BR102018015875B1 - Bateria de estado totalmente sólido e anodo para ser usado em uma bateria de estado totalmente sólido - Google Patents
Bateria de estado totalmente sólido e anodo para ser usado em uma bateria de estado totalmente sólido Download PDFInfo
- Publication number
- BR102018015875B1 BR102018015875B1 BR102018015875-9A BR102018015875A BR102018015875B1 BR 102018015875 B1 BR102018015875 B1 BR 102018015875B1 BR 102018015875 A BR102018015875 A BR 102018015875A BR 102018015875 B1 BR102018015875 B1 BR 102018015875B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- porous layer
- anode
- state battery
- layer
- solid state
- Prior art date
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims description 43
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 42
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 41
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 38
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 38
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 20
- 239000011800 void material Substances 0.000 claims description 18
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 10
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 10
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 39
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 abstract description 15
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 abstract description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 164
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 25
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 24
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 11
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical group [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 6
- WZFUQSJFWNHZHM-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC(=O)N1CC2=C(CC1)NN=N2 WZFUQSJFWNHZHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 5
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 5
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Inorganic materials [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 5
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- GLNWILHOFOBOFD-UHFFFAOYSA-N lithium sulfide Chemical compound [Li+].[Li+].[S-2] GLNWILHOFOBOFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C(CN1CC2=C(CC1)NN=N2)=O HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001228 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 (NCM 111) Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-2-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)C(CN1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)=O OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound C1CN(CC2=NNN=C21)CC(=O)N3CCN(CC3)C4=CN=C(N=C4)NCC5=CC(=CC=C5)OC(F)(F)F LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910009297 Li2S-P2S5 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910009228 Li2S—P2S5 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002986 Li4Ti5O12 Inorganic materials 0.000 description 2
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 238000005280 amorphization Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- IHCCLXNEEPMSIO-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperidin-1-yl]-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C1CCN(CC1)CC(=O)N1CC2=C(CC1)NN=N2 IHCCLXNEEPMSIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018111 Li 2 S-B 2 S 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004043 Li(Ni0.5Mn1.5)O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006554 Li1+xMn2-x-yMyO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006601 Li1+xMn2−x−yMyO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009292 Li2S-GeS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009298 Li2S-P2S5-Li2O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009305 Li2S-P2S5-Li2O-LiI Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009304 Li2S-P2S5-LiI Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009301 Li2S-P2S5-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009311 Li2S-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009324 Li2S-SiS2-Li3PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009320 Li2S-SiS2-LiBr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009316 Li2S-SiS2-LiCl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009318 Li2S-SiS2-LiI Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009313 Li2S-SiS2-LixMOy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009328 Li2S-SiS2—Li3PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007354 Li2Sx Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009351 Li2S—GeS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009224 Li2S—P2S5-LiI Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009225 Li2S—P2S5—GeS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009219 Li2S—P2S5—Li2O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009222 Li2S—P2S5—Li2O—LiI Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009240 Li2S—P2S5—LiI Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009284 Li2S—P2S5—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009433 Li2S—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007284 Li2S—SiS2-LixMOy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007281 Li2S—SiS2—B2S3LiI Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007295 Li2S—SiS2—Li3PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007291 Li2S—SiS2—LiBr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007288 Li2S—SiS2—LiCl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007289 Li2S—SiS2—LiI Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007296 Li2S—SiS2—LixMOy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007306 Li2S—SiS2—P2S5LiI Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910032387 LiCoO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011279 LiCoPO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015645 LiMn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002993 LiMnO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000668 LiMnPO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003327 LiNbO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003005 LiNiO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013084 LiNiPO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012981 LiVO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002097 Lithium manganese(III,IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000441 X-ray spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- YFRNYWVKHCQRPE-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;prop-2-enoic acid Chemical compound C=CC=C.OC(=O)C=C YFRNYWVKHCQRPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 229910001386 lithium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002101 lytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 description 1
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 description 1
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000002203 sulfidic glass Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K trilithium;phosphate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/045—Cells or batteries with folded plate-like electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/049—Processes for forming or storing electrodes in the battery container
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0438—Processes of manufacture in general by electrochemical processing
- H01M4/044—Activating, forming or electrochemical attack of the supporting material
- H01M4/0445—Forming after manufacture of the electrode, e.g. first charge, cycling
- H01M4/0447—Forming after manufacture of the electrode, e.g. first charge, cycling of complete cells or cells stacks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/137—Electrodes based on electro-active polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
- H01M4/622—Binders being polymers
- H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/668—Composites of electroconductive material and synthetic resins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/426—Fluorocarbon polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
- H01M10/0562—Solid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/381—Alkaline or alkaline earth metals elements
- H01M4/382—Lithium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Abstract
a presente invenção se refere a uma bateria totalmente de estado sólido na qual a reversibilidade da reação de deposição e dissolução de um metal li pode ser melhorada enquanto inibe uma ocorrência de curto-circuito. o objetivo acima é alcançado fornecendo uma bateria totalmente em estado sólido utilizando uma reação de deposição e dissolução de um metal li como uma reação do anodo, a bateria de estado sólido compreendendo: um coletor de corrente anódica, uma camada porosa compreendendo uma resina, uma camada sólida de eletrólito uma camada de material ativo de catodo e um coletor de corrente de catodo, nesta ordem; caracterizada por uma resistência elétrica da camada porosa ser de 1 o ou mais e 690 o ou menos; e uma espessura da camada porosa é de 14 µm ou menos.
Description
[001] A presente invenção refere-se a uma bateria de estado totalmente sólido, e um anodo usado na mesma.
[002] Uma bateria de estado totalmente sólido é uma bateria que compreende uma camada de eletrólito sólido entre uma camada de material ativo de catodo e uma camada de material ativo de anodo. A literatura de patentes 1 divulga uma bateria secundária de lítio em que um eletrólito é interposto entre um elétrodo de catodo e um anodo; o anodo inclui um material ativo de anodo consistindo de uma mistura de lítio metálico e negro de fumo; e o eletrólito inclui um eletrólito sólido inorgânico condutor de íons de lítio. O objetivo desta técnica é fornecer uma bateria secundária de lítio que permita reduzir a influência do dendrito.
[003] A Literatura de Patente 2 divulga uma bateria secundária de lítio compreendendo: um primeiro eletrodo que possui um eletrólito condutor de íons de lítio, um eletrodo de catodo e um anodo que toca o eletrólito; precipitação e reação lítica de metal lítio ocorrem no momento da carga e descarga no eletrodo anodo; e um segundo eletrodo que previne a precipitação da forma de um dendrito de metal lítio. Esta técnica resolve o problema do dendrito e seu objetivo é fornecer uma bateria secundária de lítio que pode atingir alta densidade de energia, usando a reação de dissolução/precipitação do metal lítio como reação eletroquímica em um anodo.
[004] As baterias descritas nas Literaturas de Patente 1 e 2 utilizam uma reação de deposição e dissolução de um metal Li como uma reação de anodo. É importante inibir a ocorrência de curto-circuito devido ao dendrito quando a reação de deposição e dissolução de um Li metálico é utilizada. Entretanto, como descrito mais adiante, a reversibilidade da reação de deposição e dissolução de um Li de metal pode ser degradada em alguns casos apenas tentando inibir a ocorrência de curto-circuito.
