.488 <α ≤ 0.5. For such a case of almost identical permittivities, a relatively large linear range of the overvoltage of 0.2 V, in particular 1 V, is achieved in the interface region of the different electrolytes.
Die Erfinder haben nämlich herausgefunden, dass bei einem Elektrolyt mit mehrlagigem Aufbau die angrenzenden Elektrolyte auch dann, wenn es sich um Gläser, Glaskeramiken oder Keramiken handelt, als dielektrische Kontinua mit einem darin verteilten Leitsalz bzw. Leitoxid aufgefasst werden können. Das war überraschend, weil insbesondere für teilkristallinen Aufbau erwartet worden war, dass die individuelle atomistische Gerüststruktur eine so große Rolle spielt, dass eine Kontinuumsbeschreibung nicht möglich ist. Auch in diesem Fall, d. h., wenn einer der beiden angrenzenden Elektrolyte oder beide ein Glas, eine Glaskeramik oder eine Keramik ist bzw. sind, wird daher vorzugsweise für beide Elektrolyte derselbe Wert der relative Permittivität gewählt. Da die relative Permittivität temperatur- und frequenzabhängig ist, erfolgt die Wahl für einen bestimmten Arbeitspunkt bzw. Arbeitsbereich, d. h. für eine bestimmte Frequenz und/oder eine bestimmte Temperatur bzw. einen Frequenz- und/oder Temperaturbereich.In fact, the inventors have found that, in the case of an electrolyte with a multilayer structure, the adjacent electrolytes, even if they are glasses, glass ceramics or ceramics, can be considered as dielectric continuums with a conductive salt or conductive oxide distributed therein. This was surprising because it had been expected, in particular for semicrystalline structures, that the individual atomistic skeleton structure plays such a large role that a continuum description is not possible. Also in this case, d. That is, if either of the two adjacent electrolytes or both is a glass, a glass-ceramic or a ceramic, it is preferable to select the same value of relative permittivity for both electrolytes. Since the relative permittivity is temperature- and frequency-dependent, the choice is made for a specific operating point or work area, ie. H. for a specific frequency and / or a specific temperature or a frequency and / or temperature range.
Frequenzabhängige Änderungen der relativen Permittivität des Hintergrundes, also des als dielektrisches Kontinuum beschriebenen Matrixmaterials, sind im Allgemeinen allerdings auf einzelne Frequenzbereiche beschränkt. Wie
In Ionenleitern aus Glas, Glaskeramik oder Keramik spielen nur die ersten beiden Beiträge und der letzte eine Rolle. Um den letzteren nicht mitzuzählen, geht man auf der Frequenzskala von oben nach unten und dies soweit, dass man sowohl die elektronische als auch die ionische Polarisierbarkeit berücksichtigt. Das ist unterhalb des Infrarotbereiches der Fall, siehe
Bei Flüssigelektrolyten oder Polymerelektrolyten, die sich ohne Leitsalz bzw. Leitoxid präparieren lassen, wird als relative Permittivität der, praktisch konstante, Wert herangezogen, den man unterhalb des Frequenzbereiches findet, in dem sich (von oben nach unten gerechnet) die Dipolpolarisierbarkeit „zuschaltet”. Bei Polymerelektrolyten, die sich nicht ohne Leitsalz bzw. Leitoxid präparieren lassen, muß man das zuweilen enge Frequenzfenster zwischen dem Frequenzbereich, in dem sich (von oben nach unten gerechnet) die Dipolpolarisierbarkeit „zuschaltet”, und dem Einsetzen der Raumladungspolarisierbarkeit, heranziehen.In the case of liquid electrolytes or polymer electrolytes which can be prepared without conducting salt or lead oxide, the relative permittivity used is the practically constant value which is found below the frequency range in which the dipole polarizability "switches on" (calculated from top to bottom). In the case of polymer electrolytes which can not be prepared without conducting salt or conductive oxide, one must use the sometimes narrow frequency window between the frequency range in which the dipole polarizability "switches on" (from top to bottom) and the onset of space charge polarizability.
Liegt der erfindungsgemäße Idealfall der Gleichheit der relativen Permittivitäten auf beiden Seiten der Grenzfläche vor, kann zunächst das Energieniveau der den Ladungstransport besorgenden Ionen, z. B., bei einer Lithiumionenbatterie, der Lithiumionen auf den beiden Seiten ermittelt werden.If the ideal case according to the invention of the equality of the relative permittivities on both sides of the interface before, the energy level of the charge transport transporting ions, z. Example, in a lithium-ion battery, the lithium ions are determined on the two sides.
Wenn man annimmt, dass das Energieniveau dieser Ionen nur durch das Dielektrikum bestimmt wird und Wechselwirkungen mit anderen Ionen, insbesondere den Gegenionen, vernachlässigbar sind, dann befinden sich die den Ladungstransport besorgenden Ionen auf beiden Seiten der Grenzfläche im Falle fehlender externer Spannung und bei gleicher Aktivität auf beiden Seiten auch auf demselben Energieniveau, das wiederum näherungsweise durch die Bornsche Formel für die freie Solvatationsenthalpie bestimmt wird. Diesbezüglich wird auf
Wird an die mehrlagige Elektrolytlage eine zusätzliche Spannungsdifferenz angelegt, beispielsweise von außen, so führt dies gemäß
Gilt Kontinuität der relativen Permittivität im Bereich der Grenzschicht, kommt es an der Grenzfläche nicht zu einer Unstetigkeit des elektrischen Feldes, was für einen minimalen Grenzflächenwiderstand günstig ist. Diesbezüglich wird auf
Als Maß für den Grad der Übereinstimmung der relativen Permittivitäten bzw. Dielektrizitätskonstanten wird die erfindungsgemäße Maßzahl α herangezogen. Erfindungsgemäß ist ε1 die niedrigere der beiden beteiligten relativen Permittivitäten, ε2 die größere. Für den Idealfall der Übereinstimmung von ε1 und ε2, gilt für die Maßzahl α = ½, bei Abweichung von ε1 und ε2 wird α kleiner.As a measure of the degree of correspondence of the relative permittivities or dielectric constants, the inventive measure α used. According to the invention ε 1 is the lower of the two relative permittivities involved, ε 2 the larger. For the ideal case of the correspondence of ε 1 and ε 2 , for the measure α = ½, with deviation of ε 1 and ε 2 , α becomes smaller.
