BR112021015924A2 - Lâmina e película de lítio impressas - Google Patents
Lâmina e película de lítio impressas Download PDFInfo
- Publication number
- BR112021015924A2 BR112021015924A2 BR112021015924-0A BR112021015924A BR112021015924A2 BR 112021015924 A2 BR112021015924 A2 BR 112021015924A2 BR 112021015924 A BR112021015924 A BR 112021015924A BR 112021015924 A2 BR112021015924 A2 BR 112021015924A2
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- lithium
- composition
- printable
- anode
- substrate
- Prior art date
Links
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 354
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 289
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 173
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 63
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims abstract description 34
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000006254 rheological additive Substances 0.000 claims abstract description 33
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 19
- -1 propylene diene Chemical class 0.000 claims description 18
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 11
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 10
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 10
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 7
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 7
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 claims description 2
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims description 2
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 claims description 2
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 claims description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims 2
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N Isobutene Chemical group CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 claims 1
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 49
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 30
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 25
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 24
- 239000010408 film Substances 0.000 description 23
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 21
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 15
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 13
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 13
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 12
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 11
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 11
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 8
- IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N lithium nitrate Chemical compound [Li+].[O-][N+]([O-])=O IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 7
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 7
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 7
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 7
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 7
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 6
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 5
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 5
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N Para-Xylene Chemical group CC1=CC=C(C)C=C1 URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920002367 Polyisobutene Polymers 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 4
- GSOLWAFGMNOBSY-UHFFFAOYSA-N cobalt Chemical compound [Co][Co][Co][Co][Co][Co][Co][Co] GSOLWAFGMNOBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 4
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101150110932 US19 gene Proteins 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 238000001453 impedance spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 3
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 description 3
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- 239000002620 silicon nanotube Substances 0.000 description 3
- 229910021430 silicon nanotube Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 2
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YZSKZXUDGLALTQ-UHFFFAOYSA-N [Li][C] Chemical compound [Li][C] YZSKZXUDGLALTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 2
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000000157 electrochemical-induced impedance spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000002001 electrolyte material Substances 0.000 description 2
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- DEUISMFZZMAAOJ-UHFFFAOYSA-N lithium dihydrogen borate oxalic acid Chemical compound B([O-])(O)O.C(C(=O)O)(=O)O.C(C(=O)O)(=O)O.[Li+] DEUISMFZZMAAOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001251 solid state electrolyte alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229920001897 terpolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- UAYWVJHJZHQCIE-UHFFFAOYSA-L zinc iodide Chemical compound I[Zn]I UAYWVJHJZHQCIE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 1-butoxybutane Chemical compound CCCCOCCCC DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical class C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002000 Electrolyte additive Substances 0.000 description 1
- 229920013645 Europrene Polymers 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- 229910032387 LiCoO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013191 LiMO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003005 LiNiO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002097 Lithium manganese(III,IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001091 LixCoO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014149 LixNiO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N Methyl tert-butyl ether Chemical compound COC(C)(C)C BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMNLZQYZDPTDNF-UHFFFAOYSA-N P(=O)(=O)SP(=O)=O.[Li] Chemical class P(=O)(=O)SP(=O)=O.[Li] PMNLZQYZDPTDNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229910003092 TiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OEMGCAOEZNBNAE-UHFFFAOYSA-N [P].[Li] Chemical compound [P].[Li] OEMGCAOEZNBNAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002015 acyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 238000007707 calorimetry Methods 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910021525 ceramic electrolyte Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002801 charged material Substances 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010281 constant-current constant-voltage charging Methods 0.000 description 1
- YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N copper nickel Chemical compound [Ni].[Cu] YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 description 1
- RWGFKTVRMDUZSP-UHFFFAOYSA-N cumene Chemical compound CC(C)C1=CC=CC=C1 RWGFKTVRMDUZSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011263 electroactive material Substances 0.000 description 1
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000000724 energy-dispersive X-ray spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229920005558 epichlorohydrin rubber Polymers 0.000 description 1
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001038 ethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 1
- 229910001849 group 12 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 150000002641 lithium Chemical class 0.000 description 1
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910021450 lithium metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001512 metal fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005289 physical deposition Methods 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001083 polybutene Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001195 polyisoprene Polymers 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910052705 radium Inorganic materials 0.000 description 1
- HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N radium atom Chemical compound [Ra] HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 150000003463 sulfur Chemical class 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- RIUWBIIVUYSTCN-UHFFFAOYSA-N trilithium borate Chemical class [Li+].[Li+].[Li+].[O-]B([O-])[O-] RIUWBIIVUYSTCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K trilithium;phosphate Chemical class [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
- 238000003963 x-ray microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 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
- 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
- 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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
-
- 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
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0409—Methods of deposition of the material by a doctor blade method, slip-casting or roller coating
-
- 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
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1395—Processes of manufacture of 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
- H01M4/36—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
-
- 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
-
- 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
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- 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
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0082—Organic polymers
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
lâmina e película de lítio impressas. a presente invenção refere-se a um substrato revestido com uma composição de lítio imprimível. a composição de lítio imprimível inclui pó de metal de lítio; um aglutinante de polímero, em que o aglutinante de polímero é compatível com o pó de lítio; e um modificador da reologia compatível com o pó de lítio e o aglutinante de polímero, em que o modificador da reologia é dispersível dentro da composição e provê uma estrutura de suporte tridimensional para uma melhoria adicional do desempenho eletroquímico do eletrodo quando revestido com a composição. o substrato pode ser incorporado em uma bateria. em uma modalidade, a bateria compreende um cátodo, um eletrólito e um ânodo, em que o cada um dentre o cátodo, o eletrólito, o separador, o ânodo, ou uma combinação destes pode compreender um substrato revestido com uma composição de lítio imprimível.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "LÂMINA E PELÍCULA DE LÍTIO IMPRESSAS".
[0001] O pedido de patente a seguir reivindica a prioridade para o Pedido de Patente Provisório U.S. Nº. 62/874.269 depositado em 15 de julho de 2019, o Pedido de Patente Provisório U.S. Nº. 62/864.739 de- positado em 21 de junho de 2019 e os Pedidos de Patente Internacio- nais números PCT/US19/23376, PCT/US19/23383 e PCT/US19/23390 depositados em 21 de março de 2019, os quais reivindicam a prioridade para os Pedidos de Patente U.S. números 16/359.707, 16/359.725 e 16/359.733 depositados em 20 de março de 2019, que reivindicam a prioridade para o Pedido de Patente Provisório U.S. Nº. 62/646.521 de- positado em 22 de março de 2018, e o Pedido de Patente Provisório U.S. Nº. 62/691.819 depositado em 29 de junho de 2018, em que cada uma de suas divulgações é incorporada a título de referência em sua totalidade.
[0002] A presente invenção refere-se a um substrato revestido com uma composição de lítio imprimível apropriado para o uso em uma am- pla variedade de dispositivos de armazenamento de energia, incluindo baterias e capacitores.
[0003] As baterias secundárias ou recarregáveis de lítio e de íons de lítio têm encontrado uso em determinadas aplicações tais como em telefones celulares, camcorders e computadores do tipo laptop, e ainda mais recentemente em aplicação de maior potência, tal como em veícu- los elétricos e veículos elétricos híbridos. É preferível nessas aplicações que as baterias secundárias tenham a capacidade específica mais ele- vada possível mas que ainda confiram condições operacionais seguras e uma boa capacidade de ciclos bom de modo que uma elevada capa- cidade específica seja mantida nos ciclos de recarga e descarga subse- quentes.
[0004] Embora haja várias construções para baterias secundárias, cada construção inclui um eletrodo positivo (ou cátodo), um eletrodo ne- gativo (ou ânodo), um separador que separa o cátodo e o ânodo, e um eletrólito em comunicação eletroquímica com o cátodo e ânodo. Para baterias secundárias de lítio, os íons de lítio são transferidos do ânodo ao cátodo através do eletrólito quando a bateria secundária está sendo descarregada, isto é, usada para sua aplicação específica. Durante o processo de descarga, os elétrons são coletados do ânodo e passam para o cátodo através de um circuito externo. Quando a bateria secun- dária está sendo carregada, ou recarregada, os íons de lítio são trans- feridos do cátodo ao ânodo através do eletrólito.
[0005] Historicamente, as baterias secundárias de lítio eram produ- zidas ao usar compostos não carregado com lítio que têm elevadas ca- pacidades específicas tais como TiS2, MoS2, MnO2 e V2O5 como mate- riais ativos do cátodo. Estes materiais ativos do cátodo eram acoplados com um ânodo de metal de lítio. Quando a bateria secundária era des- carregada, os íons de lítio eram transferidos do ânodo de metal de lítio ao cátodo através do eletrólito. Infelizmente, com a ciclos, o metal de lítio desenvolvia dendritos que no final causavam condições inseguras na bateria. Como resultado, a produção destes tipos de baterias secun- dárias foi interrompida no início dos anos 90 em favor das baterias de íons de lítio.
[0006] As baterias de íons de lítio usam tipicamente óxidos de metal de lítio tais como LiCoO2 e LiNiO2 como materiais ativos do cátodo aco- plados com um material ativo do ânodo tal como um material à base de carbono. É reconhecido há outros tipos de ânodo à base de óxido de silício, partículas de silício, e outros ainda. Nas baterias que utilizam sis- temas de ânodo à base de carbono, a formação de dendritos de lítio no ânodo é substancialmente evitada, tornando desse modo a bateria mais segura. No entanto, o lítio eletroquimicamente ativo, cuja quantidade determina a capacidade da bateria, é totalmente proveniente do cátodo. Isto limita a escolha de materiais ativos do cátodo, uma vez que os ma- teriais ativos devem conter lítio removível/ciclável. Além disso, os pro- dutos não carregados com lítio que correspondem a LixCoO2, LixNiO2 formados durante a carga e a sobrecarga não são estáveis. Em particu- lar, esses produtos não carregados com lítio tendem a reagir com o e- letrólito e gerar calor, o que acarreta problemas de segurança.
[0007] As células ou as baterias de íons de lítio estão inicialmente em um estado descarregado. Durante a primeira carga da célula de íons de lítio, o lítio se move do material do cátodo para o material ativo do ânodo. O lítio que se move do cátodo para o ânodo reage com um ma- terial do eletrólito na superfície do ânodo de grafite, causando a forma- ção de uma película de passivação no ânodo. A película de passivação formada no ânodo de grafita é uma interface de eletrólito sólida (SEI). Com a descarga subsequente, o lítio consumido pela formação de SEI não é retornado ao cátodo. Isto resulta em uma célula de íons de lítio que tem uma capacidade menor em comparação à capacidade inicial da carga porque uma parte de lítio foi consumida pela formação de SEI. O consumo parcial de lítio disponível no primeiro ciclo reduz a capaci- dade da célula de íons de lítio. Este fenômeno é chamado capacidade irreversível e é sabido que consume cerca de 10% a mais de 20% da capacidade de uma célula de íons de lítio. Desse modo, depois da carga inicial de uma célula de íons de lítio, a célula de íons de lítio perde cerca de 10% a mais de 20% de sua capacidade.