[005] A presente descrição foi feita em vista das circunstâncias acima, e seu objetivo principal do é fornecer uma bateria de estado totalmente sólido na qual a reversibilidade da reação de deposição e dissolução de um metal Li possa ser melhorada embora inibindo uma ocorrência de curto-circuito.
[006] De modo a resolver o problema, a presente divulgação fornece uma bateria de estado totalmente sólido utilizando uma reação de deposição e dissolução de um metal Li como uma reação de anodo, bateria de estado totalmente sólido compreendendo: um coletor de corrente de anodo, uma camada porosa compreendendo uma resina, uma camada de eletrólito sólido, uma camada de material ativo de catodo, e um coletor de corrente de catodo, nesta ordem; uma resistência elétrica da camada porosa é de 1 Q ou mais e 690 Q ou menos; e uma espessura da camada porosa é igual ou inferior a 14 μm ou menos.
[007] De acordo com a presente descrição, a disposição de uma camada porosa específica permite que uma bateria de estado totalmente sólido tenha alta reversibilidade da reação de deposição e dissolução de um Li de metal embora inibindo uma ocorrência de curto-circuito.
[008] Na divulgação, a resina pode ser uma resina à base de flúor.
[009] Na divulgação, a resina à base de flúor pode ser fluoreto de polivinilideno (PVDF).
[010] Na divulgação, um conteúdo da resina na camada porosa pode ser de 25% em peso ou mais; e a espessura da camada porosa pode ser de 4 μm ou menos.
[011] Na descrição, a resistência elétrica da camada porosa pode ser de 153 Q ou menos.
[012] Na divulgação, a camada porosa pode conter um material condutor de elétrons.
[013] Na divulgação, a camada porosa pode conter apenas a resina.
[014] Além disso, a presente descrição proporciona um anodo para ser utilizado numa bateria de estado totalmente sólido utilizando uma reação de deposição e dissolução de um metal Li como uma reação de anodo, compreendendo o anodo: um coletor de corrente de anodo e uma camada porosa compreendendo uma resina por esta ordem; uma resistência elétrica da camada porosa é de 1 Q ou mais e 690 Q ou menos; e uma espessura da camada porosa é de 14 μm ou menos.
[015] De acordo com a presente descrição, o arranjo de uma camada porosa específica permite que um anodo tenha alta reversibilidade da reação de deposição e dissolução de um Li metálico enquanto inibe uma ocorrência de curto-circuito.
[016] A bateria de estado totalmente sólido da presente invenção exibe efeitos que a reversibilidade da reação de deposição e dissolução de um Li de metal pode ser melhorada enquanto inibe uma ocorrência de curto-circuito.
[017] As Figuras 1A e 1B são vistas esquemáticas em corte transversal que ilustram um exemplo da bateria de estado totalmente sólido da presente divulgação.
[018] As Figuras 2A e 2B são vistas esquemáticas em corte transversal que explicam a deposição convencional de um metal Li.
[019] As Figuras 3A e 3B são vistas esquemáticas em corte transversal que explicam a deposição de um Li metálico na presente divulgação.
[020] A Figura 4 é uma vista esquemática em corte transversal que ilustra um exemplo do anodo da presente divulgação.
[021] As Figuras 5A e 5B são imagens da secção transversal da célula de avaliação (após carga) obtidas no Exemplo 4 a 1.
[022] A Figura 6 é uma imagem em corte transversal da célula de avaliação (após carga) sem o arranjo da camada porosa.
[023] A bateria de estado totalmente sólido e o anodo da presente invenção estão descritos em seguida em detalhe.
[024] A. Bateria de estado totalmente sólido
[025] As Figuras As Figuras 1A e 1B são vistas esquemáticas em corte transversal que ilustram um exemplo da bateria de estado totalmente sólido da presente descrição. A Bateria de estado totalmente sólido 10 ilustrada na FIG. 1A tem coletor de corrente de anodo 5, camada porosa 6 compreendendo uma resina, camada de eletrólito sólido 3, camada de material ativo de catodo 1 e coletor de corrente de catodo 4, por esta ordem. Incidentalmente, na presente descrição, o coletor de corrente de anodo 5 e a camada porosa 6 podem ser referidos como um anodo em alguns casos. Similarmente, a camada de material ativo de catodo 1 e o coletor de corrente de catodo 4 podem ser referidos como um catodo em alguns casos. Além disso, a bateria de estado totalmente sólido 10 é uma bateria que utiliza uma reação de deposição e dissolução de um metal Li como uma reação do anodo, e uma vantagem disso é a alta densidade de energia. Ainda, como mostrado na FIG. 1B, na bateria totalmente sólida 10, a camada de material ativo do anodo 2 que é a deposição Li é gerada entre a camada de eletrolítica solida 3 sido e a camada porosa 6 carregando a bateria.
[026] De acordo com a presente divulgação, a disposição de uma camada porosa específica permite que uma bateria de estado totalmente sólido tenha alta reversibilidade da reação de deposição e dissolução de um Li de metal enquanto inibe uma ocorrência de curto-circuito. Como descrito acima, é importante inibir a ocorrência de curto-circuito (curto-circuito interno) devido ao dendrito no caso da bateria de estado totalmente sólido utilizando a reação de deposição e dissolução de um Li de metal. Enquanto isso, o nível de curto-circuito varia: de um curto-circuito irregular no nível a diferença de potencial entre o catodo e o anodo desaparece, para um curto-circuito no nível a tensão diminui enquanto a diferença de potencial entre o catodo e o anodo é mantida. Este último caso pode ser expresso como um curto circuito minuto. O curto circuito minuto pode ser um problema especialmente mediante uma carga rápida.
[027] Aqui, as Figuras 2A e 2B, são vistas esquemáticas em corte transversal que explicam a deposição convencional de um Li de metal. Conforme mostrado na Figura 2A, no estágio inicial de carga, o ponto em que o eletrólito sólido 31, que é um material condutor de íon de Li em contato com o coletor de corrente de anodo 5, que é um material condutor de elétron, torna-se uma origem de deposição do metal Li. Depois disso, a tensão aumenta devido ao metal Li depositado. Como resultado, o metal Li se estende ao vazio entre os eletrólitos sólidos adjacentes. O metal Li tem condutividade de elétron, de modo que o ponto em que o metal Li se estende para os vazio contata o eletrólito sólido 31 se torna uma nova origem de deposição do metal Li. Como resultado, como mostrado na FIG. 2B, o metal Li estende-se para o lado do catodo juntamente com a superfície do eletrólito sólido 31. Em outras palavras, a direção de deposição do metal Li torna-se principalmente a direção do catodo; o curto-circuito minuto ocorre com facilidade.
[028] Por outro lado, as Figuras 3A e 3B são vistas esquemáticas em corte transversal que explicam a deposição de um metal Li na presente divulgação. Como mostrado na FIG. 3A, a camada porosa 6 está presente entre o eletrólito sólido 31 que é um material condutor de íon Li, e o coletor de corrente de anodo 5 que é um material condutor de elétron. A resistência elétrica da camada porosa 6 é usualmente mais alta do que a do coletor de corrente de anodo 5. Consequentemente, a circulação é suprimida da concentração na origem de deposição do metal Li, e a ativação da origem de deposição diminui. Além disso, a camada porosa 6 tem uma estrutura tridimensional, de modo que a direção de deposição do metal Li não é somente para o catodo, mas dispersada para as outras direções (de modo que a direção cruza a direção para o catodo). Como resultado, como mostrado na Figura 3B, o metal Li é depositado uniformemente na interface do eletrólito sólido 31 e na camada porosa 6; os curtos circuitos minutos não ocorrem com facilidade.