Besonders bevorzugt ist es, wenn es sich bei den Materialien mit der ersten und der zweiten Permittivität ε1, ε2 um unterschiedliche Materialien handelt, bevorzugt um einen Feststoffelektrolyten und einen Flüssigelektrolyten.It is particularly preferred if the materials having the first and the second permittivity ε 1 , ε 2 are different materials, preferably a solid electrolyte and a liquid electrolyte.
Um den Strom durch die Grenzfläche zu erhalten, betrachtet man die Butler-Volmer-Gleichung, wie beispielsweise in
Die Exponentialgleichung (2) kann man z. B. bis zur zweiten Ordnung entwickeln. Es ergibt sich dann: The exponential equation (2) can be z. B. develop to the second order. It then follows:
Für den Fall, dass die relativen Permittivitäten ε1, ε2 übereinstimmen, gilt für die Maßzahl α = ½, und man erhält das Ohmsche Gesetz mit j0·zF/(RT) als Grenzflächenleitfähigkeit bzw. den Kehrwert als spezifischen Grenzflächenwiderstand. Weicht ε1 von ε2 ab, gilt also nicht mehr α = ½, so ergibt sich durch den dann von Null verschiedenen Zusatzterm ein, je nach Vorzeichen der Überspannung, gegenüber dem Fall α = ½ vergrößerter oder verminderter Strom, also ein verkleinerter bzw. vergrößerter effektiver Grenzflächenwiderstand. (Mit effektivem Grenzflächenwiderstand bezeichnen wir den ohne Rücksicht auf die Gültigkeit einer linearen Beziehung gebildeten Quotienten von Überspannung und Strom.) Der lineare Bereich der Kurve j gegen ξ – ξeq wird damit verkleinert. Betrachtet man einen Dreischichtaufbau mit z. B. einem Feststoffelektrolyten in der Mitte und zwei Flüssigelektrolyten auf beiden Seiten, so wirkt sich in jedem Fall an einer der beiden Grenzflächen der vergrößerte effektive Grenzflächenwiderstand aus. Wie groß der Effekt ist, hängt von den Spannungsverhältnissen ab, also davon, wie weit die jeweilige Überspannung über den Linearbereich hinausgeht. Legt man an den Dreischichtaufbau eine genügend große Spannung an, so wird sich der vergrößerte effektive Grenzflächenwiderstand an den Grenzflächen in einem vergrößerten effektivem Widerstand des Gesamtaufbaus ausdrücken. Wir bemerken noch, daß die Ausdehnung des Linearbereichs temperaturabhängig ist. Je größer die Temperatur, desto kleiner ist das quadratische Glied in (5) im Verhältnis zum linearen Glied.For the case where the relative permittivities ε 1 , ε 2 agree, the coefficient α = ½ holds, and Ohm's law is obtained with j 0 · zF / (RT) as interfacial conductance and the reciprocal as a specific interfacial resistance. If ε 1 deviates from ε 2 , ie if α = ½, then the additional term then differs from zero, depending on the sign of the overvoltage, compared to the case α = ½ increased or decreased current, ie a reduced or increased effective interfacial resistance. (With effective interface resistance, we denote the quotient of overvoltage and current, which is formed without regard to the validity of a linear relationship.) The linear range of the curve j against ξ - ξ eq is thus reduced. Considering a three-layer structure with z. B. a solid electrolyte in the middle and two liquid electrolytes on both sides, so affects in each case at one of the two interfaces of the increased effective interfacial resistance. How big the effect is depends on the voltage conditions, ie on how far the respective overvoltage goes beyond the linear range. Applying a sufficiently large voltage to the three-layer structure, the increased effective interfacial resistance at the interfaces will be expressed in an increased effective resistance of the overall structure. We still notice that the extent of the linear region is temperature-dependent. The larger the temperature, the smaller the square member in (5) relative to the linear member.
Für den gemessenen effektiven Grenzflächenwiderstand spielt dann noch die o. a. Temperaturabhängigkeit von j0 eine Rolle.For the measured effective interfacial resistance then the above-mentioned temperature dependence of j 0 also plays a role.
Als eine die Grenze des linearen Arbeitsbereiches charakterisierende obere Schranke wird der Fall angenommen, wenn, bei gegenläufiger Wirkung des Terms erster Ordnung und des Terms zweiter Ordnung auf der rechten Seite von (5), j in Abhängigkeit von ζ – ζeq ein Maximum erreicht. Einsetzen der Werte (Faradaykonstante 96485 C/mol, Gaskonstante 8,314 J/(mol K)) ergibt einen Zusammenhang zwischen der Überspannung, bei der das der Fall ist, und α: As an upper bound characterizing the boundary of the linear work area, the case is assumed when, when the first-order term and the second-order term on the right-hand side of (5), j are opposite, reaches a maximum as a function of ζ-ζ eq . Substituting the values (Faraday constant 96485 C / mol, gas constant 8.314 J / (mol K)) gives a relationship between the overvoltage, where this is the case, and α:
Für T = Raumtemperatur ergibt sich: Tabelle 1: Mindestwert von α in Abhängigkeit des Bereiches der Überspannung, in dem eine annähernde Linearität der Strom-Spannungskurve gegeben sein soll
Dies bedeutet, dass bei stark unterschiedlichen relativen Permittivitäten und damit α << 0,5 nur geringe Linearbereiche möglich sind. Soll eine lineare Abhängigkeit der Stromdichte j von der Überspannung vorliegen, so ist für einen Linearbereich dieser Überspannung von 0,2 V, insbesondere 1 V und mehr der Wert von α ≈ 0,5, mindestens jedoch α ≥ 0,436, bevorzugt α > 0,488, und damit ε1 annähernd gleich zu ε2.This means that with very different relative permittivities and thus α << 0.5 only small linear ranges are possible. If a linear dependence of the current density j on the overvoltage is to be present, the value of α ≈ 0.5, but at least α ≥ 0.436, preferably α> 0.488, for a linear range of this overvoltage of 0.2 V, in particular 1 V and more, and thus ε 1 approximately equal to ε 2 .