[0008] Uma solução tem sido o uso de pó de metal de lítio estabili- zado para pré-carregar o ânodo com lítio. Por exemplo, o pó de lítio pode ser estabilizado mediante a passivação da superfície do pó de me- tal com dióxido de carbono tal como descrito nas Patentes U.S. números
5.567.474, 5.776.369 e 5.976.403, cujas divulgações são incorporadas no presente documento em suas totalidades a título de referência. O pó de metal de lítio passivado com CO2 pode ser usado somente no ar com baixos níveis de umidade por um período de tempo limitado antes que o teor de metal de lítio deteriore por causa da reação do metal de lítio com o ar. Uma outra solução consiste na aplicação de um revestimento tal como o flúor, uma cera, fósforo ou um polímero ao pó de metal de lítio, tal como descrito nas Patentes U.S. números 7.588.623, 8.021.496,
8.377.236 e na Publicação de Patente U.S. Nº. 2017/0149052, por e- xemplo.
[0009] No entanto, continua havendo uma necessidade quanto a lâ- minas e películas de lítio mais finas para a aplicação a vários substratos para células de íons de lítio e outras baterias de metal de lítio, e mais particularmente lâminas de lítio e películas compósitas finas com de- sempenhos eletroquímicos melhorados.
[0010] Para esta finalidade, a presente invenção provê uma lâmina ou uma película formada a partir de uma composição de lítio imprimível que pode ser usada para revestir substratos, e em particular para a for- mação ou a fabricação de substratos para ânodos. As lâminas e as pe- lículas formadas a partir da composição de lítio imprimível podem ter uma espessura laminada entre cerca de 1 mícron e cerca de 50 micra. Um ânodo que compreende um substrato revestido com a composição de lítio imprimível terá uma eficiência aumentada e uma maior longevi- dade. Uma bateria que incorpora um substrato com a composição de lítio imprimível também pode ter um maior desempenho com um eletró- lito de alta concentração, um eletrólito de sal duplo e/ou outros aditivos, bem como eletrólitos de estado sólido.
[0011] A composição de lítio imprimível da presente invenção com- preende um pó de metal de lítio e um aglutinante de polímero, em que o aglutinante de polímero é compatível com o pó de lítio, e a composição de lítio imprimível também pode incluir um modificador da reologia com- patível com o pó de lítio e o aglutinante de polímero que é disperso den- tro da composição e provê uma estrutura tridimensional para um ânodo produzido quando revestido com a composição. Esta estrutura tridimen- sional também reduz o risco do crescimento de dendritos durante a ci- clos.
[0012] A FIGURA 1 é um perfil da temperatura e da pressão para o teste de reatividade da composição de lítio imprimível de SLMP/estireno butadieno/tolueno.
[0013] A FIGURA 2A é uma imagem fotográfica de uma lâmina re- vestida com uma composição de lítio imprimível.
[0014] A FIGURA 2B é uma imagem microscópica a uma ampliação de 200X de uma lâmina de lítio impressa antes da laminação.
[0015] A FIGURA 2C é uma imagem microscópica a uma ampliação de 200X de uma lâmina de lítio impressa após a laminação.
[0016] A FIGURA 3 é uma imagem SEM e um espectro EDS da lâmina de lítio impressa que tem uma espessura laminada de cerca de 20 micra.
[0017] A FIGURA 4 é um gráfico que compara as capacidades da descarga para uma lâmina de lítio imprimível (20 micra) com a lâmina comercial (50 micra), em que a ciclos foi realizada a uma carga de 0,2 C e uma descarga de 1 C a 30°C entre 3 V e 4,3 V.
[0018] A FIGURA 5 é um gráfico de Niquist que compara os espec- tros de impedância de corrente alternada (C.A.) de uma lâmina de lítio imprimível (20 micra) com a lâmina comercial (50 micra) depois de 100 ciclos.
[0019] A FIGURA 6A é uma imagem fotográfica de dois substratos com uma lâmina de lítio comercial depois de 100 ciclos.
[0020] A FIGURA 6B é imagem microscópica a uma ampliação de 200X da lâmina de lítio comercial depois de 100 ciclos.
[0021] A FIGURA 6C é uma imagem fotográfica de dois substratos com a lâmina de lítio imprimível depois de 100 ciclos.
[0022] A FIGURA 6D é uma imagem microscópica a uma ampliação de 200X da lâmina de lítio imprimível depois de 100 ciclos.
[0023] A FIGURA 7 é uma imagem microscópica a uma ampliação de 200X que compara a espessura dos substratos com uma lâmina de lítio comercial versus uma lâmina de lítio imprimível depois de 100 ci- clos.
[0024] A FIGURA 8 é um gráfico que compara as capacidades de descarga para uma lâmina de lítio imprimível com e sem nanotubos de carbono adicionados como um modificador da reologia.
[0025] A FIGURA 9 é um gráfico que mostra as propriedades de revestimento e remoção de lítio para uma célula bursiforme com um substrato revestido com a formulação de lítio imprimível para formar a lâmina de lítio versus uma lâmina de lítio comercial.
[0026] Os aspectos acima e outros ainda da presente invenção se- rão descritos agora em mais detalhes com respeito à descrição e às metodologias fornecidas no presente documento. Deve ser apreciado que a invenção pode ser incorporada em formas diferentes e não deve ser interpretada como limitada às modalidades apresentadas no pre- sente documento. Ao invés disto, estas modalidades são fornecidas de modo que esta divulgação seja integral e completa, e irão transmitir to- talmente o âmbito da invenção aos elementos versados na técnica.
[0027] A terminologia usada na descrição da invenção no presente documento é para a finalidade de descrever modalidades particulares somente e não se presta a limitar a invenção. Tal como usadas na des- crição das modalidades da invenção e das reivindicações anexas, as formas no singular "um", "uma" e "o/a" também devem incluir as formas no plural, a menos que o contexto indique claramente de alguma outra maneira. Além disso, como usado no presente documento, "e/ou" se re- fere a e engloba toda e qualquer combinação possível de um ou mais dos itens listados associados.
[0028] A expressão "cerca de", tal como usada no presente docu- mento ao se referir a um valor mensurável tal como uma quantidade de um composto, dose, tempo, temperatura, e outros ainda, deve englobar variações de 20%, 10%, 5%, 1%, 0,5%, ou até mesmo 0,1% da quanti- dade especificada. A menos que esteja definido de alguma outra ma- neira, todos os termos, incluindo os termos técnicos e científicos usados na descrição, têm o mesmo significado que é compreendido geralmente por um elemento normalmente versado no estado da técnica à qual per- tence a presente invenção.
[0029] Tal como usados no presente documento, os termos "com- preendem", "compreende", "que compreende", "incluem", "inclui" e "que inclui" especificam a presença de características indicadas, integralida- des, etapas, operações, elementos e/ou componentes, mas não impos- sibilitam a presença ou a adição de uma ou mais outras características, integralidades, etapas, operações, elementos, componentes e/ou gru- pos dos mesmos.
[0030] Tal como usada no presente documento, a expressão "con- siste essencialmente em" (e as suas variantes gramaticais), tal como aplicada às composições e aos métodos da presente invenção, significa que as composições/os métodos pode conter componentes adicionais contanto que os componentes adicionais não alterem materialmente a composição/o método. A expressão "alterem materialmente" para uma composição/um método, refere-se a um aumento ou a uma diminuição na eficácia da composição/ do método de pelo menos cerca de 20% ou mais.
[0031] Todas as patentes, os pedidos de patente e as publicações indicadas no presente documento são incorporadas a título de referên- cia em sua totalidade. No caso de um conflito na terminologia, prevalece o presente relatório descritivo.
[0032] De acordo com a presente invenção, é provida uma compo- sição de lítio imprimível para a formação de uma lâmina ou película. A composição de lítio imprimível compreende pó de metal de lítio, um a- glutinante de polímero compatível com o pó de metal de lítio, e um mo- dificador da reologia compatível com o pó de metal de lítio e o agluti- nante de polímero, em que o modificador da reologia é dispersível e pode prover uma estrutura tridimensional para realçar o desempenho eletroquímico de um eletrodo revestido. Por exemplo, a lâmina pode in- cluir uma composição de lítio imprimível com lítio como um componente principal. Alternativamente, a película pode ser um compósito, incluindo materiais ativos do cátodo, do ânodo ou do eletrólito na composição de lítio imprimível. A lâmina e a película podem ser incorporadas em uma ampla variedade de dispositivos de armazenamento de energia, tais como baterias primárias, baterias secundárias, capacitores, baterias de estado sólido e baterias/capacitores híbridos. Lâminas e películas finas também podem ser incorporadas em microbaterias.
[0033] Em uma modalidade, o modificador da reologia é à base de carbono. Por exemplo, o modificador da reologia pode compreender na- notubos de carbono para prover uma estrutura para um eletrodo reves- tido. Em uma outra modalidade, o negro de fumo pode ser adicionado como um modificador da reologia. Sem desejar ficar limitado pela teoria, acredita-se que o modificador da reologia à base de carbono também pode prover uma rede condutora entre as partículas de lítio após a la-
minação, aumentando com eficácia a área de superfície areal e redu- zindo a densidade de corrente areal durante a operação do dispositivo e conferindo aos íons de lítio uma passagem para a deposição a granel ao invés de apenas na superfície da lâmina tal como ocorre com a lâ- mina regular de lítio. Outros exemplos de modificadores da reologia a- propriados podem incluir materiais não baseados em carbono, incluindo os óxidos de titânio e os óxidos de silício. Por exemplo, as nanoestrutu- ras de silício tais como nanotubos ou nanopartículas podem ser adicio- nadas como um modificador da reologia para prover uma estrutura tridi- mensional e/ou uma capacidade adicionada. Os modificadores da reo- logia também podem aumentar a durabilidade da camada (isto é, reves- timento, lâmina ou película) formada a partir composição de lítio impri- mível ao impedir a degradação mecânica e ao permitir cargas mais ele- vadas e carregamento mais rápido.
[0034] Em uma modalidade, a composição de lítio imprimível pode ser aplicada a um substrato, tal como um substrato do dispositivo de armazenamento de energia. Os exemplos podem incluir um coletor de corrente, um ânodo, um cátodo, um eletrólito e um separador. Os exem- plos dos eletrólitos podem incluir um eletrólito sólido, um eletrólito de polímero, um eletrólito de vidro e um eletrólito de cerâmica. Em um e- xemplo, a composição de lítio imprimível pode ser aplicada ou deposi- tada para pré-carregar com lítio um ânodo ou um cátodo. O ânodo ou o cátodo pré-carregado com lítio pode ser incorporado a um dispositivo de armazenamento de energia tal como um capacitor ou uma bateria. Em um outro exemplo, o substrato pode ser um ânodo de lítio. Por e- xemplo, o ânodo de lítio pode ser um ânodo de metal de lítio plano, ou pode ser um ânodo de lítio-carbono tal como uma película de lítio-car- bono com funcionalidade de amina tal como descrito em Niu et al. [Na- ture Nanotechnology, Vol. 14, páginas 594-201 (2019);
DOI:10.1038/s41565-019-0427-9] e incorporado no presente docu- mento a título de referência em sua totalidade.
[0035] A bateria pode compreender eletrólitos líquidos. Em uma ou- tra modalidade, a bateria pode compreender eletrólitos sólidos e semis- sólidos para formar uma bateria de estado sólido. Em uma outra moda- lidade, a composição de lítio imprimível pode ser usada, aplicada ou depositada para formar um ânodo monolítico de metal de lítio para o uso em uma bateria de estado sólido.
[0036] Em ainda uma outra modalidade, a composição de lítio im- primível pode ser aplicada ou depositada de modo a formar um eletrólito sólido para uma bateria de estado sólido, e inclui a combinação da com- posição de lítio imprimível com um material de polímero, de vidro ou de cerâmica para formar um eletrólito sólido ou um eletrólito sólido compó- sito. Por exemplo, a composição de lítio imprimível e o material de polí- mero podem ser extrudados em conjunto para criar uma película de e- letrólito sólida, e opcionalmente podem incluir outros materiais de ele- trólito ativos.