[029] Agora, por exemplo, a reversibilidade da reação de deposição e dissolução do metal Li pode ser degradada em alguns casos, apenas tentando inibir a ocorrência do curto-circuito minuto. Por exemplo, a camada porosa mais espessa 6 torna-se, a menor ocorrência do curto circuito minuto. No entanto, descobriu-se um novo problema que apenas tentando inibir a ocorrência do curto circuito minuto facilita o corte do caminho condutor de íons de Li durante a descarga (durante a dissolução do metal Li), e como resultado, a reversibilidade da reação de deposição e dissolução do metal Li é degradada (a reação de dissolução do metal Li não ocorre facilmente em comparação com a reação de deposição do metal Li). Então, a configuração da resistência elétrica e da espessura da camada porosa na variação específica permitiu que a reversibilidade da reação de deposição e dissolução do metal Li fosse melhorada, ao mesmo tempo em que inibia a ocorrência de curto- circuito.
[030] A bateria de estado totalmente sólido da presente invenção é descrita em seguida em cada constituição.
[031] O anodo na presente divulgação compreende um coletor de corrente de anodo e uma camada porosa. Incidentalmente, o anodo pode ainda compreender uma camada de material ativo de anodo que é a deposição Li, no lado oposto do coletor de corrente de anodo, com base na camada porosa.
[032] A resistência elétrica da camada porosa é geralmente de 1 Q ou mais, e pode ser 4 Q ou mais. Se a resistência elétrica da camada porosa for muito pequena, é possível que a circulação não seja efetivamente impedida de se concentrar na origem de deposição do metal Li. Enquanto isso, a resistência elétrica da camada porosa é geralmente de 690 Q ou menos, pode ser de 345 Q ou menos, pode ser de 153 Q ou menos, e pode ser de 115 Q ou menos. Se a resistência elétrica da camada porosa for muito grande, existe a possibilidade de que a reversibilidade da reação de deposição e dissolução do metal Li possa ser degradada. A propósito, quando a densidade de energia volumétrica de 800 Wh / L é hipoteticamente necessária para aplicação prática, um projeto com capacidade de área unitária de 4,35 mAh / cm2 é necessário. Quando a resistência elétrica é considerada como x [Q], a densidade de corrente é considerada como y [A], e a mudança de tensão aceitável é considerada como 1 [V], o projeto deve atender x □ y < 1. Se um veículo tiver o alcance de 300 km for usado a 100 km / h, a taxa de C / 3 (1,45 mA / cm2) seria necessária, o que seria X x 1,45 < 1 resultando em x < 690. Em outras palavras, a resistência elétrica de a camada porosa é preferivelmente 690 Q ou menos.
[033] A espessura da camada porosa é geralmente de 14 μm ou menos, e pode ser de 11 μm ou menos. Se a espessura da camada porosa for muito grande, existe a possibilidade de que a reversibilidade da reação de deposição e dissolução do metal Li possa ser degradada. Além disso, do ponto de vista de que a reversibilidade da reação de deposição e dissolução do metal Li é alta, a espessura da camada porosa pode ser, por exemplo, 4 μm ou menos. Enquanto isso, a espessura da camada porosa é, por exemplo, 0,5 μm ou mais, e pode ser de 1 μm ou mais. Se a espessura da camada porosa for muito pequena, existe a possibilidade de que a ocorrência de curto-circuito possa não ser eficazmente inibida.
[034] O vazio da camada porosa é, por exemplo, 5% ou 170432US, pode ser de 15% ou mais, e pode ser de 45% ou mais. Entretanto, o vazio da camada porosa é menor que 100%. Exemplos do método para medir o vazio podem incluir um método para calcular a partir do volume aparente da camada porosa (V1) e o volume verdadeiro da camada porosa (V2), conforme descrito nos Exemplos mais adiante. Neste caso, o vazio da camada porosa pode ser calculado a partir de (V1 - V2) / V1 x 100. Incidentalmente, por exemplo, o vazio da camada porosa pode ser calculado obtendo-se uma pluralidade de imagens da secção transversal da camada porosa em várias posições e o resultado da sua análise de imagem.
[035] A camada porosa compreende pelo menos uma resina. A camada porosa pode compreender apenas uma resina e pode ainda compreender um material adicional. Exemplos do material adicional podem incluir um material condutor de elétron. Além disso, a camada porosa preferivelmente não compreende um material ativo de anodo. Além disso, a camada porosa pode compreender apenas uma resina e um material condutor de elétron. Incidentalmente, a resistência elétrica da camada porosa pode ser controlada, por exemplo, ajustando pelo menos um dos seguintes: o tipo de resina, o conteúdo da resina, o tipo de material condutor de elétrons, o conteúdo do material condutor de elétrons, a espessura da camada porosa e o vazio da camada porosa.
[036] Exemplos da resina incluída na camada porosa podem incluir uma resina à base de flúor, tal como fluoreto de polivinilideno (PVDF) e politetra fluoroetileno (PTFE), e uma resina à base de borracha, como borracha de acrilato de butadieno (ABR) e borracha de estireno butadieno (SBR). A resina à base de flúor tem características que a estabilidade química e as propriedades de isolamento são altas. Não há limitações particulares no conteúdo da resina na camada porosa; por exemplo, o conteúdo é 5% em peso ou mais, pode ser 15% em peso ou mais e pode ser 25% em peso ou mais. O conteúdo da resina na camada porosa pode ser de 100% em peso, e pode ser inferior a 100% em peso.
[037] Exemplos do material condutor de elétrons podem incluir um material de carbono e um material metálico. Exemplos do material de carbono podem incluir negros de fumo tais como negro de acetileno (AB) e negro de Ketjen (KB); e um material de carbono em forma de fibra tal como fibra de carbono cultivada com vapor (VGCF), nanotubo de carbono (CNT) e nanofibra de carbono (CNF). Não há limitações particulares no conteúdo do material condutor de elétrons na camada porosa; por exemplo, o conteúdo é 5% em peso ou mais e pode ser 10% em peso ou mais. O teor do material condutor de elétrons na camada porosa é, por exemplo, de 95% em peso ou menos, e pode ser 85% em peso ou menos.
[038] Não há limitações particulares no método para formar a camada porosa. Exemplos destes podem incluir um método para colar uma composição compreendendo pelo menos uma resina no coletor de corrente de anodo. A composição pode ainda conter um material condutor de elétrons. Além disso, a composição pode conter um solvente para dissolver a resina, ou um meio de dispersão para dispersar a resina.
[039] Entretanto, exemplos dos materiais para o coletor de corrente de anodo podem incluir SUS (aço inoxidável), cobre, níquel e carbono. Além disso, exemplos da forma do coletor de corrente de anodo podem incluir uma forma de bobina. A espessura do coletor de corrente de anodo é, por exemplo, 0,1 μm ou mais, e pode ser de 1 μm ou mais. Se a espessura do coletor de corrente de anodo for muito pequena, existe a possibilidade de que uma função de coleta de corrente possa ser degradada. Enquanto isso, a espessura do coletor de corrente de anodo é, por exemplo, 1 mm ou menos, e pode ser de 100 μm ou menos. Se a espessura do coletor de corrente de anodo for muito grande, existe a possibilidade de que a densidade de energia bateria de estado totalmente sólido possa ser degradada.