Messtechnisch ist dieser Grenzflächenwiderstand zugänglich, und zwar mittels Impedanzspektroskopie. In der Impedanzspektroskopie kann auf die Grenzflächenimpedanz geschlossen werden, da sich die Grenzimpedanz aufgrund der hohen damit verbundenen Kapazitäten von den Volumenimpedanzen separiert.Metrologically, this interface resistance is accessible by means of impedance spectroscopy. In impedance spectroscopy, the interface impedance can be deduced because the limit impedance separates from the volume impedances due to the high capacitances associated therewith.
Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, bei einem für den Gebrauch im Raumtemperaturbereich vorgesehenen Elektrolyt mit mehrlagigem Aufbau, umfassend wenigstens eine Elektrolytlage, die durch eine relative Permittivität ε1 gekennzeichnet ist und wenigstens eine weitere Elektrolytlage, die durch eine relative Permittivität ε2 gekennzeichnet ist, dass der Elektrolyt der einen Elektrolytlage und der Elektrolyt der weiteren Elektrolytlage derart gewählt sind, dass an der Grenzfläche die Maßzahl α im Bereich 0,244 < α ≤ 0,5, bevorzugt 0,371 ≤ α < 0,5, insbesondere bevorzugt 0,436 < α ≤ 0,5, des Weiteren bevorzugt 0,475 < α ≤ 0,5, insbesondere bevorzugt 0,488 < α ≤ 0,5, noch weiter bevorzugt 0,49 < α ≤ 0,5 ist, wobei stets ε1 die niedrigere und ε2 die höhere der relativen Permittivitäten der angrenzenden Medien ist. Umfasst der Elektrolyt eine Vielzahl von Elektrolytlagen mit einer Vielzahl von Grenzflächen, wobei jede der Grenzflächen eine relative Permittivität aufweist, so ist für die an jeder der Vielzahl von Grenzflächen definierten Maßzahl αn = ε1n/(ε1n + ε2n) die Anforderung zu stellen, dass der Wert αn in den zuvor definierten Grenzen liegt. Ganz bevorzugt ist es, wenn der Wert von α im Bereich 0,436 < α ≤ 0,5, insbesondere 0,488 < α ≤ 0,5 liegt. In einem solchen Fall wird ein relativ großer Linearbereich der Überspannung im Grenzflächenbereich erreicht, wobei die Überspannung bis 0,2 V bevorzugt 1 V linear verläuft.According to the invention, it is therefore provided, in the case of an electrolyte with a multilayer structure intended for use in the room temperature range, comprising at least one electrolyte layer which is characterized by a relative permittivity ε 1 and at least one further electrolyte layer which is characterized by a relative permittivity ε 2 Electrolyte of an electrolyte layer and the electrolyte of the further electrolyte layer are selected such that at the interface the coefficient α in the range 0.244 <α ≤ 0.5, preferably 0.371 ≤ α <0.5, particularly preferably 0.436 <α ≤ 0.5, further preferably 0.475 <α ≦ 0.5, particularly preferably 0.488 <α ≦ 0.5, even more preferably 0.49 <α ≦ 0.5, wherein always ε 1 is the lower and ε 2 is the higher of the relative permittivities of adjacent media. If the electrolyte comprises a multiplicity of electrolyte layers with a multiplicity of interfaces, each of the interfaces having a relative permittivity, the requirement is defined for the dimensional factor α n = ε 1n / (ε 1n + ε 2n ) defined at each of the plurality of interfaces make sure that the value α n is within the previously defined limits. It is very preferred if the value of α is in the range 0.436 <α ≦ 0.5, in particular 0.488 <α ≦ 0.5. In such a case, a relatively large linear range of the overvoltage is reached in the interface region, wherein the overvoltage to 0.2 V, preferably 1 V linear.