[0037] Em uma outra modalidade, o substrato pode compreender um eletrodo revestido com uma composição de lítio imprimível, e tam- bém incluir uma camada de proteção entre a camada de lítio e um ele- trólito; por exemplo, a camada de proteção descrita na Patente U.S. no.
6.214.061 incorporada ao presente documento a título de referência em sua totalidade. A camada de proteção pode ser um material vítreo ou amorfo capaz de conduzir íons de lítio e é adaptada para impedir o con- tato entre a superfície de lítio e um eletrólito. Os exemplos de camadas de proteção apropriadas incluem silicatos de lítio, boratos de lítio, alu- minatos de lítio, fosfatos de lítio, fósforo oxinitretos de lítio, silicosulfetos de lítio, borosulfetos de lítio, aminosulfetos de lítio e fosfosulfetos de lítio. A camada de proteção pode ser aplicada a uma superfície do eletrodo por um processo de deposição físico ou químico. A composição de lítio imprimível pode ser aplicada à camada protetora como um revesti- mento, uma lâmina ou uma película. Em uma modalidade, a camada de proteção pode separar uma camada de lítio e o eletrólito em que o eletrólito pode compreender um substrato revestido com a composição de lítio imprimível. A formulação pode empregar o uso de uma matriz de polímero condutora semissólida, tal como descrito por Li et al. [Joule, Vol. 3, Nº. 7, páginas 1637-1646 (2019), DOI:10.1016/j.joule.2019.05.022 ] e incorporado no presente documento a título de referência em sua totalidade, a fim de aumentar o contato do metal de lítio com o eletrólito de estado sólido e manter o contato durante os ciclos de carga/descarga.
[0038] Uma modalidade pode compreender uma bateria com um â- nodo de metal de lítio tridimensional (3D); por exemplo, tal como divul- gado por Liu et por al. [Energy Storage Materials, Vol. 16, páginas 505- 511 (2019), DOI:10.1016/j.ensm.2018.09.021] e incorporado no pre- sente documento a título de referência em sua totalidade, em que cada um dentre o cátodo, o eletrólito, o ânodo de metal de lítio 3D, ou uma combinação dos mesmos pode compreender um substrato revestido com uma composição de lítio imprimível.
[0039] Uma outra modalidade pode compreender uma bateria que tem um cátodo, um eletrólito e um ânodo de lítio modificado com ZnI 2 tal como divulgado por Kolensikov et al. [Journal of the Electrochemical Society, vol. 166, Nº. 8, páginas A1400-A1407 (2019), DOI:10.1149/2.0401908jes] e incorporado no presente documento a tí- tulo de referência em sua totalidade. O ânodo de lítio pode ser prepa- rado mediante a aplicação da composição de lítio imprimível a uma lâ- mina de cobre e modificado mediante a colocação da lâmina em contato com uma solução de ZnI2 em tetraidrofurano (THF).
[0040] Em uma outra modalidade, o substrato pode compreender um ânodo de nanotubo de silício tal como descrito por Forney et al.
[Nanoletters, Vol. 13, Nº. 9, páginas 4158-4163 (2013), DOI:10.1021/nl40176d] e incorporado no presente documento a título de referência. Por exemplo, o seu ânodo de nanotubo de silício também pode incluir uma camada de lítio, tal como um revestimento, uma lâmina ou uma película, formada a partir da composição de lítio imprimível.
[0041] O pó de metal de lítio da composição de lítio imprimível pode estar na forma de um pó finamente dividido. O pó de metal de lítio tem tipicamente um tamanho médio de partícula menor do que cerca de 80 micra, frequentemente menor do que cerca de 40 micra e às vezes me- nor do que cerca de 10 micra (por exemplo, cerca de 5 micra). O pó de metal de lítio pode ser um pó de metal de lítio estabilizado de baixa ca- pacidade pirofórica (SLMP®) disponível junto à FMC Lithium Corp. O pó de metal de lítio também pode incluir uma camada ou revestimento substancialmente contínuos de flúor, cera, fósforo ou um polímero ou a combinação destes (tal como divulgado, por exemplo, nas Patentes U.S. números 5.567.474, 5.776.369 e 5.976.403). O pó de metal de lítio tem uma reação significativamente reduzida com umidade e ar.
[0042] O pó de metal de lítio também pode ser aliado com um metal. Por exemplo, o pó de metal de lítio pode ser aliado com um elemento de dos Grupos I-VIII. Os elementos apropriados do Grupo IB podem in- cluir, por exemplo, a prata ou o ouro. Os elementos apropriados do Grupo IIB podem incluir, por exemplo, o zinco, o cádmio ou o mercúrio. Os elementos apropriados do Grupo IIA da Tabela Periódica podem in- cluir o berílio, o magnésio, o cálcio, o estrôncio, o bário e o rádio. Os elementos do Grupo IIIA que podem ser usados na presente invenção podem incluir, por exemplo, o boro, o alumínio, o gálio, o índio ou o tálio. Os elementos do Grupo IVA que podem ser usados na presente inven- ção podem incluir, por exemplo, o carbono, o silício, o germânio, o es- tanho ou o chumbo. Os elementos do Grupo VA que podem ser usados na presente invenção podem incluir, por exemplo, o nitrogênio, o fósforo ou o bismuto. Os elementos apropriados do grupo VIIIB podem incluir, por exemplo, o paládio ou a platina.
[0043] O aglutinante de polímero é selecionado de modo a ser com- patível com o pó de metal de lítio. "Compatível com" ou "compatibili- dade" devem transmitir que o aglutinante de polímero não reage violen- tamente com o pó de metal de lítio resultando em um perigo de segu- rança. O pó de metal de lítio e o aglutinante de polímero podem reagir para formar um complexo de lítio-polímero, no entanto, tal complexo deve ser estável em várias temperaturas. É reconhecido que a quanti- dade (concentração) de aglutinante de lítio e de polímero contribui para estabilidade e a reatividade. O aglutinante de polímero pode ter um peso molecular de cerca de 1.000 a cerca de 8.000.000, e tem frequente- mente um peso molecular de 2.000.000 a 5.000.000. Os aglutinantes de polímero apropriados podem incluir um ou mais de óxido de poli(etileno), poliestireno, poliisobutileno, borrachas naturais, borrachas de butadi- eno, borracha de estireno-butadieno, borrachas do poliisopreno, borra- chas de butila, borrachas de nitrilo butadieno hidrogenadas, borrachas de epicloridrina, borrachas de acrilato, borrachas de silicone, borrachas de nitrilo, ácido poliacrílico, cloreto de polivinilideno, acetato de polivi- nila, termonômero de etileno propileno dieno, copolímero de etileno a- cetato de vinila, copolímeros de etileno-propileno, terpolímeros de eti- leno-propileno, polibutenos. O aglutinante também pode ser uma cera.
[0044] O modificador da reologia é selecionado de modo a ser com- patível com o pó de metal de lítio e o aglutinante de polímero e disper- sível na composição. Uma modalidade preferida da composição de lítio imprimível inclui um modificador da reologia à base de carbono, tais como nanotubos de carbono. O uso de nanotubos de carbono também pode prover uma estrutura de suporte tridimensional e uma rede condu- tora para um ânodo de lítio quando revestidos com a composição de lítio imprimível, e aumenta sua área de superfície. Uma outra estrutura de suporte pode ser aquela tal como descrita por Cui et al. [Science Advan- ces, Vol. 4, no. 7, página 5168, DOI:10.1126/sciadv.aat5168], incorpo- rado no presente documento a título de referência em sua totalidade, que usa uma esfera oca de carbono como um hospedeiro estável que impede reações parasíticas, resultando em um comportamento de ci- clos melhorado. Ainda uma outra estrutura de suporte pode ser um na- nofio tal como descrita na Patente U.S. no. 10.090.512 incorporada ao presente documento a título de referência em sua totalidade. Outros mo- dificadores da reologia à base de carbono compatíveis incluem o negro de fumo, o grafeno, o grafite, o carbono rígido e as misturas ou combi- nações os mesmos.
[0045] Modificadores da reologia adicionais podem ser adicionados à composição para modificar propriedades tais como a viscosidade e para fluir sob condições de cisalhamento. O modificador da reologia também pode conferir condutividade, capacidade melhorada e/ou esta- bilidade/segurança melhorada dependendo da seleção do modificador da reologia. Para esta finalidade, o modificador da reologia pode ser a combinação de dois ou mais compostos de modo a conferir proprieda- des diferentes ou conferir propriedades aditivas. Os modificadores da reologia exemplificadores podem incluir um ou mais dentre nanotubos de silício, sílica defumada, dióxido de titânio, dióxido de zircônio e o ou- tros elementos/compostos dos Grupos IIA, IIIA, IVB, VB e VIA e as mis- turas ou combinações dos mesmos. Outros aditivos destinados a au- mentar a condutividade dos íons de lítio podem ser usados; por exem- plo, sais de eletrólitos de dispositivos eletroquímicos tais como o perclo- rato de lítio (LiClO4), o hexafluorofosfato de lítio (LiPF6), o difluoro(oxa- lato)borato de lítio (LiDFOB), o tetrafluoroborato de lítio (LiBF4), o nitrato de lítio (LiNO3), o bis(oxalato) borato de lítio (LiBOB), a lítio trifluorome- tano sulfonimida (LiTFSI), a lítio bis(fluorosulfonil)imida (LiFSI).
[0046] Em uma outra modalidade, uma mistura do aglutinante de polímero, do modificador da reologia, dos reagentes de revestimento e outros aditivos potenciais para o pó de metal de lítio podem ser forma- dos e introduzidos para contatar as gotas de lítio durante a dispersão a uma temperatura acima do ponto de fusão de lítio, ou a uma tempera- tura mais baixa depois que a dispersão de lítio esfriou tal como descrito na Patente U.S. no. 7.588.623 cuja divulgação é incorporada a título de referência em sua totalidade. O metal de lítio modificado dessa maneira pode ser introduzido em uma forma de pó seco ou em uma forma de solução em um solvente selecionado. Deve ser compreendido que as combinações de parâmetros do processo diferentes podem ser usadas para obter características específicas do revestimento e do pó de lítio para aplicações particulares.
[0047] Os solventes compatíveis com lítio podem incluir hidrocarbo- netos acíclicos, hidrocarbonetos cíclicos, hidrocarbonetos aromáticos, éteres simétricos, éteres não simétricos, éteres cíclicos, alcanos, sulfo- nas, óleo mineral, e as misturas, combinações ou cossolventes dos mesmos. Os exemplos de hidrocarbonetos acíclicos e cíclicos apropria- dos incluem o n-hexano, o n-heptano, o ciclohexano, e outros ainda. Os exemplos de hidrocarbonetos aromáticos apropriados incluem o tolu- eno, o etilbenzeno, o xileno, o isopropilbenzeno (cumeno), e outros ainda. Os exemplos de éteres simétricos, não simétricos e cíclicos apro- priados incluem o éter di-n-butílico, o éter t-butil metílico, o tetraidrofu- rano, glimes, e outros ainda. Os solventes de hidrocarbonetos sintéticos isoparafínicos comercialmente disponíveis com faixas de ponto de ebu- lição customizadas tais como Shell Sol® (Shell Chemicals) ou Isopar® (Exxon) também são apropriados.