[040] A camada de eletrólito sólido na presente divulgação compreende pelo menos um eletrólito sólido. O eletrólito sólido é de preferência um eletrólito sólido inorgânico. Exemplos do eletrólito sólido inorgânico podem incluir um eletrólito sólido de sulfureto, um eletrólito sólido de óxido e um eletrólito sólido de nitreto.
[041] O eletrólito sólido de sulfeto normalmente compreende um elemento Li elemento e um elemento S. Além disso, o eletrólito sólido de sulfeto contém preferivelmente pelo menos um tipo de elemento P, um elemento Ge, um elemento Sn e um elemento Si. Além disso, o eletrólito sólido de sulfeto pode conter pelo menos um tipo de elemento O e um elemento halogênio (tal como um elemento F, um elemento Cl, um elemento Br e um elemento I).
[042] Exemplos do eletrólito sólido de sulfeto podem incluir Li2S-P2S5, Li2S- P2S5-GeS2, Li2S-P2S5-SnS2, Li2S-P2S5-SiS2, Li2S-P2S5-LiI, Li2S-P2S5-LiI-LiBr, Li2S- P2S5-Li2O, Li2S-P2S5-Li2O-LiI, Li2S-SiS2, Li2S-SiS2-LiI, Li2S-SiS2-LiBr, Li2S-SiS2-LiCl, Li2S-SiS2-B2S3-LiI, Li2S-SiS2-P2S5-LiI, Li2S-B2S3, Li2S-P2S5-ZmSn (desde que m e n seja um número positivo; Z é um de Ge, Zn e Ga), Li2S-GeS2, Li2S-SiS2-Li3PO4, Li2S- SiS2-LixMOy (contanto que x e y sejam número positivo, M é um dos P, Si, Ge, B, Al, Ga e In). A propósito, a descrição de “Li2S-P2S5” acima se refere a um material que compreende uma composição de matéria-prima, incluindo Li2S e P2S5, e também se aplica a outras descrições.
[043] O eletrólito sólido pode ser de vidro, pode ser de cerâmica e pode ser um material cristalino. O vidro pode ser obtido por um tratamento de amorfização para uma composição de matéria-prima (tal como uma mistura de Li2S e P2S5). Exemplos do tratamento de amorfização podem incluir moagem mecânica. A moagem mecânica pode ser moagem mecânica a seco e pode ser moagem mecânica úmida, mas esta última é preferível. A razão disso é evitar que a composição da matéria-prima adira à superfície da parede de um recipiente. Além disso, a cerâmica de vidro pode ser obtida por um tratamento de aquecimento para vidro. Além disso, o material cristalino pode ser obtido, por exemplo, por um tratamento de reação em fase sólida a uma composição de matéria prima.
[044] A forma do eletrólito sólido é preferivelmente uma forma granular. Além disso, o tamanho médio de partícula (D50) do eletrólito sólido é, por exemplo, 0,01 μm ou mais. Enquanto isso, o tamanho médio de partícula (D50) do eletrólito sólido é, por exemplo, 10 μm ou menos, e pode ser 5 μm menor. A condutividade do íon Li do eletrólito sólido a 25°C é, por exemplo, 1 x 10-4 S / cm ou mais, e é preferencialmente 1 x 10-3 S / cm ou mais.
[045] O conteúdo do eletrólito sólido na camada de eletrólito sólido é, por exemplo, 70% em peso ou mais, e pode ser 90% em peso ou mais. A camada de eletrólito sólido pode conter um ligante conforme necessário. Como ligante, a resina descrita em “1. Anodo ”acima pode ser exemplificada. Além disso, a espessura da camada de eletrólito sólido é, por exemplo, 0,1 μm ou mais. Entretanto, a espessura da camada de eletrólito sólido é, por exemplo, de 300 μm ou menos, e pode ser de 100 μm ou menos.
[046] O catodo na presente divulgação compreende um coletor de corrente de catodo e uma camada de material ativo de catodo. A camada de material ativo de catodo compreende pelo menos um material ativo de catodo, e pode conter pelo menos um de um eletrólito sólido, um material condutor e um ligante, como requerido.
[047] Não existem limitações particulares no material ativo do catodo e os seus exemplos podem incluir um material ativo de óxido e um material ativo à base de enxofre. Exemplos do material ativo de óxido podem incluir um material ativo do tipo sal de rocha, tal como LiCoO2, LiMnO2, LiNiO2, LiVO2 e LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2; um material ativo tipo espinélio tal como LiMn2O4, Li4Ti5O12 e Li (Ni0.5Mn1.5) O4; e um material ativo do tipo olivina, como LiFePO4, LiMnPO4, LiNiPO4 e LiCoPO4. Além disso, como material ativo de óxido, um material como o material ativo espinélio LiMn representado por Li1 + xMn2-x-yMyO4 (M é pelo menos um tipo de Al, Mg, Co, Fe, Ni e Zn; 0 <x + y <2) e pode ser utilizado um titanato de lítio.
[048] Também pode ser formada uma camada de revestimento incluindo um óxido condutor de íon de Li na superfície do material ativo de óxido. A razão disso é inibir a reação do material ativo do óxido com o eletrólito sólido. Exemplos do óxido condutor de íon de Li podem incluir LiNbO3, Li4Ti5O12 e Li3PO4. A espessura da camada de revestimento é, por exemplo, 0,1 nm ou mais, e pode ser 1 nm ou mais. Entretanto, a espessura da camada de revestimento é, por exemplo, 100 nm ou menos e pode ser de 20 nm ou menos. A cobertura da camada de revestimento na superfície do material ativo de óxido é, por exemplo, 70% ou mais, e pode ser de 90% ou mais.
[049] Além disso, o material ativo à base de enxofre é um material ativo incluindo pelo menos um elemento S. O material ativo à base de enxofre pode ou não conter um elemento Li. Exemplos do material ativo à base de enxofre podem incluir uma substância simples de enxofre, sulfeto de lítio (Li2S) e polissulfureto de lítio (Li2Sx, 2 > x > 8).
[050] Como eletrólito sólido, o eletrólito sólido descrito em “2. Camada de eletrólito sólido” acima pode ser exemplificado. Como material condutor e ligante, respectivamente, o material condutor de elétrons e a resina descrita em “1. Ânodo” acima pode ser exemplificado. Além disso, a espessura da camada de material ativo do catodo é, por exemplo, 0,1 μm ou mais. Entretanto, a espessura da camada de material ativo do catodo é, por exemplo, de 300 μm ou menos, e pode ser de 100 μm ou menos.
[051] Entretanto, exemplos do material para o coletor de corrente de catodo podem incluir SUS, alumínio, níquel, ferro, titânio e carbono. Além disso, exemplos da forma do coletor de corrente de catodo podem incluir uma forma de bobina. A espessura do coletor de corrente de catodo é, por exemplo, 0,1 μm ou mais, e pode ser de 1 μm ou mais. Entretanto, a espessura do coletor de corrente de catodo é, por exemplo, 1 mm ou menos, e pode ser de 100 μm ou menos.