Um einen möglichst großen linearen Arbeitsbereich über einen Temperaturbereich von mindestens –40°C bis +85°C, bevorzugt –70°C bis +100°C zur Verfügung zu stellen, ist vorgesehen, dass der temperaturabhängige Wert von αn für den Temperaturbereich –40°C bis +85°C, d. h. von 258 K bis 383 K, bevorzugt –70°C bis +100°C, d. h. 228 K bis 398 K, die sich aus (6) durch Einsetzen eines geforderten Linearbereiches bis 0,05 V, bevorzugt bis 0,1 V, besonders bevorzugt bis 0,2 V, ganz besonders bevorzugt bis 0,5 V, weiter bevorzugt bis 1 V, noch weiter bevorzugt bis 2 V ergebende Ungleichung 0,5 – 0,256·T/298 K < αn ≤ 0,5, bevorzugt 0,5 – 0,128·T/298 K < αn ≤ 0,5, besonders bevorzugt 0,5 – 0,064·T/298 K < αn ≤ 0,5, ganz besonders bevorzugt 0,5 – 0,025·T/298 K < αn ≤ 0,5, weiter bevorzugt 0,5 – 0,012·T/298 K < αn ≤ 0,5, noch weiter bevorzugt 0,5 – 0,006·T/298 K < αn < 0,5 erfüllt. liegt. Hierbei wird T in den zuvor angegebenen Temperaturbereichen in K eingesetzt. Dieselbe Forderung wird nicht nur für den Temperaturbereich aufgestellt, sondern auch für den Frequenzbereich in den der elektrochemische Energiespeicher eingesetzt werden soll, da die relative Permittivität, wie zuvor dargestellt, auch frequenzabhängig ist.In order to provide the largest possible linear working range over a temperature range of at least -40 ° C to + 85 ° C, preferably -70 ° C to + 100 ° C, it is provided that the temperature-dependent value of α n for the temperature range - 40 ° C to + 85 ° C, ie from 258 K to 383 K, preferably from -70 ° C to + 100 ° C, ie 228 K to 398 K, which results from (6) by inserting a required linear range to 0.05 V, preferably up to 0.1 V, more preferably up to 0.2 V, most preferably up to 0.5 V, more preferably up to 1 V, still more preferably up to 2 V, resulting inequality 0.5 - 0.256 · T / 298 K. <α n ≤ 0.5, preferably 0.5 - 0.128 · T / 298 K <α n ≤ 0.5, particularly preferably 0.5 - 0.064 · T / 298 K <α n ≤ 0.5, very particularly preferably 0.5-0.025 × T / 298 K <α n ≦ 0.5, more preferably 0.5-0.012 × T / 298 K <α n ≦ 0.5, even more preferably 0.5-0.006 × T / 298 K <α n <0.5. lies. In this case, T is used in the previously indicated temperature ranges in K. The same requirement is not only set for the temperature range, but also for the frequency range in which the electrochemical energy storage is to be used, since the relative permittivity, as previously shown, is also frequency-dependent.
Besonders bevorzugt ist es, wenn es sich bei dem ersten Elektrolyt mit der ersten Permittivität ε1 um einen Feststoffelektrolyt und bei dem anderen Elektrolyt mit der zweiten Permittivität ε2 um einen Flüssigelektrolyt handelt.It is particularly preferred if the first electrolyte having the first permittivity ε 1 is a solid electrolyte and the other electrolyte having the second permittivity ε 2 is a liquid electrolyte.
Als Feststoffelektrolyt wird bevorzugt ein anorganisches Material, insbesondere ein Glasmaterial oder ein Keramikmaterial, insbesondere auch ein Glaskeramikmaterial oder ein mit einem leitenden Füllstoff, insbesondere einem Pulver oder Granulat aus erfindungsgemäßem Glas oder erfindungsgemäßer Glaskeramik bzw. Keramik, versehenes Polymer eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt, insbesondere für eine Anwendung im Bereich der elektrochemischen Energiespeicher, sind Feststoffelektrolyte, die Li umfassen, beispielsweise ein Lithium-Aluminium-Germanium-Phosphat, ein Lithium-Lantan-Zirkonat oder ein System mit LiSICon-Kristallphasen, d. h. Lithium super ionic conductor(LiSICon)-Kristallphasen.The solid electrolyte used is preferably an inorganic material, in particular a glass material or a ceramic material, in particular also a glass ceramic material or a polymer provided with a conductive filler, in particular a powder or granules of inventive glass or inventive glass ceramic or ceramic. Very particularly preferred, in particular for use in the field of electrochemical energy stores, are solid electrolytes comprising Li, for example a lithium aluminum germanium phosphate, a lithium lanthanum zirconate or a system with LiSICon crystal phases, ie. H. Lithium super ionic conductor (LiSICon) crystal phases.
Als Flüssigelektrolyt wird bevorzugt eine Mischung eines oder mehrerer nicht wässriger Lösungsmittel, insbesondere ein carbonatisches Lösungsmittel mit mindestens einem fluoridischen Leitsalz, bevorzugt LiPF6 verwandt. Als beispielhafte Lösungsmittel kommen beispielsweise Ethylencarbonat, Butylencarbonat (BC), Dimethylcarbonat (DMC), Diethylcarbonat (DEC), Vinylenecarbonat (VC), Methylethylcarbonat (EMC) 1,2-Dimethoxyethan (dME), 1,2-Diethoxyethan (DEE), γ-Butyrolacton (γ-BL), Sulfolan, Acetonitril, N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), Dimethylsufoxid (DMSO), Ethylacetat (EA), 1,3-Dioxolan (DOL), Tetrahydrofuran (THF), Tetra(ethylen glycol)-dimethylether (TEGDME), Tri(ethylen glyco)dimethyl (TEGD) in Betracht. Die Lösungsmittel können alleine oder als geeignete Mischung verwendet werden. Beispielhafte Mischungen sind EC/DMC im Verhältnis 50/50 (Gew.-%) oder Elektrolytmischungen mit Verhältnis EC zu (DMC + EMC) < 1. LiPF6 kann alleine oder in Kombination mit anderen Leitsalzen verwendet werden. Letztere umfassen beispielhaft LiBF4, LiAsF6, LiClO4, LiB(C6H5)4, LiCH3, SO3, LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2, LiC(So2CF3)3, LiAlCl4, LiSiF6Li[(OCO)2]2B, LiDFOB, LiCl, und LiBr. The liquid electrolyte used is preferably a mixture of one or more nonaqueous solvents, in particular a carbonic solvent, with at least one fluoride conducting salt, preferably LiPF 6 . Examples of suitable solvents are ethylene carbonate, butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), vinylene carbonate (VC), methyl ethyl carbonate (EMC), 1,2-dimethoxyethane (dME), 1,2-diethoxyethane (DEE), γ Butyrolactone (γ-BL), sulfolane, acetonitrile, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylsulfoxide (DMSO), ethyl acetate (EA), 1,3-dioxolane (DOL), tetrahydrofuran (THF), tetra (ethylene glycol) -dimethyl ether (TEGDME), tri (ethylene glyco) dimethyl (TEGD). The solvents can be used alone or as a suitable mixture. Exemplary blends are EC / DMC in the ratio 50/50 (wt%) or electrolyte blends with ratio EC to (DMC + EMC) <1. LiPF 6 can be used alone or in combination with other conductive salts. The latter include, by way of example, LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 , SO 3 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC (So 2 CF 3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 Li [(OCO) 2 ] 2 B, LiDFOB, LiCl, and LiBr.