[0048] O aglutinante de polímero e solventes são selecionados de modo a ser compatíveis entre si e com o pó de metal de lítio. De modo geral, o aglutinante ou o solvente deve ser não reativo com o pó de me-
tal de lítio ou em quantidades de modo que qualquer reação seja man- tida a um mínimo e as reações violentas sejam evitadas. O aglutinante e o solvente devem ser compatíveis entre si a temperaturas às quais a composição de lítio imprimível é produzida e será usada. De preferên- cia, o solvente (ou o cossolvente) irá ter uma volatilidade suficiente para evaporar de imediato da composição de lítio imprimível (por exemplo, na forma de pasta) para prover a secagem da composição de lítio impri- mível (pasta) após a aplicação.
[0049] Os componentes da composição de lítio imprimível podem ser misturados entre si como uma pasta fluida ou uma pasta para ter uma alta concentração de sólidos. Desse modo, a pasta fluida/pasta pode estar na forma de um concentrado com nem todo o solvente adi- cionado necessariamente antes do momento da deposição ou da apli- cação. Em uma modalidade, o pó de metal de lítio deve ser uniforme- mente suspenso no solvente de modo que, quando aplicado ou deposi- tado, uma distribuição substancialmente uniforme do pó de metal de lítio é depositada ou aplicada. O pó seco de lítio pode ser disperso, tal como por meio de agitação ou agitação vigorosa para aplicar elevadas forças de cisalhamento.
[0050] Os tratamentos de superfície pré-carregamento de lítio con- vencionais requerem composições que têm um teor muito baixo de a- glutinante e muito elevado de lítio; por exemplo, vide a Patente U.S. no.
9.649.688 cuja divulgação é incorporada a título de referência em sua totalidade. No entanto, as modalidades da composição de lítio imprimí- vel de acordo com a presente invenção podem acomodar razões mais elevadas de aglutinante, incluindo até 20 por cento em uma base seca, como uma vantagem do uso de uma composição de lítio imprimível. As composições de lítio convencionais não podem acomodar razões mais elevadas de aglutinante, uma vez que a composição resultante bloqueia os poros de um aplicador e criam resistência quando a composição é aplicada. Por exemplo tal como detalhado a seguir, quando a composi- ção de lítio imprimível é impressa como uma série de linhas tal como descrito no Pedido de Patente no. 16/359.725 e incorporado no presente documento a título de referência em sua totalidade, o eletrólito ainda pode penetrar no eletrodo. Várias propriedades da composição de lítio imprimível, tais como a viscosidade e o fluxo, podem ser modificadas ao aumentando o teor de aglutinante e de modificador até 50% de base seca sem perda da atividade eletroquímica do lítio. O teor de aglutinante facilita o carregamento da composição de lítio imprimível e o fluxo du- rante a impressão. A composição de lítio imprimível pode compreender entre cerca de 50% e cerca de 98% em peso do pó de metal de lítio e de cerca de 2% a cerca de 50% em peso de aglutinante de polímero e modificadores da reologia em uma base de peso seco. Em uma moda- lidade, a composição de lítio imprimível compreende entre cerca de 60% a cerca de 90% em peso de metal de lítio e entre cerca de 10% e cerca de 40% em peso de aglutinante de polímero e modificadores da reolo- gia. Em uma outra modalidade, a composição de lítio imprimível com- preende entre cerca de 75% e cerca de 85% em peso de pó de metal de lítio e entre cerca de 15% e cerca de 30% em peso de aglutinante de polímero e modificadores da reologia.
[0051] Um aspecto importante das composições de lítio imprimíveis é a estabilidade reológica da suspensão. Devido ao fato que o metal de lítio tem uma densidade baixa de 0,534 g/cc, é difícil impedir que o pó de lítio se separe das suspensões de solvente. Pela seleção da carga de pó de metal de lítio, os tipos e as quantidades de aglutinante de po- límero e de modificador convencional, a viscosidade e a reologia podem ser customizados para criar a suspensão estável da invenção. Uma mo- dalidade preferida não mostra nenhuma separação em mais de 90 dias. Isto pode ser obtido ao projetar composições com uma viscosidade de cisalhamento zero na faixa de 1 x 104 cps a 1 x 107 cps, em que tal viscosidade de cisalhamento zero mantém o lítio em suspensão particu- larmente quando sob armazenagem. Quando o cisalhamento é apli- cado, a viscosidade da suspensão diminui até os níveis apropriados para o uso em aplicações de impressão ou revestimento.
[0052] A composição de lítio imprimível resultante pode ter de pre- ferência uma viscosidade de cisalhamento a 10 s-1 de cerca de 20 a cerca de 20.000 cps, e às vezes uma viscosidade de cerca de 100 a cerca de 2.000 cps, e frequentemente uma viscosidade de cerca de 700 a cerca de 1.100 cps. A tal viscosidade, a composição de lítio imprimível é uma suspensão ou uma pasta fluível. A composição de lítio imprimível tem de preferência uma vida útil prolongada à temperatura ambiente e é estável contra a perda de lítio metálico a temperaturas de até 60°C, frequentemente de até 120°C, e às vezes de até 180°C. A composição de lítio imprimível pode se separar com o passar do tempo, mas pode ser colocada de volta em suspensão por meio de agitação moderada e/ou da aplicação de calor.
[0053] Em uma modalidade, a composição de lítio imprimível com- preende em uma base da solução cerca de 5 a 50 por cento de pó de metal de lítio, de cerca de 0,1 a 20 por cento de aglutinante de polímero, cerca de 0,1 a 30 por cento de modificador da reologia e cerca de 50 a 95 por cento de solvente. Em uma modalidade, a composição de lítio imprimível compreende em uma base da solução cerca de 15 a 25 por cento de pó de metal de lítio, de cerca de 0,3 a 0.6 por cento de agluti- nante de polímero que tem um peso molecular de 4.700.000, cerca de 0,5 a 0,9 por cento de modificador da reologia, e cerca de 75 a 85 por cento de solvente. Tipicamente, a composição de lítio imprimível é apli- cada ou depositada até uma espessura de cerca de 10 micra a 200 mi- cra antes da prensagem. Após a prensagem, a espessura laminada pode ser reduzida até entre cerca de 1 e 50 micra. Os exemplos de técnicas de prensagem são descritos, por exemplo, nas Patentes U.S.
números 3.721.113 e 6.232.014, as quais são incorporadas no presente documento a título de referência em suas totalidades.
[0054] Em uma modalidade, a composição de lítio imprimível é de- positada ou aplicada a um material de ânodo ativo em um coletor de corrente, ou seja, para formar um ânodo pré-carregado com lítio. Os materiais de ânodo ativos apropriados incluem o grafite e outros mate- riais à base de carbono, ligas tais como de estanho/cobalto, estanho/co- balto/carbono, silício-carbono, uma variedade de compostos compósi- tos à base de silício/estanho, compósitos à base de germânio, compó- sitos à base de titânio, silício elemental e germânio. Os materiais de ânodo podem ser uma lâmina, uma malha ou uma espuma. A aplicação pode ser através de aspersão, extrusão, revestimento, impressão, pin- tura, imersão e aspersão, e é descrita no Pedido de Patente copendente U.S. Nº. 16/359.725 incorporado no presente documento a título de re- ferência em sua totalidade. As modalidades com os ânodos de elevado teor de silício que têm uma camada monolítica, tal como uma lâmina ou uma película, formada a partir da composição de lítio imprimível, podem ter uma espessura laminada menor do que 10 micra. Por outro lado, a formação de listras dos ânodos de elevado teor de silício com a compo- sição de lítio imprimível pode requerer uma espessura laminada maior do que 10 micra.
[0055] Os ânodos pré-carregados com lítio ao usar a composição de lítio imprimível podem ser incorporados em vários tipos de baterias. Por exemplo, os ânodos pré-carregados com lítio podem ser incorpora- dos em baterias tal como divulgado nas Patentes U.S. números
7.851.083, 8.088.509, 8.133.612, 8.276.695 e 9.941.505, as quais são incorporados no presente documento a título de referência em suas to- talidades. A impressão da composição de lítio imprimível em um mate- rial de ânodo pode ser uma alternativa ao lambuzar com lítio tal como divulgado na Patente U.S. Nº. 7.906.233 incorporada ao presente docu- mento a título de referência em sua totalidade.
[0056] Em uma modalidade, o material de ânodo ativo e a compo- sição de lítio imprimível são providos juntos e extrudados no coletor de corrente. Os coletores de corrente exemplificadores incluem lâminas de- sencapadas ou cobre e níquel revestidos com carbono condutores, es- puma ou malha de cobre e níquel, lâmina, espuma ou malha de titânio, lâmina ou malha de aço inoxidável, e películas de polímero condutoras. Por exemplo, o material de ânodo ativo e a composição de lítio imprimí- vel podem ser misturados e co-extrudados juntos. Os exemplos de ma- teriais de ânodo ativos incluem o grafite, grafite-SiO, grafite-óxidos de estanho, óxidos de silício, carbono rígido e outros materiais de bateria de íons de lítio e de ânodo de capacitor de íons de lítio. Em uma outra modalidade, o material de ânodo ativo e a composição de lítio imprimível são coextrudados para formar uma camada da composição composta de lítio imprimível no coletor de corrente. Em uma outra modalidade, o material de ânodo ativo e a composição de lítio imprimível são coextru- dados para formar uma camada diretamente sobreo eletrólito sólido de uma bateria de estado sólido.
[0057] Em uma modalidade, a composição de lítio imprimível pode ser aplicada a um substrato ou um ânodo pré-formado mediante o re- vestimento do substrato com um rolo. Um exemplo é um dispositivo de revestimento de gravura, tal como um descrito na Patente U.S. Nº.
4.948.635 incorporada ao presente documento a título de referência em sua totalidade. Neste exemplo, um par de rolos espaçados suporta o substrato à medida que ele avança para um rolo de gravura. Um bocal ou um banho é utilizado para aplicar o material de revestimento ao rolo de gravura enquanto que uma lâmina aplicadora é utilizada para remo- ver o revestimento em excesso do rolo de gravura. O rolo de gravura entra em contato com o substrato à medida que se desloca através do rolo de gravura para aplicar a composição de lítio imprimível. O rolo de gravura pode ser projetado para imprimir vários padrões na superfície do substrato; por exemplo, linhas ou pontos.
[0058] Em uma outra modalidade, a composição de lítio imprimível pode ser aplicada a um substrato mediante a extrusão da composição de lítio imprimível no substrato de um extrusor. Um exemplo de um ex- trusor é descrito na Patente U.S. Nº. 5.318.600 incorporada ao presente documento a título de referência em sua totalidade. Em tal modalidade, a alta pressão força a composição de lítio imprimível através de um bo- cal de extrusão para revestir a área de superfície exposta do substrato.
[0059] Em uma outra modalidade, a composição de lítio imprimível pode ser aplicada a um substrato mediante a impressão da composição de lítio imprimível no substrato. Cabeças de impressão de matriz de en- talhe podem ser usadas para imprimir padrões monolíticos, de listras ou os outros padrões da composição de lítio imprimível no substrato. Um exemplo de uma impressora compatível que utiliza uma cabeça de cópia de matriz de entalhe é descrito na Patente U.S. Nº. 5.494.518 incorpo- rada ao presente documento a título de referência em sua totalidade.
[0060] Em uma outra modalidade, um ânodo de carbono convenci- onal pode estar pré-carregado com lítio mediante a deposição da com- posição de lítio imprimível no ânodo de carbono. Isto elimina o problema associado com os ânodos de carbono em que, com o carregamento ini- cial da célula quando o lítio é intercalado no carbono, ocorre alguma irreversibilidade devido ao fato que um pouco de lítio e eletrólito da cé- lula é consumido, o que resulta em uma perda da capacidade inicial.