[052] 4. Bateria de estado totalmente sólido A bateria de estado totalmente sólido da presente invenção compreende um coletor de corrente de anodo, uma camada porosa, uma camada de eletrólito sólido, uma camada de material ativo de catodo e um coletor de corrente de catodo, nesta ordem. Como mostrado na Figura 1A, uma camada de material ativo de anodo pode não estar presente entre a camada de eletrólito sólido 3 e a camada porosa 6. Em particular, é preferível que a camada de eletrólito sólido 3 contate diretamente a camada porosa 6. Entretanto, como mostrado na FIG. 1B, a bateria de estado totalmente sólido 10 pode compreender uma camada de material ativo de anodo 2 que é uma deposição Li entre a camada de eletrólito sólido 3 e a camada porosa 6.
[053] A bateria de estado totalmente sólido da presente divulgação compreende a camada porosa e, assim, uma camada de Li de deposição densa (camada do material ativo do anodo) pode ser formada após carga. O vazio na camada de Li de deposição é, por exemplo, de 10% ou menos, e pode ser de 5% ou menos. Entretanto, o vazio na camada de Li de deposição pode ser, 0%. Por exemplo, quando uma bobina de Li é usada como material ativo do anodo, o vazio da bobina de Li é normalmente 0%; contudo, há alguns casos em que um vazio é gerado levemente na camada Li de deposição. Incidentalmente, o vazio da camada Li de deposição pode ser confirmado pela observação da imagem em corte transversal da camada Li de deposição.
[054] A bateria de estado totalmente sólido da presente invenção é geralmente uma bateria secundária e útil como uma bateria montada no carro, por exemplo. A bateria secundária inclui o uso da bateria secundária como uma bateria principal (uso para apenas para descarregar uma vez após a carga). Exemplos do formato da bateria de estado totalmente sólido podem incluir um formato de moeda, um formato de laminado, um formato cilíndrico e um formato quadrado. Além disso, a bateria de estado totalmente sólido da presente divulgação compreende a camada porosa e, assim, a ocorrência de curto-circuito pode ser inibida mesmo se for carregada em uma taxa elevada. Consequentemente, na presente descrição, pode também ser fornecido um método de carga para carregar uma bateria à taxa de 1 C ou mais usando a bateria de estado totalmente sólido descrita acima.
[055] A Figura 4 FIG. 4 é uma vista esquemática em corte transversal que ilustra um exemplo do anodo da presente divulgação. Anodo 20 mostrado na Figura 4 é um anodo a ser utilizado em uma bateria de estado totalmente sólido utilizando uma reação de deposição e dissolução de um metal Li como uma reação do anodo, e o anodo compreende o coletor de corrente de anodo 5 e camada porosa 6 compreendendo uma nesta ordem.
[056] De acordo com a presente divulgação, a disposição de uma camada porosa específica permite que um anodo tenha uma alta reversibilidade da reação de deposição e dissolução de um Li de metal enquanto inibe uma ocorrência de curto-circuito. Os detalhes do anodo da presente divulgação estão no mesmo conteúdo que os descritos em “A bateria de estado totalmente sólido” acima; assim, as descrições aqui são omitidas.
[057] Consequentemente, a presente divulgação não está limitada às modalidades. As modalidades são exemplificações e quaisquer outras variações destinam-se a ser incluídas no âmbito técnico da presente divulgação se tiverem substancialmente a mesma constituição que a ideia técnica descrita na reivindicação da presente divulgação e oferecerem operações semelhantes à mesma.
[058] Ketjen preto (KB) foi preparado como o material condutor de elétron, e o fluoreto de polivinilideno (PVDF) foi preparado como a resina. Em seguida, KB e PVDF foram misturados na razão de peso de KB: PVDF = 75:25, e a mistura foi colada em um coletor de corrente de anodo (bobina de Cu) para formar uma camada porosa com espessura de 3 μm.
[059] Em seguida, preparou-se um eletrólito sólido de sulfureto (material à base de Li2-P2S5 incluindo LiBr e LiI) de 101,7 mg. Depois disso, o eletrólito sólido de sulfito foi disposto na superfície da camada porosa e pressionado na pressão de 1 ton / cm2 para formar uma camada sólida de eletrólito com espessura de 500 μm. Em seguida, preparou-se uma mistura de catodo incluindo um material ativo de catodo (LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2) de 26,7 mg, um eletrólito sólido de sulfeto (material à base de Li2-P2S5 incluindo LiBr e LiI) de 4,2 mg e um material condutor (VGCF) de 0,4 mg. Depois disso, a mistura de catodo foi disposta na superfície da camada de eletrólito sólido e pressionada na pressão de 6 ton / cm2 para formar uma camada de material ativo de catodo com espessura de 82,6 μm. Uma célula de avaliação foi obtida desta maneira. Consequentemente, a célula de avaliação foi fabricada sob uma atmosfera de argônio.
[060] Uma célula de avaliação foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1-1, exceto que a espessura da camada porosa foi alterada para 5 μm.
[061] [Exemplo 1-3] Uma célula de avaliação foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1-1, exceto que a espessura da camada porosa foi alterada para 11 μm.
[062] Uma célula de avaliação foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1-1, com a exceção de o teor de resina na camada porosa ter sido alterado para 50% em peso e a espessura da camada porosa ter sido alterada para 2 μm.
[063] Foi utilizada uma célula de avaliação obtida da mesma maneira que no Exemplo 1-1, exceto que o teor de resina na camada porosa foi alterado para 89% em peso.
[064] Uma célula de avaliação foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 3-1, exceto que a espessura da camada porosa foi alterada para 9 μm.
[065]Uma célula de avaliação foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 3-1, exceto que a espessura da camada porosa foi alterada para 14 μm.
[066] Uma célula de avaliação foi obtida da mesma maneira como no Exemplo 1-1, exceto que o teor de resina na camada porosa foi alterado para 95% em peso e a espessura da camada porosa foi alterada para 2 μm.
[067] Uma célula de avaliação foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 4-1, exceto que a espessura da camada porosa foi alterada para 5 μm.
[068] Uma célula de avaliação foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 4-1, exceto que a espessura da camada porosa foi alterada para 9 μm.
[069] Uma célula de avaliação foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1-1, exceto que o material condutor de elétrons não foi usado e a espessura da camada porosa foi alterada para 1 μm.
[070] Uma célula de avaliação foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1-1, exceto que o teor de resina na camada porosa foi alterado para 15% em peso e a espessura da camada porosa foi alterada para 22 μm.
[071] Uma célula de avaliação foi obtida da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 1, exceto que a espessura da camada porosa foi alterada para 2 μm.
[072] Uma célula de avaliação foi obtida da mesma maneira como no Exemplo 1-1, exceto que o material condutor de elétrons não foi usado e a espessura da camada porosa foi alterada para 4 μm.
[073] Uma célula de avaliação foi obtida da mesma maneira que no Exemplo 1-1, exceto que foi utilizada uma película SUS como coletor de corrente anodo e a camada porosa não foi disposta.
[074] Foi conduzida uma a medição de corrente elétrica para a camada porosa nos Exemplos 1-1 a 5 e Exemplos Comparativos 1 a 3. Especificamente, um corpo empilhado tendo um coletor de corrente de anodo (bobina de Cu) e a camada porosa foi pinçada com um pino SUS e confinada na pressão de 0,2 N para fabricar uma amostra, e foi medida a sua resistência elétrica.