Die Konzentration von LiPF6 oder Leitsalzmischungen gegenüber den nichtwässrigen Lösungsmitteln ist nicht limitiert, liegt aber bevorzugt im Bereich 0,1 M (mol/dm3) bis 5,0 M (mol/dm3, bevorzugt 0,5 M (mol/dm3) bis 3,0 M (mol/dm3).The concentration of LiPF 6 or Leitsalzmischungen compared to the nonaqueous solvents is not limited, but is preferably in the range of 0.1 M (mol / dm 3 ) to 5.0 M (mol / dm 3 , preferably 0.5 M (mol / dm 3 ) to 3.0 M (mol / dm 3 ).
Neben dem Elektrolyten mit einem mehrlagigen Aufbau und minimiertem Grenzflächenwiderstand beschreibt die Erfindung auch einen elektrochemischen Energiespeicher, insbesondere eine Batteriezelle, umfassend einen erfindungsgemäßen Elektrolyten mit mehrlagigem Aufbau mit wenigstens einer Elektrolytlage, die durch eine relative Permittivität ε1 gekennzeichnet ist und wenigstens einer weiteren Elektrolytlage, die durch eine relative Permittivität ε2 gekennzeichnet ist, wobei die relativen Permittivitäten im angegebenen Bereich der Maßzahl α von 0,244 bis 0,5 liegt.In addition to the electrolyte with a multi-layer structure and minimized interface resistance, the invention also describes an electrochemical energy store, in particular a battery cell, comprising an electrolyte according to the invention with multilayer structure with at least one electrolyte layer which is characterized by a relative permittivity ε 1 and at least one further electrolyte layer, the is characterized by a relative permittivity ε 2 , wherein the relative permittivities in the specified range of the coefficient α is from 0.244 to 0.5.
Besonders bevorzugt ist ein elektrochemischer Energiespeicher, der insgesamt drei Elektrolytlagen umfasst, zwei Flüssigelektrolytlagen sowie eine zwischen den Flüssigelektrolytlagen angeordnete Feststoffelektrolytlage, wobei die relativen Permittivitäten ε1, ε2 sowie ε3 der drei Elektrolytlagen derart gewählt sind, dass sie im Wesentlichen übereinstimmen und so ein elektrochemischer Energiespeicher mit einem möglichst großem linearen Arbeitsbereich sowie minimierten Grenzflächenwiderständen zur Verfügung gestellt wird.Particular preference is given to an electrochemical energy store which comprises a total of three electrolyte layers, two liquid electrolyte layers and a solid electrolyte layer arranged between the liquid electrolyte layers, wherein the relative permittivities ε 1 , ε 2 and ε 3 of the three electrolyte layers are chosen such that they substantially coincide and so on electrochemical energy storage is provided with the largest possible linear working range and minimized interface resistances available.
Die Erfindung soll nachfolgend ohne Beschränkung anhand der Ausführungsbeispiele sowie der Zeichnungen näher beschrieben werden.The invention will be described in more detail below without limitation based on the embodiments and the drawings.
Es zeigen:Show it:
In den
Die relative Permittivität von Propylenecarbonat (PC) beträgt 64,4. Diesbezüglich wird auf
Im Hinblick auf die Temperaturabhängigkeit des Grenzflächenwiderstandes, der exponentiell mit der Temperatur zurückgeht, werden die frequenzabhängigen Messungen, die zu den Nyquist-Diagrammen führen bei verschiedenen Temperaturen ausgeführt (40°C, –20°C, 0°C, 20°C, siehe
Die bei –40°C gemessenen Ortskurven 1 (Nyquist-Diagramme) zeigen zwei stark überlappende Halbkreise 10, 12 bei hohen Frequenzen sowie weitere, von den anderen beiden stärker separierte Halbkreise 14.1 (für den Flüssigelektrolyt DME), 14.2 (für den Flüssigelektrolyt PC) bei niedrigen Frequenzen. Die Messspannung ist 0,1 V.The loci 1 (Nyquist plots) measured at -40 ° C show two strongly overlapping semicircles 10, 12 at high frequencies as well as further semicircles 14.1 (for the liquid electrolyte DME), which are more strongly separated from the other two, 14.2 (for the liquid electrolyte PC) at low frequencies. The measuring voltage is 0.1 V.