[0061] Em uma modalidade, a composição de lítio imprimível pode ser usada para pré-carregar com lítio um ânodo tal como descrito na Patente U.S. Nº. 9.837.659 incorporada ao presente documento a título de referência em sua totalidade. Por exemplo, o método inclui a dispo- sição de uma camada, tal como um revestimento ou uma película, da composição de lítio imprimível adjacente a uma superfície de um ânodo pré-fabricado/pré-formado. O eletrodo pré-fabricado compreende um material eletroativo. Em determinadas variações, a composição de lítio imprimível pode ser aplicada ao carreador/substrato através de um pro- cesso de deposição. Um substrato carreador sobre o qual a camada de composição de lítio imprimível pode ser disposta pode ser selecionado do grupo que consiste em: películas de polímero (por exemplo, poliesti- reno, polietileno, óxido de polietileno, poliéster, polipropileno, politetra- fluoroetileno), películas de cerâmica, lâmina de cobre, lâmina de níquel, ou espumas de metal e outras estruturas 2D e 3D a título de exemplo não limitador. O calor pode então ser aplicado à camada da composição de lítio imprimível no substrato ou no ânodo pré-fabricado. A camada da composição de lítio imprimível no substrato ou no ânodo pré-fabricado também pode ser comprimida ou laminada em conjunto, sob pressão aplicada. O aquecimento, e a pressão aplicada opcional, facilitam a transferência de lítio para a superfície do substrato ou do ânodo. No caso de transferência para o ânodo pré-fabricado, a pressão e o calor podem resultar em uma litiação mecânica, especialmente onde o ânodo pré-fabricado compreende grafite. Desta maneira, o lítio é transferido ao eletrodo e, devido a uma termodinâmica favorável, é incorporado no ma- terial ativo.
[0062] Em uma modalidade, a composição de lítio imprimível pode ser incorporada dentro do ânodo tal como descrito na Publicação U.S. Nº. 2018/0269471 incorporada ao presente documento a título de refe- rência em sua totalidade. Por exemplo, o ânodo pode compreender uma composição de ânodo ativa e a composição de lítio imprimível, e qual- quer o pó eletricamente condutor, se estiver presente. Em modalidades adicionais ou alternativas, a composição de lítio imprimível é colocada ao longo da superfície do eletrodo. Por exemplo, o ânodo pode compre- ender uma camada ativa com uma composição de ânodo ativa e uma camada da composição de lítio imprimível na superfície da camada a- tiva. Em uma configuração alternativa, a composição de lítio imprimível pode ser adicionada entre a camada ativa e um coletor de corrente. A- lém disso, em algumas modalidades, a composição de lítio imprimível pode ser adicionada em ambas as superfícies da camada ativa.
[0063] Em uma modalidade, a composição de lítio imprimível pode ser incorporada em uma estrutura de eletrodo tridimensional tal como descrita na Publicação U.S. Nº. 2018/0013126 incorporada ao presente documento a título de referência em sua totalidade. Por exemplo, a com- posição de lítio imprimível pode ser incorporada a um ânodo poroso tri- dimensional, coletor de corrente poroso ou película porosa de polímero ou cerâmica, em que a composição de lítio imprimível pode ser deposi- tada na mesma.
[0064] Em algumas modalidades, um eletrodo pré-carregado com lítio com a composição de lítio imprimível pode ser montado em uma célula. Um separador pode ser colocado entre os respectivos eletrodos. Por exemplo, um ânodo pré-carregado com lítio com a composição de lítio imprimível da presente invenção pode ser formado em uma se- gunda bateria tal como descrito na Patente U.S. Nº. 6.706.447 incorpo- rada ao presente documento a título de referência em sua totalidade. Em uma outra modalidade, os eletrodos pré-carregados com lítio podem ser impressos em um separador para uma bateria de estado sólido tal como descrito no Pedido de Patente U.S. Nº. 16/359.733 e (Matéria de Advogado Nº. 073396.1264, depositada concomitantemente com este pedido de patente) incorporado ao presente documento a título de refe- rência em sua totalidade.
[0065] O cátodo é formado de um material ativo, o qual é combinado tipicamente com um material carbonáceo e um polímero aglutinante. O material ativo usado no cátodo é de preferência um material que pode ser carregado com lítio. De preferência, materiais não carregados com lítio, tais como MnO2, V2O5, MoS2, fluoretos de metal ou as misturas dos mesmos, enxofre e compósitos de enxofre, podem ser usados como material ativo. No entanto, materiais carregados com lítio tais como LiMn2O4 e LiMO2 em que M é Ni, Co ou Mn que também podem ser carregados com lítio também podem ser usados. Os materiais ativos não carregados com lítio são os preferidos porque eles geralmente têm elevadas capacidades específicas, baixo custo e ampla escolha de ma- teriais de cátodo nesta construção que podem prover mais energia e potência em relação às baterias secundárias convencionais que incluem materiais ativos carregados com lítio.
[0066] Em uma modalidade, a composição de lítio imprimível pode ser usada para pré-carregar com lítio um capacitor, tal como um ânodo em um capacitor de íons de lítio tal como descrito na Publicação U.S. Nº. 2017/0301485 incorporada ao presente documento a título de refe- rência. Por exemplo, o ânodo pode ser construído ao usar carbono rí- gido, carbono mole ou grafite. O ânodo pode ser então unido a um co- letor de corrente antes ou durante o revestimento de uma camada da composição de lítio imprimível na superfície superior do ânodo. A com- posição de lítio imprimível também pode ser usada para pré-carregar com lítio um dispositivo de armazenamento de energia tal como um ca- pacitor de íons de lítio tal como descrito na Patente U.S. Nº. 9.711.297 incorporada ao presente documento a título de referência em sua totali- dade.
[0067] Em uma modalidade, a composição de lítio imprimível pode ser usada para pré-carregar com lítio uma bateria/capacitor híbrido tal como descrito na Publicação U.S. Nº. 2018/0241079 incorporada ao presente documento a título de referência em sua totalidade. O termo "eletrodo híbrido" refere-se a um eletrodo que inclui materiais do ele- trodo da bateria e materiais do eletrodo do capacitor. Em uma modali- dade, o cátodo híbrido pode compreender uma mistura de materiais de uma energia mais elevada, tais como materiais do cátodo da bateria, e materiais de alta potência, tais como materiais do cátodo do capacitor. Por exemplo, os materiais do cátodo da bateria de íons de lítio podem ser combinados com os materiais do cátodo do ultracapacitor ou do su- percapacitor. Para completar o conjunto de célula de íons de lítio hí- brido, o cátodo híbrido pode ser disposto contra um eletrodo do ânodo com um separador de poliolefina entre os eletrodos, e é colocado em um pacote confinado, tal como um recipiente do dispositivo de armaze- namento de energia, por exemplo, o invólucro. A pilha de eletrodo é en- chida e contatada com um eletrólito apropriado, tal como um solvente que contém um sal de eletrólito de íons de lítio e inclui opcionalmente um aditivo do eletrólito. O pacote do dispositivo de armazenamento de energia pode ser lacrado.
[0068] O ânodo usado em combinação com o cátodo hibridizado pode compreender um metal elemental, tal como lítio elemental. Um método para o pré-carregamento de lítio é adição direta da composição de lítio imprimível à formulação de eletrodo. Por exemplo, a composição de lítio imprimível e a formulação de eletrodo podem ser misturadas e extrudadas tal como descrito por Mcnalli et al. [Journal of Plastic Film and Sheeting, Vol 21, Nº. 1, páginas 55-68 (2005), DOI:10.1177/8756087905052805] e incorporado ao presente docu- mento a título de referência em sua totalidade. Esta composição de lítio imprimível integrada uniformemente na formulação de eletrodo pode en- tão ser usada para formar uma película de eletrodo, em um processo seco, a qual pode então ser laminada como um coletor de corrente, tal como uma lâmina de metal, para formar o eletrodo, tal como um ânodo. A composição de lítio imprimível também pode ser aplicada ao coletor de corrente antes da laminação com o eletrodo seco. Em outras moda- lidades, a mistura da composição de lítio imprimível e da formulação de eletrodo pode ser aplicada a um coletor de corrente ao empregar outros processos de aplicação de eletrodo a seco, incluindo a deposição a la- ser, a secagem por aspersão, processos de rolagem a quente, cujos exemplos são descritos na Publicação U.S. Nº. 2017/0098818 e por Ludwig et al. [Scientific Reports, Vol. 6, Nº. 23150 (2016);DOI:10.1038/srep23150], ambos os quais são incorporados a tí- tulo de referência em suas totalidades. As modalidades no presente do- cumento podem permitir que um material homogêneo, e em algumas modalidades seco, e/ou particulado, seja usado como um material bruto no ânodo e no cátodo hibridizado.
[0069] Algumas modalidades no presente documento podem evitar a necessidade de duas camadas separadas em cada eletrodo (tal como uma camada de "material da bateria" e uma camada de "material do capacitor"), que pode evitar a necessidade de introduzir complexidade na manufatura e custos de produção adicionais. Em outras modalida- des, o eletrodo previamente dopado é um cátodo híbrido. Deve ser com- preendido que o metal elemental e os conceitos relacionados descritos no presente documento com respeito a um dispositivo de armazena- mento de energia com lítio podem ser implementados com outros dis- positivos de armazenamento de energia, e outros metais.
[0070] Em uma modalidade, a formulação de lítio imprimível pode ser depositada em uma lâmina ou um substrato de malha. Após a lami- nação, um substrato de lâmina de lítio de dupla face pode resultar de um processo de revestimento de uma só etapa.
[0071] Em uma outra modalidade, a composição de lítio imprimível pode ser aplicada ou depositada para pré-carregar com lítio um ânodo ou um cátodo de uma bateria de estado sólido tal como descrito em um pedido de patente U.S. copendente (matéria de advogado no.
073396.1274 do advogado, depositado concomitantemente com este pedido de patente) incorporado ao presente documento a título de refe- rência em sua totalidade. Por exemplo, a composição de lítio imprimível pode ser usada para formar um ânodo de metal de lítio monolítico para ser usado em uma bateria de estado sólido, incluindo baterias de estado sólido tal como descrito nas Patentes U.S. números 8.252.438 e
9.893.379 e incorporadas ao presente documento a título de referência em suas totalidades.
[0072] Em uma outra modalidade, a composição de lítio imprimível pode ser usada para formar, ou em conjunto com um eletrólito sólido para ser usada em uma bateria de estado sólido. Por exemplo, a com- posição de lítio imprimível pode ser depositada em uma variedade de eletrólitos de estado sólido tal como descrito na Patente U.S. Nº.
7.914.930 incorporada ao presente documento a título de referência em sua totalidade. Um exemplo de uma bateria secundária de estado sólido pode incluir um eletrodo positivo capaz de absorver e dessolver eletro- quimicamente o lítio; um eletrodo negativo capaz de absorver e dessol- ver eletroquimicamente o lítio, em que o eletrodo negativo inclui uma camada de material ativo que compreende um material ativo, em que a camada de material ativo é suportada sobre um coletor de corrente; e um eletrólito não aquoso. Um método inclui as etapas de: reação do lítio com o material ativo do eletrodo negativo ao colocar a composição de lítio imprimível em contato com uma superfície da camada de material ativo do eletrodo negativo; e ao combinar em seguida o eletrodo nega- tivo com o eletrodo positivo para formar um conjunto de eletrodo.