[075] A resistência Elétrica da camada porosa nos Exemplos 1-1, 1-3, Exemplo 2, Exemplos 3-1, 3-3, Exemplos 4 -1, 4-3, Exemplo Comparativo 1 e Exemplo Comparativo 2 foram medidos, respectivamente, nas seguintes condições. Primeiro, como um teste em branco, um coletor de corrente de anodo (bobina de Cu) foi usado apenas como uma amostra, corrente de 100 μA foi aplicada a ele por 1 minuto, e 10 segundos de pausa foram tomados. Depois disso, a corrente de -100 μA foi aplicada por um minuto, e 10 segundos de pausa foram tomados. O teste foi repetido no valor da corrente, alterado respectivamente para ± 200 μA, ± 400 μA e ± 1000 μA. Posteriormente, no gráfico do desenho da corrente (X) e tensão (y), a inclinação calculada pelo método dos mínimos quadrados foi utilizada como resistência elétrica do branco. Em seguida, a resistência elétrica do corpo empilhado foi medida nas mesmas condições do teste em branco. A resistência elétrica do branco foi subtraída da resistência elétrica do corpo empilhado e o resultado foi utilizado como resistência elétrica da camada porosa.
[076] Por outro lado, a resistência elétrica da camada porosa no Exemplo 5 e no Exemplo Comparativo 3 foi medida respectivamente nas condições que se seguem. Primeiro, como um teste em branco, um coletor de corrente de anodo (bobina de Cu) foi usado apenas como uma amostra, corrente de 10 μA foi aplicada a ele por 1 minuto, e uma pausa de 1 minuto foi tomada. Depois disso, a corrente de -10 μA foi aplicada durante 1 minuto, e uma pausa de 1 minuto foi realizada. O teste foi repetido no valor de corrente, respectivamente, alterada para ± 20 μA e ± 40 μA. Posteriormente, no gráfico de plotagem (X) e tensão (y), a inclinação calculada pelo método dos mínimos quadrados foi utilizada como resistência elétrica do branco. Em seguida, a resistência elétrica do corpo empilhado foi medida nas mesmas condições do teste em branco. A resistência elétrica do branco foi subtraída da resistência elétrica do corpo empilhado e o resultado foi utilizado como resistência elétrica da camada porosa.
[077] Os resultados da medição da resistência elétrica são mostrados na Tabela 1. Consequentemente, a resistência elétrica no Exemplo 1-2 não foi medida; no entanto, sugere-se que a sua resistência seria o valor no meio da resistência elétrica do Exemplo 1-1 e do Exemplo 1-3. O Exemplo 3-2 e Exemplo 4-2 são da mesma forma.
[078] Uma medição do vazio foi conduzida para a camada porosa nos Exemplos 1-1 a 5 e Exemplos Comparativos 1 a 3. Primeiro, a espessura e o peso da camada porosa foram medidos. Em seguida, um volume aparente (V1) foi calculado a partir da espessura da camada porosa x a área da camada porosa (1 cm2). Em seguida, o peso de cada material foi calculado a partir do peso da camada porosa x a razão de massa de cada material. Em seguida, o volume verdadeiro de cada material foi calculado a partir do peso de cada material/densidade real de cada material. Em seguida, os volumes verdadeiros de cada material foram somados para calcular o volume real da camada porosa (V2). Em seguida, o vazio da camada porosa (%) foi calculado a partir de (V1 - V2) / V1 x 100. Os resultados estão mostrados na Tabela 1.
[079] Um teste de carga e descarga foi conduzido para as células de avaliação obtidas nos Exemplos 1-1 a 5, Exemplos Comparativos 1 a 3 e Exemplo de Referência 1. Primeiro, a célula de avaliação foi colocada ainda num tanque termostático a 60°C durante 3 horas para uniformizar a temperatura da célula. Em seguida, a carga da célula de avaliação foi iniciada a partir de corrente constante de 8,7 mA/cm2 de densidade da corrente (equivalente a 2C) e parou quando a capacidade de carga atingiu 4,35 mAh/cm2. Após 10 minutos, a descarga da célula de avaliação foi iniciada a partir da corrente constante de 0,435 mAh/cm2 de densidade de corrente (equivalente a 0,1 C) e parou quando a tensão atingiu 3,0 V. Assim, foram medidos OCV após a medição da capacidade de carga e descarga. Os resultados são mostrados na Tabela 1.
[080] Consequentemente, pelo OCV após a carga, a influência do curto- circuito de minuto pode ser avaliada. Quanto ao LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2 usado como material ativo do catodo, quanto maior for o SOC (estado de carga), maior será o OCP. Por outro lado, o OCP do metal Li está em um determinado nível, independentemente da quantidade de deposição. Consequentemente, o OCV alto significa que a bateria está carregada para um SOC mais alto, embora a capacidade de carga esteja em um determinado nível. Em outras palavras, quanto maior a ocorrência de curto-circuito, maior será a perda durante a carga e menor será a OCV após a carga. Em contrapartida, quanto menor a ocorrência de curto-circuito, menor será a perda durante a carga e a OCV após a carga se torna maior. Na Tabela 1, o caso do OCV após carga sendo 4,12 ou mais é considerado como A, e sendo 4,10 ou menos é considerado como B. Além disso, pela capacidade de descarga, a reversibilidade da reação de deposição e dissolução do metal Li pode ser avaliada. Quanto maior a reversibilidade, maior a capacidade de descarga. Quanto menor a reversibilidade, menor a capacidade de descarga. Na Tabela 1, o caso em que a capacidade de descarga é de 3,00 mAh ou mais é considerada como A, sendo 2,00 mAh ou mais e menos de 3,00 mAh é considerado como B, e sendo inferior a 2,00 mAh é considerado como C.
[081] Como mostrado na Tabela 1, quando a espessura e a resistência elétrica da camada porosa estavam na faixa específica, os resultados da OCV após a carga e a capacidade de descarga foram excelentes. Em outras palavras, foi confirmado que a reversibilidade da reação de deposição e dissolução do metal Li foi melhorada, enquanto inibiu a ocorrência de curto-circuito (especialmente curto- circuito minuto).
[082] Uma bobina Cu foi usada como coletor de corrente de anodo em cada Exemplo, e uma bobina SUS foi usada como coletor de corrente de anodo no Exemplo de Referência 1; assim, eles não podem ser diretamente comparados um com o outro, mas foi sugerido que o arranjo da camada porosa permitia que a OCV após carga se tornasse grande e curto-circuito seja inibido.
[083] Por outro lado, era eficaz o aumento de espessura da camada porosa se tentando apenas inibir o curto-circuito como no Exemplo Comparativo 1. De fato, o OCV após carga no Exemplo Comparativo 1 estava no mesmo nível que em cada Exemplo. Contudo, no Exemplo Comparativo 1, uma vez que a espessura da camada porosa era demasiado grande, a reação de dissolução do metal Li durante a descarga não prosseguiu facilmente e resultou numa pequena capacidade de descarga. Por outro lado, em cada Exemplo, uma vez que a espessura da camada porosa era pequena, a reação de dissolução do metal Li durante a descarga prosseguiu facilmente e resultou em grande capacidade de descarga. Ainda, por exemplo, ao comparar os Exemplos 1-1, 1-2 e 1-3, houve uma tendência de que quanto maior a espessura da camada porosa, menor a capacidade de descarga. Essa tendência foi a mesma para os outros exemplos. Foi presumido que a razão para tal era que, como descrito acima, quanto maior a espessura da camada porosa, menor a reação de dissolução do metal Li durante a descarga.