Die Nyquistauswertung ergibt für diese drei Halbkreise folgende Widerstands- bzw. Kapazitätswerte: The Nyquist evaluation gives the following resistance or capacitance values for these three semicircles:
Der dritte Halbkreis 14.1, 14.2 ist Ausdruck des Grenzflächenwiderstands. Wie aus den unterschiedlichen Ortskurven in den Nyquist-Diagrammen in den
Sind erfindungsgemäß die relativen Permittivitäten angepasst, was im vorliegenden Fall durch Anpassung des Flüssigelektrolyten an den Feststoffelektrolyten und Wahl eines geeigneten Lösemittels, nämlich DME für den Feststoffelektrolyten LAGP, geschehen ist, so ergibt sich ein geringer Grenzflächenwiderstand. Ausgedrückt wird dies durch einen α-Wert, der nahe bei 0,5 liegt.According to the invention, the relative permittivities are adapted, which in the present case has been achieved by adaptation of the liquid electrolyte to the solid electrolyte and selection of a suitable solvent, namely DME for the solid electrolyte LAGP, results in a low interfacial resistance. This is expressed by an α value which is close to 0.5.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, für das allerdings keine Nyquist-Diagramme aufgenommen wurden, ist der Feststoffelektrolyt LLZO (Lithium-Lanthan-Zirkonat). Der Wert der relativen Permittivität des Feststoffelektrolyten LLZO beträgt 22,4. Um α im erfindungsgemäßen Bereich einzustellen, wird als Flüssigelektrolyt eine Mischung aus PC und DME als Lösemittel gewählt und die relative Permittivität auf 22,4 eingestellt. Die relative Permittivität der Mischung ist ein mit den molaren Anteilen gewichtetes Mittel der einzelnen Permittivitäten.In a further exemplary embodiment, for which, however, no Nyquist diagrams were recorded, the solid electrolyte is LLZO (lithium lanthanum zirconate). The value of the relative permittivity of the solid electrolyte LLZO is 22.4. In order to set α in the range according to the invention, a mixture of PC and DME as solvent is selected as liquid electrolyte and the relative permittivity is set to 22.4. The relative permittivity of the mixture is a weighted average of the individual permittivities.
Damit besteht die Mischung aus PC und DME aus 0,266 Anteilen bzw. 26,6 Mol% PC und 0,734 Anteilen bzw. 73,4 Mol% DME, da 0,266·64,4 + 0,734·7,2 = 22,4 ist. Mischt man statt dessen zum Beispiel 28 Mol% PC und 72 Mol% DME, erhält man eine relative Permittivität des Flüssigelektrolyten von 23,216. Der α-Wert beträgt dann 0,491. Mischt man als weiteres Beispiel 35 Mol% PC und 65 Mol% DME, erhält man eine relative Permittivität des Flüssigelektrolyten von 27,22. Der α-Wert beträgt dann 0,451.Thus, the mixture of PC and DME consists of 0.266 parts or 26.6 mole% PC and 0.734 parts and 73.4 mole% DME, respectively, because 0.266 x 64.4 + 0.734 * 7.2 = 22.4. If, for example, 28 mol% PC and 72 mol% DME are mixed instead, a relative permittivity of the liquid electrolyte of 23.216 is obtained. The α value is then 0.491. If, as a further example, 35 mol% PC and 65 mol% DME are mixed, the relative permittivity of the liquid electrolyte is 27.22. The α value is then 0.451.
Ist umgekehrt die relative Permittivität des Feststoffelektrolyten an den Flüssigelektrolyten anzupassen, geschieht dies durch Auswahl eines geeigneten Feststoffelektrolyten.Conversely, if the relative permittivity of the solid electrolyte to the liquid electrolyte is to be adjusted, this is done by selecting a suitable solid electrolyte.
Mit der Erfindung wird das überraschende, am Ausführungsbeispiel zu erkennende Ergebnis zur Verfügung gestellt, dass sich auch für einen teilkristallinen Feststoffelektrolyten der Grenzflächenwiderstand zu einem Flüssigelektrolyten durch einfaches Anpassen der relativen Permittivitäten minimieren lässt. The invention provides the surprising result to be recognized in the exemplary embodiment that the interface resistance to a liquid electrolyte can also be minimized by simply adapting the relative permittivities for a semicrystalline solid electrolyte.
Mit der Erfindung werden erstmals die Grenzen für die Permittivitäten angegeben, innerhalb derer bei einem mehrlagigen Elektrolyten der Grenzflächenwiderstand minimiert ist und für die bei Anlegen einer Spannung über einen großen Temperaturbereich von insbesondere –40°C bis +85°C ein lineares Verhalten des Stromverlaufes durch die Grenzflächen in Abhängigkeit von der Spannung erwartet werden kann.With the invention, the limits for the permittivities are specified for the first time within which the interfacial resistance is minimized in a multilayer electrolyte and a linear behavior of the current flow through when applying a voltage over a wide temperature range of, in particular -40 ° C to + 85 ° C. the interfaces depending on the voltage can be expected.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102011013018 B3 [0005] DE 102011013018 B3 [0005]
- US 20030205467 A1 [0005] US 20030205467 A1 [0005]
- US 20090317724 [0005] US 20090317724 [0005]
- US 20050107239 A1 [0006] US 20050107239 A1 [0006]
- US 2009159839 A [0006] US 2009159839 A [0006]
- JP 2008120666 A [0006] JP 2008120666 A [0006]
- EP 1134758 A1 [0009, 0009] EP 1134758 A1 [0009, 0009]
- US 2014/0011101 A1 [0010] US 2014/0011101 A1 [0010]