[0073] Uma vantagem da abordagem de lítio imprimível é que, quando revestido sobre um eletrólito sólido, o contato íntimo pode ser mantido entre o lítio e o eletrólito sólido. Esta abordagem irá diminuir o crescimento da impedância causado pela perda de contato entre o lítio e o eletrólito que ocorre por causa do aumento do volume de lítio du- rante a ciclos. Os requerentes demonstraram menos expansão do vo- lume com a lâmina de lítio imprimível na FIGURA 7.
[0074] Determinadas modalidades da composição de lítio imprimí- vel podem incluir materiais ativos do eletrodo. Os exemplos dos materi- ais ativos do eletrodo que podem ser adicionados à composição de lítio imprimível incluem o grafite e outros materiais à base de carbono, ligas tais como de estanho/cobalto, estanho/cobalto/carbono, silício-carbono, uma variedade de compostos compósitos à base de silício/estanho, compostos à base de germânio, compostos à base de enxofre, compos- tos à base de titânio, e silício elemental, enxofre e germânio. Os mate- riais ativos de eletrodo podem ser aditivos estruturais tridimensionais adaptados para formar uma composição de eletrodo pré-carregada com lítio com a composição de lítio imprimível. Por exemplo, o elemento S e o compósito de S/C são usados como materiais do cátodo em baterias de Li/S. A composição de lítio imprimível pode ser adicionada ou im- pressa em tal eletrodo para pré-carregar com lítio e melhorar a estabili- dade. Os ânodos pré-carregados com lítio podem ser formados a partir de materiais ativos do eletrodo para montar uma célula com um cátodo sem provisão de lítio, tal como de materiais de cátodo de TiS 2, MoS2, V2O5, MeFx ou MnO2.
[0075] Em ainda uma outra modalidade, uma lâmina ou película for- mada a partir da composição de lítio imprimível pode ter uma espessura reduzida em comparação às lâminas e películas de lítio comerciais, en- quanto que ao mesmo tempo, retêm ou têm um desempenho aumen- tado na comparação. Em uma modalidade, a espessura laminada da película de lítio imprimível ou da lâmina pode ficar entre cerca de 1 mí- cron e cerca de 50 micra contendo entre cerca de 50% e 98% de metal de lítio. Por exemplo, a espessura laminada da película de lítio imprimí- vel ou da lâmina pode ficar entre cerca de 10 micra e cerca de 20 micra.
[0076] Em uma modalidade, a lâmina ou a película formada a partir da composição de lítio imprimível pode ser aplicada a um substrato para o uso em uma bateria. Por exemplo, a bateria pode incluir um cátodo,
um eletrólito e um ânodo com um substrato revestido com a composição de lítio imprimível. O eletrólito pode ser um eletrólito normal ou um ele- trólito de alta concentração. O eletrólito pode ter uma concentração de cerca de 1 M ou mais, frequentemente igual a cerca de 3 M ou mais, e às vezes acima de 5 M. Os exemplos de eletrólitos apropriados incluem o perclorato de lítio (LiClO4), o hexafluorofosfato de lítio (LiPF6), o diflu- oro(oxalato)borato de lítio (LiDFOB), o tetrafluoroborato de lítio (LiBF4), o nitrato de lítio (LiNO3), o borato bis(oxalato) de lítio (LiBOB), a lítio bis(fluorosulfonil)imida (LiFSI) e a lítio trifluorometano sulfonimid (LiT- FSI) e as misturas ou combinações destes. Um exemplo exemplificador é uma bateria que tem um cátodo e um ânodo com um substrato reves- tido com a composição de lítio imprimível e um eletrólito de alta concen- tração, em que LiFSI é o sal principal do eletrólito de alta concentração. Um outro exemplo é uma bateria que tem um cátodo e um ânodo com um substrato revestido com a composição de lítio imprimível e um ele- trólito líquido de sal duplo tal como descrito por Weber et al [Nature E- nergy, Vol. 4, páginas 683-689 (2019), DOI:10.1038/s41560-019-0428- 9] e na Publicação U.S. Nº. 2019/0036171, ambos os quais são incor- porados ao presente documento a título de referência. O eletrólito lí- quido de sal duplo pode compreender difluoro(oxalato)borato de lítio (LiDFOB) e LiBF4, e pode ter uma concentração de cerca de 1 M. Os eletrólitos de sal duplo podem prover retenções da capacidade inicial maiores e um desempenho de ciclos melhorado.
[0077] Os exemplos a seguir são meramente ilustrativos da inven- ção e não são limitadores da mesma.
EXEMPLOS Exemplo 1
[0078] 10 g de uma solução de borracha de estireno butadieno (S- SBR Europrene Sol R 72613) são dissolvidos em 90 g de tolueno (99%
anidro, Sigma Aldrich) com agitação a 21°C por 12 horas. 6 g da borra- cha de estireno butadieno a 10% em peso (aglutinante de polímero) em tolueno (solvente) são combinados com 0,1 g de negro de fumo (Timcal Super P) (modificador da reologia) e 16 g de tolueno, e dispersos em um misturador planetário Thinky ARE 250 por 6 minutos a 2.000 rpm. 9,3 g de pó de metal de lítio estabilizado (SLMP®, FMC Lithium Corp.) que tem um revestimento de polímero de 20 a 200 nm e um d50 de 20 µm são adicionados a esta suspensão e dispersos por 3 minutos a 1.000 rpm em um misturador Thinky. A suspensão de lítio imprimível é então filtrada através de uma malha de aço inoxidável com abertura de 180 µm. A suspensão de lítio imprimível é então revestida com uma lâmina aplicadora sobre um coletor de corrente de cobre a uma espessura ú- mida de 2 mils (~50 µm) e uma espessura seca de cerca de 25 µm antes da laminação. A Figura 4 é um gráfico que mostra o desempenho de ciclos para uma célula bursiforme com película de lítio fina derivadas de lítio como ânodo versus a lâmina de lítio fina comercial. Exemplo 2
[0079] 10 g de terpolímero de etileno propileno dieno (EPDM) (Dow Nordel IP 4725P) com peso molecular de 135.000 são dissolvidos em 90 g de p-xileno (99% anidro, Sigma Aldrich) com agitação a 21°C por 12 horas. 6 g de EPDM a 10% em peso (aglutinante de polímero) em p- xileno (solvente) são combinados com 0,1 g de TiO2 (Evonik Industries) (modificador da reologia) e 16 g de tolueno, e dispersos em um mistu- rador planetário Thinky ARE 250 por 6 minutos a 2.000 rpm. 9,3 de pó de metal de lítio estabilizado (SLMP®, FMC Lithium Corp.) com um re- vestimento de polímero de 20 a 200 nm e um d50 de 20 µm são adicio- nados a essa suspensão e dispersos por 3 minutos a 1.000 rpm em um misturador Thinky. O lítio imprimível é então filtrado através de uma ma- lha de aço inoxidável com abertura de 180 µm. A composição de lítio imprimível é então revestida com uma lâmina aplicadora sobre um co- letor de corrente de cobre a uma espessura úmida de 2 mils (~50 µm) e uma espessura seca de cerca de 25 µm antes da laminação. Exemplo 3 - Lâmina impressa com nanotubos de carbono
[0080] 1,5 g de poliisobutileno (PIB) com peso molecular de 1,20 M é dissolvido em tolueno com agitação a 21°C por 12 horas. 30 g de pó de metal de lítio estabilizado (SLMP®, FMC Lithium Corp.) com um re- vestimento de polímero de 20 a 200 nm e um d50 de 20 µm são adicio- nados a esta suspensão e dispersos por 3 minutos a 1.000 rpm em um misturador Thinky. A suspensão de lítio imprimível é então filtrada atra- vés de uma malha de aço inoxidável com abertura de 180 µm. A com- posição de lítio imprimível é então revestida com uma lâmina aplicadora sobre um coletor de corrente de cobre a uma espessura úmida de 2 mils (~50 µm) e a uma espessura seca de cerca de 25 µm antes da lamina- ção. Exemplo 4 - Lâmina impressa com negro de fumo
[0081] 1,5 g de PIB com peso molecular de 1,27 M é dissolvido em 85 g de tolueno com agitação a 21°C por 12 horas. 1,5 g de negro de fumo foi então adicionado à solução e sob agitação contínua por ~ uma hora para formar uma suspensão homogênea. 30 g de pó de metal de lítio estabilizado (SLMP®, FMC Lithium Corp.) que tem um revestimento de polímero de 20 a 200 nm e um d50 de 20 µm são adicionados a essa suspensão e dispersos por 3 minutos a 1.000 rpm em um misturador Thinky. A suspensão de lítio imprimível é então filtrada através de uma malha de aço inoxidável com abertura de 180 µm. A composição de lítio imprimível é então revestida com uma lâmina aplicadora sobre um co- letor de corrente de cobre a uma espessura úmida de 2 mils (~50 µm) e a uma espessura seca de cerca de 25 µm antes da laminação. Estabilidade sob Armazenagem
[0082] Os componentes de lítio imprimível devem ser selecionados para assegurar a estabilidade química para uma longa vida sob arma- zenagem à temperatura ambiente e a estabilidade a uma alta tempera- tura para durações mais curtas tais como durante o transporte ou du- rante o processo de secagem. A estabilidade da composição de lítio im- primível foi testada ao usar calorimetria. 1,5 g de SLMP foi adicionado a um recipiente de amostra da bomba Hastelloy ARC com volume de 10 ml. 2,4 g da solução de aglutinante de borracha de estireno butadieno (SBR) a 4% foram adicionados ao recipiente. O recipiente foi provido com um aquecedor de resistência de 24 ohms e um termopar para mo- nitorar e controlar a temperatura da amostra. O conjunto de amostra da bomba foi carregado em um vaso de contenção de 350 ml junto com isolamento. Um calorímetro Advance Reactive Screening Systems Tool da Fauske Industries foi usado para avaliar a compatibilidade das solu- ções de lítio imprimíveis durante uma rampa de temperatura a uma taxa constante até 190°C. A taxa da rampa de temperatura era de 2°C/min e a temperatura da amostra foi mantida a 190°C por 60 minutos. O teste foi realizado sob pressão de argônio de 200 psi para impedir a ebulição do solvente. A Figura 1 mostra os perfis da temperatura e da pressão para o teste de reatividade de uma composição de lítio imprimível de SLMP/estireno butadieno/tolueno. Desempenho da Impressão
[0083] A qualidade da composição de lítio imprimível no que diz res- peito à capacidade de impressão é medida por vários fatores, por exem- plo, a consistência do fluxo que impacta diretamente a capacidade de controlar o carregamento de lítio em um substrato ou uma superfície do eletrodo. Um meio eficaz para medir o fluxo é a condutância do fluxo que é uma expressão do carregamento por centímetro quadrado em re- lação aos fatores que controlam o carregamento - a pressão durante a extrusão e a velocidade da cabeça da impressora. Pode ser mais sim- plesmente considerado como o inverso da resistência do fluxo.
[0084] A expressão é usada para permitir comparações entre im- pressões de pressões e velocidades variadas, e as mudanças na con- dutância do fluxo podem alertar quanto às relações não lineares do fluxo com a pressão. Estas são importantes para escalonar o carregamento para um lítio imprimível para cima ou para baixo dependendo da neces- sidade do ânodo ou do cátodo. Uma composição de lítio imprimível ideal deve se comportar de uma forma linear em relação às mudanças na pressão da extrusão.