[084] Também, por exemplo, quando se compara o Exemplo 1-1 ao Exemplo Comparativo 2, foi confirmado que o OCV após carga ficou pequeno (o que estava no estado de causar facilmente curto-circuito) se a resistência elétrica da camada porosa fosse muito pequena. Em outras palavras, sugeriu-se que 23 resistência elétrica adequadamente grande inibiu a corrente de se concentrar na origem de deposição do metal Li, o que resultou na deposição uniforme do metal Li na interface entre a camada de eletrólito sólido e a camada porosa. Além disso, ao comparar o Exemplo 5 ao Exemplo Comparativo 3, é confirmado que a resistência elétrica muito grande da camada porosa leva, em particular, a uma pequena capacidade de descarga. A razão pela qual a capacidade de descarga se tornou pequena foi presumida que a resistência elétrica muito grande da camada porosa não facilitou a condução de elétrons à camada porosa.
[085] Observação de Seção Transversal A seção transversal da célula de avaliação (após a carga) obtida no Exemplo 4-1 foi observada por SEM-EDX (Espectroscopia de raio-X dispersiva de Varredura de Microscópica de Elétron). O resultado é mostrado nas Figuras 5A e 5B. Incidentalmente, a Figura 5B é uma vista ampliada de uma parte da Figura 5A. Como mostrado nas Figuras 5A e 5B, no Exemplo 4-1, a espessura do Li depositado entre a camada de eletrólito sólido e a camada porosa era uniforme. Em particular, como mostrado na Figura 5B, confirmou-se que a deposição Li formava uma camada densa embora parcialmente incluísse a parte esparsa. Desta maneira, na presente descrição, foi confirmado que o arranjo da camada porosa específica permitiu a deposição uniforme do metal Li na interface entre a camada de eletrólito sólido e a camada porosa.
[086] Por outro lado, a FIG. 6 é uma imagem em corte da célula de avaliação (após carga) sem dispor a camada porosa. Na Figura 6, a espessura do Li depositado entre a camada de eletrólito sólido e o coletor de corrente de anodo não era uniforme. Além disso, foi confirmado que a deposição Li formou uma camada que era esparsa no total. Incidentalmente, na Figura 6, há um espaço entre a camada de eletrólito sólido e a deposição Li, mas pode-se saber que a superfície, que é o lado de Li de deposição, da camada de eletrólito sólido e a superfície, que é o lado da camada de eletrólito sólido, da deposição Li estão em formas correspondentes. Lista de Sinais de Referência 1 ... camada de material ativo de catodo 2 ... camada de material ativo de anodo 3 ... camada de eletrólito sólido 4 ... coletor de corrente de catodo 5 ... coletor de corrente de ano 6 ... camada porosa 10 ... bateria de estado totalmente sólido 20 ... anodo
Claims (8)
1. Bateria de estado totalmente sólido utilizando uma reação de deposição e dissolução de um metal Li como uma reação de anodo, a bateria de estado totalmente sólido CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: um coletor de corrente de anodo, uma camada porosa compreendendo uma resina, uma camada de eletrólito sólido, uma camada de material ativo de catodo e um coletor de corrente de catodo, nesta ordem; em que um conteúdo da resina na camada porosa é de 25% em peso ou mais; uma resistência elétrica da camada porosa é de 1 Q ou mais e 690 Q ou menos; uma espessura da camada porosa é de 1 μm ou mais e 14 μm ou menos; e o vazio da camada porosa é de 5% ou mais.
2. Bateria de estado totalmente sólido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a resina é uma resina à base de flúor.
3. Bateria de estado totalmente sólido, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que a resina à base de flúor é fluoreto de polivinilideno (PVDF).
4. Bateria de estado totalmente sólido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADA pelo fato de que a espessura da camada porosa é de 1 μm ou mais e 4 μm ou menos.
5. Bateria de estado totalmente sólido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que a resistência elétrica da camada porosa é de 1 Q ou mais e 153 Q ou menos.
6. Bateria de estado totalmente sólido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADA pelo fato de que a camada porosa contém um material condutor de elétrons.
7. Bateria de estado totalmente sólido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADA pelo fato de que a camada porosa contém apenas a resina.
8. Anodo para ser usado em uma bateria de estado totalmente sólido utilizando uma reação de deposição e dissolução de um metal Li como uma reação de anodo, o anodo CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um coletor de corrente de anodo e uma camada porosa que compreende uma resina nesta ordem; um conteúdo da resina na camada porosa é de 25% em peso ou mais; uma resistência elétrica da camada porosa é de 1 Q ou mais e 690 Q ou menos; e uma espessura da camada porosa é de 1 μm ou mais e 14 μm ou menos; e o vazio da camada porosa é de 5% ou mais.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017155221A JP6838521B2 (ja) | 2017-08-10 | 2017-08-10 | 全固体電池および負極 |
JP2017-155221 | 2017-08-10 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BR102018015875A2 BR102018015875A2 (pt) | 2019-03-19 |
BR102018015875B1 true BR102018015875B1 (pt) | 2024-03-12 |
Family
ID=63041902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BR102018015875-9A BR102018015875B1 (pt) | 2017-08-10 | 2018-08-02 | Bateria de estado totalmente sólido e anodo para ser usado em uma bateria de estado totalmente sólido |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US11888110B2 (pt) |
EP (1) | EP3442059B1 (pt) |
JP (1) | JP6838521B2 (pt) |
KR (1) | KR102088396B1 (pt) |
CN (1) | CN109390552B (pt) |
BR (1) | BR102018015875B1 (pt) |
RU (1) | RU2684168C1 (pt) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102446619B1 (ko) * | 2019-03-19 | 2022-09-22 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 전고체 전지용 전해질막 및 이를 제조하는 방법 |
JP7331443B2 (ja) | 2019-04-26 | 2023-08-23 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池 |
JP7259677B2 (ja) * | 2019-09-24 | 2023-04-18 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池 |
JP7207248B2 (ja) * | 2019-09-24 | 2023-01-18 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池 |
KR20210056504A (ko) * | 2019-11-08 | 2021-05-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전고체 이차전지용 음극층, 이를 포함하는 전고체 이차전지 및 그 제조방법 |
KR20210056779A (ko) | 2019-11-11 | 2021-05-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전고체 이차전지 |
JP7318511B2 (ja) * | 2019-12-03 | 2023-08-01 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池 |
JP7304278B2 (ja) * | 2019-12-04 | 2023-07-06 | 株式会社Soken | 全固体電池およびその製造方法 |