- US 2006/01334492 [0012] US 2006/01334492 [0012]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Jennifer L. Schaefer, Yingying Lu, Surya S. Moganty, Praveen Agarwal, N. Jayaprakash, Lynden A. Archer, Electrolytes for high-energy lithium batteries, Appl. Nanosci. 2 (2012), S. 91–109 [0005] Jennifer L. Schaefer, Yingying Lu, Surya S. Moganty, Praveen Agarwal, N. Jayaprakash, Lynden A. Archer, Electrolytes for High-Energy Lithium Batteries, Appl. Nanosci. 2 (2012), pp. 91-109 [0005]
- Tonghuan Yang, Lin Sang, Fei Ding, Jing Zhang, Xingjiang Liu: Three- and four-electrode EIS analysis of water stable lithium electrode with solid electrolyte plate. In: Electrochimica Acta 81, 2012, S. 179–185. – ISSN 0013-4686 [0011] Tonghuan Yang, Lin Sang, Fei Ding, Jing Zhang, Xingjiang Liu: Three-and four-electrode EIS analysis of water-stable lithium electrode with solid electrolyte plate. In: Electrochimica Acta 81, 2012, p. 179-185. - ISSN 0013-4686 [0011]
- Charles Kittel, Einführung in die Festkörperphysik, 5. Auflage, R. Oldenbourg-Verlag München Wien, 1980, S. 441 [0016] Charles Kittel, Introduction to Solid State Physics, 5th Ed., R. Oldenbourg-Verlag Munich Vienna, 1980, p. 441 [0016]
- Ekaterina I. Izgorodina, Maria Forsyth, and Douglas R. MacFarlane, „On the components of the dielectric constants of ionic liquids: ionic polarization?”, Phys. Chem. Chem. Phys. 11, 2452–2458 (2009) [0016] Ekaterina I. Igorodina, Maria Forsyth, and Douglas R. MacFarlane, "On the components of the dielectric constant of ionic liquids: ionic polarization?", Phys. Chem. Chem. Phys. 11, 2452-2458 (2009) [0016]
- Charles Kittel, Einführung in die Festkörperphysik, 5. Auflage, R. Oldenbourg-Verlag München Wien, 1980, S. 441 [0017] Charles Kittel, Introduction to Solid State Physics, 5th Ed., R. Oldenbourg-Verlag Munich Vienna, 1980, p. 441 [0017]
- Ekaterina I. Izgorodina, Maria Forsyth, and Douglas R. MacFarlane, „On the components of the dielectric constants of ionic liquids: ionic polarization?”, Phys. Chem. Chem. Phys. 11, 2452–2458 (2009) [0017] Ekaterina I. Igorodina, Maria Forsyth, and Douglas R. MacFarlane, "On the components of the dielectric constant of ionic liquids: ionic polarization?", Phys. Chem. Chem. Phys. 11, 2452-2458 (2009) [0017]
- M. Born, Volumen und Hydratationswärme der Ionen, Zeitschrift für Physik, Nr. 1, S. 45–48 (1920) [0020] M. Born, Volume and Heat of Hydration of the Ions, Journal of Physics, No. 1, pp. 45-48 (1920) [0020]
- K. Aoki, Theory of the ion transfer kinetics at a viscous immiscible liquid/liquid interface by means of the Langevin equation, Electrochimica Acta 41, Nr. 14, S. 2321–2327 (1996) [0021] K. Aoki, Theory of the ion transfer kinetics at a viscous immiscible liquid / liquid interface by means of the Langevin equation, Electrochimica Acta 41, No. 14, pp. 2321-2327 (1996) [0021]
- K. Aoki aaO [0022] K. Aoki, supra [0022]
- K. Aoki, Theory of the ion transfer kinetics at a viscous immiscible liquid/liquid interface by means of the Langevin equation, Electrochimica Acta 41, Nr. 14, S. 2321–2327 (1996) [0025] K. Aoki, Theory of the ion transfer kinetics at a viscous immiscible liquid / liquid interface by means of the Langevin equation, Electrochimica Acta 41, No. 14, pp. 2321-2327 (1996) [0025]
- Fujinaga, K. Izutsu, ”Propylene Carbonate purification and tests for purity Pure and Applied Chemistry 27 Nr. 1 (1971), S. 273–280” [0045] Fujinaga, K. Izutsu, "Propylene Carbonate Purification and Tests for Purity Pure and Applied Chemistry 27, No. 1 (1971), pp. 273-280". [0045]
- R. Montadi, M. Matsu, I. S. Arthur, S.-J. Hwang, „Magnesium Boronydride: From Hydrogen Storage to Magnesium Battery”, Angewandte Chemie International Edition 51, Nr. 39 (2012), S. 9780–9783 [0045] R. Montadi, M. Matsu, IS Arthur, S.-J. Hwang, "Magnesium Boron Hydride: From Hydrogen Storage to Magnesium Battery", Angewandte Chemie International Edition 51, No. 39 (2012), pp. 9780-9783 [0045]
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110858660A (en) * | 2018-08-24 | 2020-03-03 | 比亚迪股份有限公司 | Lithium ion battery, preparation method thereof and electric vehicle |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1134758A1 (en) | 1999-03-23 | 2001-09-19 | Nisshinbo Industries, Inc. | Electrolyte composition for electric double layer capacitor, solid polymer electrolyte, composition for polarizable electrode, polarizable electrode, and electric double layer capacitor |
US20030205467A1 (en) | 1995-11-15 | 2003-11-06 | Jie Fu | Alkali ion conductive glass-ceramics and electric cells and gas sensors using the same |
US20050107239A1 (en) | 2002-01-15 | 2005-05-19 | Idemitsu Petrochemical Co., Ltd | Method for producing sulfide glass or sulfide glass ceramic capable of conducing lithium ion, and whole solid type cell using said glass ceramic |
US20060134492A1 (en) | 2003-06-10 | 2006-06-22 | Hilchenko Galina V | Bismuth oxide-based electrode-electrolyte pair (variants), method for the production thereof (variants) and organogel |
JP2008120666A (en) | 2006-10-17 | 2008-05-29 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Glass ceramic and method of manufacturing the same |
US20090159839A1 (en) | 2005-12-09 | 2009-06-25 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Lithium ion conductive sulfide-based solid electrolyte and all-solid lithium battery using same |
US20090317724A1 (en) | 2008-06-20 | 2009-12-24 | University Of Dayton | Lithium-air cells incorporating solid electrolytes having enhanced ionic transport and catalytic activity |
DE102011013018B3 (en) | 2011-03-04 | 2012-03-22 | Schott Ag | Lithium-ion conductive glass-ceramic and use of glass-ceramic |
US20140011101A1 (en) | 2012-07-06 | 2014-01-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Anode for lithium air battery and lithium air battery including the anode |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3260310B2 (en) * | 1997-11-04 | 2002-02-25 | ティーディーケイ株式会社 | Manufacturing method of sheet type electrode / electrolyte structure |
WO1999038225A1 (en) * | 1998-01-27 | 1999-07-29 | Yuasa Corporation | Lithium secondary battery of flat type |
JP2002313428A (en) * | 2001-04-17 | 2002-10-25 | Sony Corp | Method of manufacturing gel electrolyte battery |
JP4053819B2 (en) * | 2002-05-30 | 2008-02-27 | 株式会社オハラ | Lithium ion secondary battery |
JP2008103291A (en) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Idemitsu Kosan Co Ltd | All-solid battery for power storage |
JP5211526B2 (en) * | 2007-03-29 | 2013-06-12 | Tdk株式会社 | All-solid lithium ion secondary battery and method for producing the same |
DE102010030197A1 (en) * | 2010-06-17 | 2011-12-22 | Sb Limotive Company Ltd. | Lithium-ion cell |
JP5679748B2 (en) * | 2010-09-21 | 2015-03-04 | 日立造船株式会社 | Manufacturing method of all solid state battery |
JP2012099289A (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Nonaqueous electrolyte battery |
JP2012221749A (en) * | 2011-04-08 | 2012-11-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Nonaqueous electrolyte battery |
JP2012243472A (en) * | 2011-05-17 | 2012-12-10 | Toyota Motor Corp | Method for manufacturing all-solid battery |
JP2013058376A (en) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Toyota Motor Corp | Solid electrolyte particle, solid electrolyte membrane and method for producing solid electrolyte particle |
US9444100B2 (en) * | 2012-01-20 | 2016-09-13 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Secondary battery |
-
2015
- 2015-05-05 DE DE102015005805.3A patent/DE102015005805A1/en active Pending
- 2015-05-21 KR KR1020150070926A patent/KR102346567B1/en active IP Right Grant
- 2015-05-21 JP JP2015103502A patent/JP6173381B2/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030205467A1 (en) | 1995-11-15 | 2003-11-06 | Jie Fu | Alkali ion conductive glass-ceramics and electric cells and gas sensors using the same |
EP1134758A1 (en) | 1999-03-23 | 2001-09-19 | Nisshinbo Industries, Inc. | Electrolyte composition for electric double layer capacitor, solid polymer electrolyte, composition for polarizable electrode, polarizable electrode, and electric double layer capacitor |
US20050107239A1 (en) | 2002-01-15 | 2005-05-19 | Idemitsu Petrochemical Co., Ltd | Method for producing sulfide glass or sulfide glass ceramic capable of conducing lithium ion, and whole solid type cell using said glass ceramic |
US20060134492A1 (en) | 2003-06-10 | 2006-06-22 | Hilchenko Galina V | Bismuth oxide-based electrode-electrolyte pair (variants), method for the production thereof (variants) and organogel |
US20090159839A1 (en) | 2005-12-09 | 2009-06-25 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Lithium ion conductive sulfide-based solid electrolyte and all-solid lithium battery using same |
JP2008120666A (en) | 2006-10-17 | 2008-05-29 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Glass ceramic and method of manufacturing the same |
US20090317724A1 (en) | 2008-06-20 | 2009-12-24 | University Of Dayton | Lithium-air cells incorporating solid electrolytes having enhanced ionic transport and catalytic activity |
DE102011013018B3 (en) | 2011-03-04 | 2012-03-22 | Schott Ag | Lithium-ion conductive glass-ceramic and use of glass-ceramic |
US20140011101A1 (en) | 2012-07-06 | 2014-01-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Anode for lithium air battery and lithium air battery including the anode |
Non-Patent Citations (9)
Title |
---|
Charles Kittel, Einführung in die Festkörperphysik, 5. Auflage, R. Oldenbourg-Verlag München Wien, 1980, S. 441 |
Ekaterina I. Izgorodina, Maria Forsyth, and Douglas R. MacFarlane, "On the components of the dielectric constants of ionic liquids: ionic polarization?", Phys. Chem. Chem. Phys. 11, 2452-2458 (2009) |
Fujinaga, K. Izutsu, "Propylene Carbonate purification and tests for purity Pure and Applied Chemistry 27 Nr. 1 (1971), S. 273-280" |
Jennifer L. Schaefer, Yingying Lu, Surya S. Moganty, Praveen Agarwal, N. Jayaprakash, Lynden A. Archer, Electrolytes for high-energy lithium batteries, Appl. Nanosci. 2 (2012), S. 91-109 |
K. Aoki aaO |
K. Aoki, Theory of the ion transfer kinetics at a viscous immiscible liquid/liquid interface by means of the Langevin equation, Electrochimica Acta 41, Nr. 14, S. 2321-2327 (1996) |
M. Born, Volumen und Hydratationswärme der Ionen, Zeitschrift für Physik, Nr. 1, S. 45-48 (1920) |
R. Montadi, M. Matsu, I. S. Arthur, S.-J. Hwang, "Magnesium Boronydride: From Hydrogen Storage to Magnesium Battery", Angewandte Chemie International Edition 51, Nr. 39 (2012), S. 9780-9783 |
Tonghuan Yang, Lin Sang, Fei Ding, Jing Zhang, Xingjiang Liu: Three- and four-electrode EIS analysis of water stable lithium electrode with solid electrolyte plate. In: Electrochimica Acta 81, 2012, S. 179-185. - ISSN 0013-4686 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110858660A (en) * | 2018-08-24 | 2020-03-03 | 比亚迪股份有限公司 | Lithium ion battery, preparation method thereof and electric vehicle |
CN110858660B (en) * | 2018-08-24 | 2021-06-18 | 比亚迪股份有限公司 | Lithium ion battery, preparation method thereof and electric vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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