[0085] Para o teste da capacidade de impressão, uma composição de lítio imprimível é filtrada através de uma malha de aço inoxidável com abertura de 180 µm e carregada em uma seringa Nordson EFD de 10 ml. A seringa é carregada em um aplicador de seringa Nordson EFD HP4x e unida a uma cabeça de impressão de matriz de entalhe. A ca- beça de impressão de matriz de entalhe é equipada com um calço de 100 µm a 300 µm de espessura com aberturas de canal destinadas a aplicar o carregamento da composição de lítio imprimível desejada. A cabeça da matriz de entalhe é montada em um robô Loctite 300 Serie. A velocidade da cabeça de impressão é ajustada em 200 mm/s e a pres- são de impressão fica entre 20 e 200 libras por polegada quadrada de argônio, dependendo do desenho do calço e canal. O comprimento da impressão é de 14 cm. Em um experimento experimental de impressão exemplificador, a composição de lítio imprimível foi impressa 30 vezes de uma única seringa a ajustes do aplicador que variam de 80 psi a 200 psi. Para este experimento experimental de impressão, a média da con- dutância do fluxo era de 0,14 mg/(s*cm2) * lbf/(in2) com desvio padrão de 0,02. Embora esta composição imprimível não se comporte de uma forma perfeitamente linear, a resposta do fluxo da composição às mu- danças na pressão do aplicador é previsível para permitir que um ele- mento versado na técnica faça o ajuste fino do carregamento de lítio até o nível desejado. Desse modo, em condição fixas da pressão do aplica- dor, o carregamento de lítio pode ser controlado de maneira muito con- sistente. Por exemplo, para uma impressão de 0,275 mAh/cm2 de metal de lítio, CV é igual a cerca de 5%. Teste Eletroquímico
[0086] O desempenho de ciclos da composição de lítio imprimível é avaliado em células do tipo de bolsa de Li[Ni0,8Mn0,1Co0,1]O2 (NMC811)/Li. Os eletrodos positivos foram adquiridos junto à Li-Fun Technology (Hunan Province, RPC, 412000) que eram compostos de 96,4% de NMC811, 1,6% de diluente condutor de negro de fumo e 2% de aglutinante de fluoreto de polivinilideno (PVDF). O carregamento é de 15 mg/cm2. Antes da montagem, o cátodo foi secado a 120°C sob vácuo por 12 horas para remover a água residual. O ânodo foi obtido mediante a impressão da suspensão de lítio imprimível no coletor de corrente de cobre. O eletrodo impresso de lítio foi secado a 110°C por 2 minutos seguido pela laminação em uma abertura do rolo de cerca de 75% da espessura do eletrodo. Um eletrodo de 7 cm × 7 cm é perfurado da folha de ânodo tratada com lítio imprimível. As células bursiformes de uma só camada são montadas e 3M LiFSI/FEC:EMC (1:4) é usado como eletrólito. As células são pré-condicionadas por 12 horas a 30°C e o ciclo de formação é então levado a efeito a 30°C. O protocolo de formação é uma de voltagem e corrente de 0,1 C (CCCV) até 4,3 V, voltagem constante até 0,01 C, descarga de 0,1 C até 2,8 V e então repetido por 3 vezes. No teste descrito, um CE do primeiro ciclo de 89% foi demonstrado. Após a formação, as células foram recicladas com carga de 0,2 C e descarga de 1 C a 30°C entre 3 V e 4,3 V. A preparação dos eletrodos para a caracterização eletroquímica foi executada em um aposento seco (umidade relativa <1% a 21°C)).
[0087] As medições da espectroscopia de impedância eletroquí- mica (EIS) foram feitas nas células após a formação e depois dos testes de ciclos. As células foram carregadas ou descarregadas até 3,80 V an- tes de serem movidas para 25°C. Os espectros da impedância de cor- rente alternada (C.A.) foram coletados com dez pontos por década de 100 kHz a 10 mHz com uma amplitude de sinal de 10 mV, ao usar um potenciostato Gamri.
[0088] O teste de revestimento/remoção de Li foi realizado em cé- lulas bursiformes simétricas de Li/Li ao usar metal de Li como eletrodos de trabalho e contraeletrodos. Os testes foram realizados entre -0,5 V e 0,5 V a 25°C. Durante cada ciclo, 0,5 mA/cm2 de metal de Li foi deposi- tado no substrato do contraeletrodo e então removido até o potencial atingir 0,5 V versus Li/Li.
[0089] As células bursiformes foram desmontadas em um aposento seco para colher o eletrodo do ânodo de metal de Li. Estes eletrodos foram enxaguados primeiramente com solvente DME três vezes para remover os eletrólitos residuais e secados então em uma câmara de vácuo por 12 horas à temperatura ambiente. As imagens SEM dos ele- trodos de Li para a superfície e as seções transversais foram obtidas com um instrumento JOEL SEM a uma voltagem de aceleração de 10 kV. Uma seção transversal do metal de Li foi preparada ao cortar verti- calmente as amostras de Li com uma lâmina de barbear.
[0090] A Figura 2A ilustra uma lâmina de 10 cm x 10 cm formada a partir da composição de lítio imprimível. Uma imagem microscópica a uma ampliação de 200X que compara a morfologia de uma lâmina com e sem a laminação é mostrada nas Figuras 2B e 2C, respectivamente.
[0091] A Figura 3 é uma imagem de uma lâmina de lítio impressa que tem uma espessura laminada de cerca de 20 micra obtida através de microscopia eletrônica de varredura e dos espectros obtidos através de microscopia com raios X com dispersão de energia.
[0092] A Figura 4 mostra a comparação da ciclagem entre a lâmina de lítio imprimível (20 micra) com a lâmina comercial (50 micra) como materiais do ânodo em células bursiformes de NMC811/Li. Os ciclos fo- ram conduzido a uma carga de 0,2 C e descarga de 1 C a 30°C entre 3 V e 4,3 V. A figura 4 mostra que a lâmina de lítio imprimível de 20 micra tem um desempenho de ciclos similar em comparação com uma lâmina comercial de 50 micra.
[0093] A Figura 5 mostra o gráfico de Niquist que compara os es- pectros da impedância de corrente alternada (C.A.) de células bursifor- mes de NMC811/Li com a lâmina de lítio imprimível (20 micra) e a lâ- mina comercial (50 micra) depois de 100 ciclos. A Figura 5 mostra que as células com lâmina de lítio imprimível (20 micra) têm uma impedância muito menor depois de 100 ciclos em comparação com as células com lâmina comercial (50 micra).
[0094] As Figuras 6A-D ilustram uma comparação dos dois substra- tos depois de 100 ciclos dos ânodos de metal de lítio. As Figuras 6A e 6B mostram que a lâmina comercial passa por uma degradação signifi- cativa depois de 100 ciclos, ao passo que a lâmina impressa exibe me- nos degradação tal como mostrado nas Figuras 6C e 6D.
[0095] A Figura 7 é uma imagem microscópica a uma ampliação de 200X que mostra as diferenças na espessura entre um substrato lami- nado com uma lâmina de lítio comercial versus uma lâmina de lítio im- primível, em que a lâmina comercial é substancialmente mais grossa do que a lâmina de lítio imprimível. A Tabela 1 fornece uma comparação das espessuras antes e depois de 100 ciclos para as lâminas comerciais e de lítio imprimível. Ao contrário da lâmina de lítio comercial, há menos risco de formação de dendritos na lâmina de lítio imprimível e menos degradação mecânica depois de 100 ciclos tal como demonstrado pela espessura aumentada da lâmina comercial em comparação à lâmina impressa.
TABELA 1 Espessura lami- Espessura lami- % do aumento da nada antes da ci- nada depois de espessura depois clos (micra) 100 ciclos (micra) de 100 ciclos Lâmina de lítio co- 50 87 74% mercial Lâmina de lítio im- 20 29 45% primível
[0096] A Figura 7 é uma comparação de desempenho entre uma lâmina de lítio impressa com nanotubos de carbono incluídos como um modificador da reologia versus uma lâmina de lítio impressa sem nano- tubos de carbono adicionados. A adição de nanotubos de carbono à composição de lítio imprimível aumenta a retenção da capacidade da lâmina de lítio impressa em comparação a uma lâmina de lítio impressa sem nanotubos de carbono.
[0097] A Figura 8 fornece uma comparação do desempenho dos ci- clos entre um substrato revestido com uma lâmina de lítio comercial que tem uma espessura laminada de 50 micra versus um substrato revestido com uma composição de lítio imprimível com uma espessura laminada de 20 micra. A célula bursiforme com a lâmina de lítio comercial parou de funcionar depois de 14 ciclos, ao passo que célula bursiforme com a lâmina de lítio imprimível continuou funcionando além de 70 ciclos. A- pesar da espessura reduzida da lâmina inicial antes dos ciclos, a lâmina de lítio imprimível indicou um desempenho de ciclos aumentado em comparação à lâmina de lítio comercial.
[0098] Embora a presente abordagem seja ilustrada e descrita no presente documento com referência às modalidades preferidas e aos exemplos específicos das mesmas, será prontamente aparente aos e- lementos normalmente versados no estado da técnica que outras mo-
dalidades e exemplos podem executar funções similares e/ou atingir re- sultados semelhantes.
Todas tais modalidades e exemplos equivalentes estão dentro do caráter e do âmbito da presente abordagem.
Claims (15)
1. Substrato revestido com uma composição de lítio imprimí- vel, caracterizado pelo fato de que a composição de lítio imprimível com- preende: a) entre cerca de 5% e cerca de 50% em peso de pó de metal de lítio; b) entre cerca de 0,1% e cerca de 20% em peso de um aglutinante de polímero, em que o aglutinante de polímero é compatível com o pó de metal de lítio; c) entre cerca de 0,1% e cerca de 30% de um modificador da reologia compatível com o pó de metal de lítio e o aglutinante de polímero, em que o modificador da reologia é dispersível dentro da com- posição e provê uma estrutura tridimensional para impedir a degradação e aumentar a durabilidade do substrato quando revestido com a compo- sição de lítio imprimível; e d) entre cerca de 50% e cerca de 95% em peso de um solvente.
2. Substrato, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o substrato do dispositivo de armazenamento de ener- gia é selecionado do grupo que consiste em um coletor de corrente, um ânodo, um cátodo, um eletrólito e um separador.
3. Substrato, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição de lítio imprimível está na forma de uma lâmina ou de uma película.
4. Substrato, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aglutinante de polímero tem um peso molecular de
1.000 a 8.000.000 e é selecionado do grupo que consiste em elastôme- ros insaturados, elastômeros saturados, termoplásticos, ácido poliacrí- lico, cloreto de polivinilideno e acetato de polivinila.
5. Substrato, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o elastômero insaturado é selecionado do grupo que consiste em borracha de butadieno, isobutileno e borracha de estireno butadieno.
6. Substrato, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o elastômero saturado é selecionado do grupo que con- siste em borracha e monômero de propileno dieno e etileno-acetato de vinila.
7. Substrato, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o termoplástico é selecionado do grupo que consiste em poliestireno, polietileno e polímeros de óxido de etileno.
8. Substrato, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que também inclui um ou mais materiais ativos de eletrodo para formar um eletrodo.
9. Bateria, caracterizada pelo fato de que compreende um cátodo, um eletrólito e um ânodo, em que cada um dentre o cátodo, o eletrólito, o ânodo, ou uma combinação dos mesmos pode incluir um substrato revestido com uma composição de lítio imprimível, como defi- nido na reivindicação 1.
10. Substrato revestido com uma composição de lítio impri- mível, caracterizado pelo fato de que a composição de lítio imprimível compreende: a. pó de metal de lítio; b. um aglutinante de polímero, em que o aglutinante de polímero é compatível com o pó de metal de lítio; e c. um modificador da reologia compatível com o pó de me- tal de lítio e o aglutinante de polímero, em que o modificador da reologia é dispersível dentro da composição e provê uma estrutura tridimensio- nal para impedir a degradação e aumentar a durabilidade do substrato quando revestido com a composição de lítio imprimível.
11. Bateria, caracterizada pelo fato de que compreende o substrato, como definido na reivindicação 10.
12. Lâmina ou película formada a partir de uma composição de lítio imprimível, caracterizada pelo fato de que a composição de lítio imprimível compreende: a. pó de metal de lítio; b. nanotubos de carbono para prover uma estrutura de su- porte tridimensional para impedir a degradação e aumentar a durabili- dade de um substrato de lítio; e c. um aglutinante de polímero, em que o aglutinante de polímero é compatível com o pó de metal de lítio.
13. Lâmina ou película, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a lâmina tem uma espessura laminada entre cerca de 1 mícron e cerca de 50 micra.
14. Lâmina ou película, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a espessura laminada da lâmina fica en- tre cerca de 10 micra e cerca de 20 micra.
15. Bateria, caracterizada pelo fato de que compreende uma lâmina ou uma película, como definida na reivindicação 12.
Applications Claiming Priority (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16/359,707 | 2019-03-20 | ||
| US16/359,707 US11735764B2 (en) | 2018-03-22 | 2019-03-20 | Printable lithium compositions |
| US201962864739P | 2019-06-21 | 2019-06-21 | |
| US62/864,739 | 2019-06-21 | ||
| US201962874269P | 2019-07-15 | 2019-07-15 | |
| US62/874,269 | 2019-07-15 | ||
| US16/573,556 | 2019-09-17 | ||
| US16/573,556 US20200014033A1 (en) | 2018-03-22 | 2019-09-17 | Printed lithium foil and film |
| PCT/US2019/051699 WO2020190329A1 (en) | 2019-03-20 | 2019-09-18 | Printed lithium foil and film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112021015924A2 true BR112021015924A2 (pt) | 2021-10-05 |
Family
ID=72521194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BR112021015924-0A BR112021015924A2 (pt) | 2019-03-20 | 2019-09-18 | Lâmina e película de lítio impressas |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3942630A1 (pt) |
| JP (1) | JP7507782B2 (pt) |
| KR (1) | KR20210139397A (pt) |
| CN (1) | CN113614956B (pt) |
| AU (1) | AU2019435099A1 (pt) |
| BR (1) | BR112021015924A2 (pt) |
| CA (1) | CA3131677A1 (pt) |
| IL (1) | IL285473A (pt) |
| MX (1) | MX2021011184A (pt) |
| SG (1) | SG11202108854XA (pt) |
| WO (1) | WO2020190329A1 (pt) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023122748A1 (en) * | 2021-12-23 | 2023-06-29 | Oned Material, Inc. | Novel composites for anode electrodes |
| WO2023239686A1 (en) * | 2022-06-07 | 2023-12-14 | Livent Lithium Llc | Solid-state battery |
Family Cites Families (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3721113A (en) | 1971-08-23 | 1973-03-20 | Du Pont | Rolling of lithium |
| JPH027663Y2 (pt) | 1985-09-06 | 1990-02-23 | ||
| US5776369A (en) | 1993-02-18 | 1998-07-07 | Fmc Corporation | Alkali metal dispersions |
| WO1994019100A1 (en) | 1993-02-18 | 1994-09-01 | Fmc Corporation | Alkali metal dispersions |
| US5318600A (en) | 1993-07-23 | 1994-06-07 | Battery Engineering, Inc. | Method for making a lithium anode for an electrochemical cell |
| US5494518A (en) | 1994-05-31 | 1996-02-27 | Nordson Corporation | Slot coating die head support structure |
| JP3393145B2 (ja) | 1997-11-19 | 2003-04-07 | 三菱電機株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
| US6214061B1 (en) | 1998-05-01 | 2001-04-10 | Polyplus Battery Company, Inc. | Method for forming encapsulated lithium electrodes having glass protective layers |
| US6706447B2 (en) | 2000-12-22 | 2004-03-16 | Fmc Corporation, Lithium Division | Lithium metal dispersion in secondary battery anodes |
| US8980477B2 (en) * | 2000-12-22 | 2015-03-17 | Fmc Corporation | Lithium metal dispersion in secondary battery anodes |
| US20040229041A1 (en) | 2003-05-16 | 2004-11-18 | Caisong Zou | Graphite granules and their method of fabrication |
| CN1321477C (zh) | 2003-10-28 | 2007-06-13 | 比亚迪股份有限公司 | 锂离子二次电池 |
| US7968233B2 (en) * | 2004-02-18 | 2011-06-28 | Solicore, Inc. | Lithium inks and electrodes and batteries made therefrom |
| GB0414161D0 (en) * | 2004-06-24 | 2004-07-28 | Aea Technology Battery Systems | Anode for lithium ion cell |
| CN2772044Y (zh) | 2004-11-18 | 2006-04-12 | 比亚迪股份有限公司 | 一种锂离子二次电池 |
| US7588623B2 (en) | 2005-07-05 | 2009-09-15 | Fmc Corporation Lithium Division | Stabilized lithium metal powder for li-ion application, composition and process |
| CN100470916C (zh) | 2005-11-08 | 2009-03-18 | 比亚迪股份有限公司 | 锂离子二次电池 |
| US7914930B2 (en) | 2006-01-10 | 2011-03-29 | Panasonic Corporation | Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery |
| US20070190422A1 (en) | 2006-02-15 | 2007-08-16 | Fmc Corporation | Carbon nanotube lithium metal powder battery |
| US8021496B2 (en) | 2007-05-16 | 2011-09-20 | Fmc Corporation | Stabilized lithium metal powder for Li-ion application, composition and process |
| US20090061321A1 (en) | 2007-08-31 | 2009-03-05 | Fmc Corporation, Lithium Division | Stabilized lithium metal powder for li-ion application, composition and process |
| US8276695B2 (en) | 2007-12-25 | 2012-10-02 | Byd Co. Ltd. | Battery electrode sheet |
| US20100285358A1 (en) | 2009-05-07 | 2010-11-11 | Amprius, Inc. | Electrode Including Nanostructures for Rechargeable Cells |
| CN201682023U (zh) | 2009-06-26 | 2010-12-22 | 比亚迪股份有限公司 | 一种锂离子电池 |
| US9190694B2 (en) | 2009-11-03 | 2015-11-17 | Envia Systems, Inc. | High capacity anode materials for lithium ion batteries |
| KR20130067914A (ko) * | 2011-12-14 | 2013-06-25 | 한국전자통신연구원 | 리튬 이차 전지용 리튬 금속탄소 분말 복합체 음극 및 이를 함유하는 리튬 금속 이차전지 |
| US10553871B2 (en) * | 2012-05-04 | 2020-02-04 | Zenlabs Energy, Inc. | Battery cell engineering and design to reach high energy |
| CN105188990A (zh) | 2012-12-19 | 2015-12-23 | 罗克伍德锂有限责任公司 | 锂粉末阳极 |
| US9941505B2 (en) | 2012-12-25 | 2018-04-10 | Byd Company Limited | Battery |
| JP6181855B2 (ja) | 2013-04-23 | 2017-08-16 | マックスウェル テクノロジーズ インコーポレイテッド | リチウムイオンキャパシタの固体電解質相間形成及び陽極プリリチウム化方法 |
| CN104953175A (zh) | 2014-03-28 | 2015-09-30 | 比亚迪股份有限公司 | 一种锂离子电池固体电解质及其制备方法和锂离子电池 |
| CN104332657B (zh) * | 2014-08-20 | 2016-06-22 | 东莞新能源科技有限公司 | 锂离子电池富锂工艺及使用该工艺制备的锂离子电池 |
| US9837659B2 (en) | 2014-12-22 | 2017-12-05 | GM Global Technology Operations LLC | Process for lithiating negative electrodes for lithium ion electrochemical cells |
| GB201501507D0 (en) | 2015-01-29 | 2015-03-18 | Sigma Lithium Ltd | Composite materials |
| US20170098818A1 (en) | 2015-10-02 | 2017-04-06 | The University Of Kentucky Research Foundation | Solvent-free dry powder-coating method for electrode fabrication |
| US10755867B2 (en) | 2016-04-18 | 2020-08-25 | Florida State University Research Foundation, Inc | Method of negative electrode pre-lithiation for lithium-ion capacitors |
| EP4303964A3 (en) | 2017-02-21 | 2024-03-20 | Tesla, Inc. | Prelithiated energy storage device |
| US10840502B2 (en) * | 2017-02-24 | 2020-11-17 | Global Graphene Group, Inc. | Polymer binder for lithium battery and method of manufacturing |
| US20190036171A1 (en) | 2017-07-31 | 2019-01-31 | Tesla Motors Canada ULC | Novel battery systems based on two-additive electrolyte systems |
-
2019
- 2019-09-18 EP EP19779706.1A patent/EP3942630A1/en active Pending
- 2019-09-18 WO PCT/US2019/051699 patent/WO2020190329A1/en unknown
- 2019-09-18 JP JP2021556515A patent/JP7507782B2/ja active Active
- 2019-09-18 KR KR1020217033601A patent/KR20210139397A/ko unknown
- 2019-09-18 CN CN201980094370.7A patent/CN113614956B/zh active Active
- 2019-09-18 AU AU2019435099A patent/AU2019435099A1/en active Pending
- 2019-09-18 SG SG11202108854XA patent/SG11202108854XA/en unknown
- 2019-09-18 BR BR112021015924-0A patent/BR112021015924A2/pt unknown
- 2019-09-18 MX MX2021011184A patent/MX2021011184A/es unknown
- 2019-09-18 CA CA3131677A patent/CA3131677A1/en active Pending
-
2021
- 2021-08-09 IL IL285473A patent/IL285473A/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA3131677A1 (en) | 2020-09-24 |
| CN113614956A (zh) | 2021-11-05 |
| KR20210139397A (ko) | 2021-11-22 |
| AU2019435099A1 (en) | 2021-09-09 |
| WO2020190329A1 (en) | 2020-09-24 |
| CN113614956B (zh) | 2024-09-24 |
| MX2021011184A (es) | 2021-10-22 |
| JP7507782B2 (ja) | 2024-06-28 |
| SG11202108854XA (en) | 2021-09-29 |
| EP3942630A1 (en) | 2022-01-26 |
| JP2022525933A (ja) | 2022-05-20 |
| IL285473A (en) | 2021-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7417581B2 (ja) | 印刷可能なリチウム組成物 | |
| US11824182B2 (en) | Battery utilizing printable lithium | |
| US20240178374A1 (en) | Fast charging pre-lithiated silicon anode | |
| EP3769358A1 (en) | Printable lithium compositions for forming battery electrodes | |
| US20200014033A1 (en) | Printed lithium foil and film | |
| BR112021015924A2 (pt) | Lâmina e película de lítio impressas | |
| JP7476226B2 (ja) | プリンタブルリチウムを利用した電池 | |
| RU2810322C2 (ru) | Печатная литиевая фольга и пленка | |
| US20240021869A1 (en) | Prelithiated anodes using printable lithium compositions | |
| RU2799803C2 (ru) | Печатные литиевые композиции для формирования электродов аккумуляторных батарей |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B25D | Requested change of name of applicant approved |
Owner name: LIVENT USA CORP. (US) |
|
| B25G | Requested change of headquarter approved |
Owner name: LIVENT USA CORP. (US) |
|
| B06W | Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette] |