JP2021136215A (ja) * | 2020-02-28 | 2021-09-13 | 日産自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
KR20210111949A (ko) * | 2020-03-03 | 2021-09-14 | 삼성에스디아이 주식회사 | 양극 및 이를 포함하는 전고체 이차전지, 및 전고체 이차전지의 제조 방법 |
JP7244456B2 (ja) * | 2020-04-28 | 2023-03-22 | プライムアースEvエナジー株式会社 | 二次電池の状態判定方法及び二次電池の状態判定装置 |
KR102634217B1 (ko) * | 2020-09-23 | 2024-02-07 | 도요타 지도샤(주) | 전고체 전지의 제조 방법 |
JP7334759B2 (ja) * | 2021-04-27 | 2023-08-29 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池 |
TWI762418B (zh) | 2021-09-03 | 2022-04-21 | 輝能科技股份有限公司 | 鋰金屬極板 |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10302794A (ja) | 1997-04-30 | 1998-11-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リチウム二次電池 |
US7476467B2 (en) * | 2004-03-29 | 2009-01-13 | Lg Chem, Ltd. | Lithium secondary battery with high power |
US9893337B2 (en) * | 2008-02-13 | 2018-02-13 | Seeo, Inc. | Multi-phase electrolyte lithium batteries |
JP5207206B2 (ja) * | 2008-03-07 | 2013-06-12 | 住友電気工業株式会社 | 全固体リチウム二次電池の製造方法 |
JP4948510B2 (ja) * | 2008-12-02 | 2012-06-06 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池 |
EP2408045B1 (en) * | 2009-03-12 | 2019-03-13 | Nissan Motor Co., Ltd. | Bipolar battery current collector and bipolar battery |
JP6069821B2 (ja) * | 2011-09-28 | 2017-02-01 | ソニー株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
JP2015092433A (ja) * | 2012-02-24 | 2015-05-14 | 住友電気工業株式会社 | 全固体リチウム二次電池 |
EP2835851A4 (en) * | 2012-04-04 | 2016-03-09 | Uacj Corp | COLLECTOR, ELECTRODE STRUCTURE, NON-WATER ELECTROLYTE BATTERY AND ELECTRICITY MEMORY COMPONENT |
KR101920714B1 (ko) * | 2012-05-16 | 2018-11-21 | 삼성전자주식회사 | 리튬 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 전지 |
CN106575795A (zh) * | 2014-09-29 | 2017-04-19 | 松下知识产权经营株式会社 | 层压电池 |
JP6432113B2 (ja) | 2014-11-18 | 2018-12-05 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | リチウム二次電池 |
US20160240831A1 (en) * | 2015-02-12 | 2016-08-18 | Apple Inc. | Dendrite-resistant battery |
JP2016219130A (ja) * | 2015-05-15 | 2016-12-22 | セイコーエプソン株式会社 | 固体電解質電池、電極複合体、複合固体電解質および固体電解質電池の製造方法 |
JP2017084515A (ja) * | 2015-10-26 | 2017-05-18 | セイコーエプソン株式会社 | 負極層、および全固体リチウムイオン二次電池 |
WO2017095151A1 (ko) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 이차전지 |
JP2017130283A (ja) * | 2016-01-18 | 2017-07-27 | トヨタ自動車株式会社 | 全固体電池 |
CN105845891B (zh) * | 2016-05-13 | 2019-06-18 | 清华大学 | 一种具有双层结构的金属锂负极 |
CN205900693U (zh) * | 2016-07-14 | 2017-01-18 | 深圳市盛邦科技有限公司 | 一种负极片及全固态电池 |
CN109390622B (zh) * | 2017-08-10 | 2022-03-22 | 丰田自动车株式会社 | 锂固体电池 |
JP6946836B2 (ja) | 2017-08-10 | 2021-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | リチウム固体電池、およびリチウム固体電池の製造方法 |
-
2017
- 2017-08-10 JP JP2017155221A patent/JP6838521B2/ja active Active
-
2018
- 2018-07-23 CN CN201810810080.5A patent/CN109390552B/zh active Active
- 2018-07-23 US US16/042,187 patent/US11888110B2/en active Active
- 2018-07-24 EP EP18185246.8A patent/EP3442059B1/en active Active
- 2018-07-27 KR KR1020180087754A patent/KR102088396B1/ko active IP Right Grant
- 2018-08-01 RU RU2018128145A patent/RU2684168C1/ru active
- 2018-08-02 BR BR102018015875-9A patent/BR102018015875B1/pt active IP Right Grant
-
2023
- 2023-12-20 US US18/389,946 patent/US20240120528A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3442059A1 (en) | 2019-02-13 |
CN109390552A (zh) | 2019-02-26 |
RU2684168C1 (ru) | 2019-04-04 |
CN109390552B (zh) | 2021-10-29 |
JP2019036391A (ja) | 2019-03-07 |
US11888110B2 (en) | 2024-01-30 |
EP3442059B1 (en) | 2022-04-27 |
US20190051925A1 (en) | 2019-02-14 |
KR102088396B1 (ko) | 2020-03-12 |
KR20190017649A (ko) | 2019-02-20 |
US20240120528A1 (en) | 2024-04-11 |
BR102018015875A2 (pt) | 2019-03-19 |
JP6838521B2 (ja) | 2021-03-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
BR102018015875B1 (pt) | Bateria de estado totalmente sólido e anodo para ser usado em uma bateria de estado totalmente sólido | |
Tan et al. | Elucidating reversible electrochemical redox of Li6PS5Cl solid electrolyte | |
Orikasa et al. | Ionic conduction in lithium ion battery composite electrode governs cross-sectional reaction distribution | |
Qi et al. | Understanding the influence of conductive carbon additives surface area on the rate performance of LiFePO4 cathodes for lithium ion batteries | |
Ruffo et al. | Impedance analysis of Na0. 44MnO2 positive electrode for reversible sodium batteries in organic electrolyte | |
KR20190017661A (ko) | 리튬 고체 전지 | |
BR112015018684B1 (pt) | Composto de material ativo, método de fabricação para composto de material ativo, e bateria secundária de lítio incluindo composto material ativo | |
Liu et al. | Capacity fading mechanism of the commercial 18650 LiFePO4-based lithium-ion batteries: an in situ time-resolved high-energy synchrotron XRD study | |
BR102019013892A2 (pt) | método para carregar bateria secundária | |
Hansen et al. | Size-dependent cyclic voltammetry study of silicon microwire anodes for lithium ion batteries | |
BR112020024947A2 (pt) | Composições de eletrodo à base de óxido de metal | |
BR102018013748B1 (pt) | Bateria secundária de íon de lítio de estado sólido total | |
Zhou et al. | The effect of Na content on the electrochemical performance of the O3-type Na x Fe 0.5 Mn 0.5 O 2 for sodium-ion batteries | |
Fan et al. | Single-walled carbon nanotube as conductive additive for SiO/C composite electrodes in pouch-type lithium-ion batteries | |
Gu et al. | Preparation of MgCo 2 O 4/graphite composites as cathode materials for magnesium-ion batteries | |
Yan et al. | Understanding interfacial impedance growth in porous electrodes containing blended active materials | |
Rao et al. | Investigation of lithium content changes to understand the capacity fading mechanism in LiFePO4/graphite battery | |
BR102018014456B1 (pt) | Bateria secundária de íon lítio aquosa | |
CN106654349A (zh) | 一种锂硫电池 | |
Sui et al. | Spray-drying synthesis of LiFeBO3/C hollow spheres with improved electrochemical and storage performances for Li-ion batteries | |
Chayambuka et al. | Physics-based modeling of sodium-ion batteries part I: Experimental parameter determination | |
Zhao et al. | Effect of pyrolytic polyacrylonitrile on electrochemical performance of Si/graphite composite anode for lithium-ion batteries | |
JP7347454B2 (ja) | 負極活物質層 | |
Cao et al. | Electrochemical impedance spectroscopic study of the lithium storage mechanism in commercial molybdenum disulfide | |
Tarquini et al. | Polysulfide solution effects on LiS batteries performances |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
B06W | Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette] | ||
B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 02/08/2018, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |