CN108140813B - 三维多孔阳极电极的制造 - Google Patents
三维多孔阳极电极的制造 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108140813B CN108140813B CN201680043074.0A CN201680043074A CN108140813B CN 108140813 B CN108140813 B CN 108140813B CN 201680043074 A CN201680043074 A CN 201680043074A CN 108140813 B CN108140813 B CN 108140813B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal foam
- porous metal
- temperature
- porous
- tin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 14
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 claims abstract description 110
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 64
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 46
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 41
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 68
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 64
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 63
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 35
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 34
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 27
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 25
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 24
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 16
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 15
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 13
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 13
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 11
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 11
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 9
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 8
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 7
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 7
- 238000000527 sonication Methods 0.000 claims description 6
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- KOUDKOMXLMXFKX-UHFFFAOYSA-N sodium oxido(oxo)phosphanium hydrate Chemical compound O.[Na+].[O-][PH+]=O KOUDKOMXLMXFKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 claims description 2
- FWPIDFUJEMBDLS-UHFFFAOYSA-L tin(II) chloride dihydrate Chemical compound O.O.Cl[Sn]Cl FWPIDFUJEMBDLS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 3
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 abstract description 8
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 abstract 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 44
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 3
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 3
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 3
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical class [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 2
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 2
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 229910018471 Cu6Sn5 Inorganic materials 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021626 Tin(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZVLDJSZFKQJMKD-UHFFFAOYSA-N [Li].[Si] Chemical compound [Li].[Si] ZVLDJSZFKQJMKD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBDODBRSVGRNLF-UHFFFAOYSA-N [Sn]=O.[Cu]=O Chemical compound [Sn]=O.[Cu]=O SBDODBRSVGRNLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- BZHNHDOWFCBZNK-UHFFFAOYSA-N antimony lithium Chemical compound [Li].[Sb] BZHNHDOWFCBZNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- JYPVGDJNZGAXBB-UHFFFAOYSA-N bismuth lithium Chemical compound [Li].[Bi] JYPVGDJNZGAXBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- PVAKBHJQBIKTDC-UHFFFAOYSA-N gallium lithium Chemical compound [Li].[Ga] PVAKBHJQBIKTDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YFKPABFAJKUPTN-UHFFFAOYSA-N germanium lithium Chemical compound [Li].[Ge] YFKPABFAJKUPTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LHJOPRPDWDXEIY-UHFFFAOYSA-N indium lithium Chemical compound [Li].[In] LHJOPRPDWDXEIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 210000001161 mammalian embryo Anatomy 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 235000011150 stannous chloride Nutrition 0.000 description 1
- YJBKVPRVZAQTPY-UHFFFAOYSA-J tetrachlorostannane;dihydrate Chemical compound O.O.Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl YJBKVPRVZAQTPY-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 229910001432 tin ion Inorganic materials 0.000 description 1
- AXZWODMDQAVCJE-UHFFFAOYSA-L tin(II) chloride (anhydrous) Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Sn+2] AXZWODMDQAVCJE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002525 ultrasonication Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
- B22D21/002—Castings of light metals
- B22D21/005—Castings of light metals with high melting point, e.g. Be 1280 degrees C, Ti 1725 degrees C
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D25/00—Special casting characterised by the nature of the product
- B22D25/005—Casting metal foams
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/11—Making porous workpieces or articles
- B22F3/1143—Making porous workpieces or articles involving an oxidation, reduction or reaction step
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/22—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip
- B22F3/222—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip by freeze-casting or in a supercritical fluid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
- B22F2003/241—Chemical after-treatment on the surface
- B22F2003/242—Coating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2201/00—Treatment under specific atmosphere
- B22F2201/01—Reducing atmosphere
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2201/00—Treatment under specific atmosphere
- B22F2201/03—Oxygen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
- B22F2301/20—Refractory metals
- B22F2301/205—Titanium, zirconium or hafnium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
- B22F2301/35—Iron
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- 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
- H01M4/0483—Processes of manufacture in general by methods including the handling of a melt
- H01M4/0485—Casting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—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
- H01M4/387—Tin or alloys based on tin
-
- 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
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/523—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron for non-aqueous cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
- H01M4/801—Sintered carriers
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
Abstract
一种用于高级锂电池的电极是使用涂覆有活性材料的三维结构金属泡沫制造的。金属泡沫是多孔金属泡沫，其可以用作锂离子电池的阳极集电体，并且通过超声辅助的无电电镀方法涂覆有诸如锡之类的阳极活性材料。另外，对经涂覆的金属泡沫在适当的温度下进行热处理，以便改进涂层的完整性，从而改进锂离子电池的循环性能。
Description
描述
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2015年7月20日提交的美国专利申请62/194,564和62/194,677的优先权，其通过引用与本申请中引用的所有其他参考文献一起被并入。
背景文件
本发明涉及可充电电池技术领域，更具体地涉及可再充电锂离子电池技术。
锂离子电池(LIB)技术是重要的技术，并且在许多现代产品和装置中是必不可少的。锂离子电池技术被用于诸如信息技术(例如，移动电话、智能手机、平板电脑和笔记本电脑)、交通工具(例如，电动汽车)、工业(例如，便携式和可移动电子设备、电源和充电器)等之类的领域中。
对于高容量电池电源的需求日益增加，特别是对于诸如电动汽车和便携式家用电源的大规模应用。由于可再充电锂离子电池的性能高度依赖于所使用的阳极材料和阴极材料的类型，所以新型阳极材料和阴极材料的发展已经引起了相当的关注。
在商用锂离子电池中，石墨目前用于阳极，因为其具有低且平坦的工作电势、长循环寿命和低成本。然而，石墨具有导致低能量密度且不能满足大规模应用的理论容量(每克379毫安-小时)。石墨也具有较低的传输速率，这导致较低的功率密度。因此，石墨对于既要求高容量还要求高功率密度的阳极是不够的。
因此，需要一种改进的锂离子电池，特别是其具有改进的能量和功率密度。
发明内容
提出了一种制造用于锂电池电极的三维(3-D)连接的金属泡沫结构支架的方法，其通过在常规板上提供具有3D多孔结构的较大表面积来加速电化学反应。因此，新型阳极设计在锂离子电池中表现出改进的循环性能和高容量。
在一个实施方式中，一种方法包括：制造孔径范围从几百纳米到几微米的多孔金属泡沫，并将它们作为锂离子电池阳极的集电体(current collector)(或模板)来应用，并以“活性”材料涂覆金属泡沫集电体，其可以在充电期间与阳极表面上的锂离子反应并且将其存储。
在一个实施方式中，一种制造多孔金属泡沫的方法包括：(a)冷冻与铜棒的冷表面接触的模具中的金属(或金属氧化物)浆料；(b)在减压和低温下使冷冻的浆料升华，形成多孔的生坯；(c)烧结该多孔生坯以获得三维连接的多孔金属泡沫；(d)将多孔金属泡沫切成薄膜的形式；(e)通过沉积工艺(例如，无电电镀(electroless plating))在多孔金属泡沫的表面上用活性材料(例如，锡)涂覆多孔金属泡沫；以及(f)热处理涂覆有活性材料的多孔金属泡沫以获得更均匀和坚固的涂层。
在实施中，包括多孔金属泡沫(支架)的电池在被用作集电体时在结构上有利于最小化在锂离子电池的充电/放电过程期间在阳极中发生的剧烈的体积变化和应力。通过适当的后续热处理，还可以在集电体与活性材料合金的复合物中形成非活性材料。这种非活性材料的形成可以进一步缓冲锂离子嵌入/提取期间发生的体积变化和应力，改进阳极的循环性能。此外，具有多孔金属阳极的锂离子电池在高电压或高外部温度下存储时不会像具有碳基阳极的常规锂离子电池那样迅速降解。这是因为多孔金属阳极与常规的阳极板相比具有大得多的更大的表面积并且具有更大的耐温度变化性，因此导致更好的循环和充电/放电效率。
在一个实施方式中，一种锂电池装置包括由集电体制成的多孔金属泡沫，多孔金属泡沫由活性材料涂覆到多孔金属泡沫的表面上，其中多孔金属泡沫和活性材料在锂离子电池的充电和放电期间与锂离子反应。活性材料可以用于阳极活性材料。阳极活性材料可以是石墨基材料、金属基材料或氧化物基材料中的至少一种。
阳极活性材料选自由包括以下各项的群组：人造石墨、天然石墨、软碳、硬碳、硅-锂基合金、铟-锂基合金、锑-锂基合金、锗-锂基合金、铋-锂基合金、镓-锂基合金、和包含二氧化锡(SnO2)、氧化钴(Co3O4)、氧化铜(CuO)、氧化镍(NiO)和氧化铁(Fe3O4)中的至少一种的氧化物基材料。
由集电体制成的多孔金属泡沫可以由钛、镁、铝、镍、铜、金、银、铂、锌、铅、硅、钴或不锈钢中的至少一种或它们的合金制成。活性材料包括锡，集电体的多孔金属泡沫包括铜泡沫。形成多孔金属泡沫的制造工艺可以包括冷冻铸造法。
在一个实施方式中，使用冷冻铸造工艺来制造金属泡沫的方法包括：将模具放置在被浸入在液氮中的铜棒上；在模具中浇注金属浆料；冷冻金属浆料，在该浆料中形成并生长冰枝状结晶(ice dendrite)并且金属颗粒堆积在生长的冰晶之间；通过在足够低的温度和减压下干燥冷冻的金属浆料的冰晶来形成多孔生坯金属泡沫；在受控炉中在氢气气氛中在足够高的温度下烧结多孔生坯以形成金属泡沫；以及将金属泡沫加工成薄层形式，其中金属泡沫的薄层可以作为独立的电极来直接应用在锂电池中。
在一个实施方式中，制造用于先进锂电池的金属泡沫阳极的方法包括将活性材料涂覆到金属泡沫集电体上，其中金属泡沫集电体的表面变得涂覆有活性材料。可以使用无电电镀工艺来将活性材料涂覆到金属泡沫集电体的表面上。
通过使用无电电镀工艺来将活性材料涂覆到金属泡沫集电体的表面上包括：将金属泡沫集电体浸入锡电镀液中；对具有金属泡沫集电体的锡电镀液进行超声处理(sonicate)；以及对经涂覆的金属泡沫集电体进行热处理。可以使用电镀、沉积化学蒸汽、蒸发或溅射中的至少一种来将活性材料涂覆到多孔集电体泡沫的表面上。热处理工艺可以在约50摄氏度至约700摄氏度的温度下进行。
在一个实施方式中，一种方法包括：将铜棒上的模具放入液氮中，并将金属浆料浇注到模具中，其中铜棒具有相对较高的导热性；冷冻金属浆料，其中金属颗粒堆积并物理附着在生长的冰晶之间；通过在足够低的温度和减压下干燥冷冻的浆料的冰晶(在其物理附着的地方留下孔隙)来形成多孔生坯；通过在氢气气氛下在足够高的温度下还原和烧结多孔生坯来构造多孔金属泡沫。
在各种实施方式中，该方法包括：将多孔金属泡沫切割成薄层的形式以将其作为集电体应用于锂离子电池中；以及通过使用沉积工艺来用活性材料涂覆多孔金属泡沫的薄层。金属浆料可以包括金属氧化物浆料。沉积工艺可以是无电电镀。用于涂覆的活性材料可以是锡、硅或二氧化锡。
该方法可以包括：通过搅拌和超声处理，将包含铜粉浆料和聚乙烯醇粘合剂的金属浆料溶解在水中。模具可以由含氟聚合物树脂制成。铜棒可以处于约-10摄氏度(例如，-10度或以上，-10度或以下，-10度加或减5、10或20度，或加或减1％、2％、5％、10％或20％)。形成多孔生坯可以通过在真空的冷冻干燥机中升华冷冻金属浆料直至冰晶被去除。升华可以在约-88摄氏度(例如，-88度或以上，-88度或以下，-88度加或减5、10或20度，或加或减1％、2％、5％、10％或20％)进行约40小时(例如，40小时或以下，或40小时或以上，25、30、35、40小时，加或减2、5、10或20小时，或加或减1％、2％、5％、10％或20％)。
该方法可以包括：在约5％的氢气混合气体(例如，5％或以上，5％或以下，1％、2％、3％、4％、6％、7％、8％、或9％，或加或减0.25％、0.5％、1％、1.5％、2％或3％)下在管式炉中，在约250摄氏度(例如250度或更高，250度或更低，200、240、245、248、249、252、253、255或300度，加或减5、10，或20、25、50或75度，或加或减1％、2％、5％、10％或20％)预烧结约4小时(例如，4小时或以下，4小时或以上，1、2、3、5、7或8小时，加或减0.5、1、2或3小时，或加或减1％、2％、5％、10％或20％)，然后在约800摄氏度(例如，800度或以上，800度或以下，800度加或减5、10，或20、25、50、75、100、125、150或200度，或加或减1％、2％、5％、10％或20％)下烧结约14小时(例如，14小时或以下，14小时或以上，8、9、10、12、13、15、16、18或20小时，加或减0.5、1、2、3、4、5、6或7小时，或加或减1％、2％、5％、10％或20％)。
涂覆多孔金属泡沫的薄层可以包括：将多孔金属泡沫浸入锡电镀液中；并在涂覆后对多孔金属泡沫进行热处理工艺，从而在热处理工艺之后形成更均匀和坚固的涂层。在将多孔金属泡沫浸入在锡电镀液中的过程中，超声处理(例如，施加声波)伴随着侵入。使用超声处理的结果是获得更均匀的涂层。锡电镀液可以包括脱水二氯化锡、次膦酸钠一水合物、硫脲和盐酸。
将多孔金属泡沫浸入锡电镀液中可以在约60摄氏度(例如，60度或以上，60度或以下，30、40、50、55、58、59、61、62、63、65、70或80度，加或减5、10，或20、25、50或75度，或加或减1％、2％、5％、10％或20％)下进行约1分钟(例如，1分钟或以下，1分钟或以上，0.5、1.5、2、3、4或5分钟，加或减0.5分钟，或加或减1％、2％、5％、10％或20％)。
涂覆后对多孔金属泡沫的热处理工艺可以在约100摄氏度或约500摄氏度(例如，100或500度或以上，100或500度或以下，95、105、55、150、400、450、550或600度，加或减5、10或20、25、50或75度，或加或减1％、2％、5％、10％或20％)下在氩气(或另一种惰性气体)气氛下的管式炉中进行。
在另一个实施方式中，一种方法包括：将铜棒上的模具放入液氮中，并将金属或金属氧化物浆料浇注到模具中；在第一温度下冷冻金属或金属氧化物浆料，其中有金属或金属氧化物颗粒堆积并物理附着在生长的冰晶之间；通过在第二温度和减压下干燥冷冻的浆料的冰晶(在其物理附着的地方留下孔隙)来形成多孔生坯，其中第二温度低于第一温度；通过在氢气气氛下在第三温度下还原和烧结多孔生坯来构造多孔金属泡沫，其中第三温度高于第一和第二温度；将多孔金属泡沫切割成薄层形式以将其作为集电体应用于锂离子电池中；用活性材料涂覆多孔金属泡沫的薄层包括在氩气气氛下的热处理。在氩气气氛下的热处理可以在高于第三温度或低于第三温度的第四温度下进行。
在另一个实施方式中，一种锂电池装置包括：由集电体制成的多孔金属泡沫，该多孔金属泡沫由活性物质涂覆到其表面上，其中多孔金属泡沫和活性材料在锂离子电池充电和放电期间与锂离子反应。多孔金属泡沫通过以下方法来形成，该方法包括：在第一温度下冷冻金属或金属氧化物浆料，其中金属或金属氧化物颗粒堆积并物理附着在生长的冰晶之间；通过在第二温度和减压下干燥冷冻的浆料的冰晶(在其物理附着的地方留下孔隙)来形成多孔生坯，其中第二温度低于第一温度；通过在氢气气氛下在第三温度下还原和烧结多孔生坯来构造多孔金属泡沫，其中第三温度高于第一和第二温度；将多孔金属泡沫切割成薄层形式以将其作为集电体应用于锂离子电池中；用活性材料涂覆多孔金属泡沫的薄层包括在氩气或其他惰性气体(例如，氮气、氦气或惰性气体)气氛下的热处理。
考虑以下详细描述和附图，本发明的其他目的、特征和优点将变得显而易见，其中相似的参考标记在整个附图中表示相似的特征。
附图说明
图1A示出了由涂覆有活性材料的泡沫集电体制成的电极的实施例。
图1B示出了制造由涂覆有活性材料的泡沫集电体制成的电极的流程图。
图1C示出了将活性材料涂覆到泡沫集电体上的具体方法。
图2示出了铜泡沫、镀锡铜泡沫和经热处理的镀锡铜泡沫的代表性照片。
图3A-3B示出了铜泡沫、镀锡铜泡沫和经热处理的镀锡铜泡沫的X射线衍射(XRD)谱，以确认存在于根据本发明的材料中的相(phase)。
图4A-4G示出了铜泡沫、镀锡铜泡沫和经热处理的镀锡铜泡沫的扫描电子显微镜(SEM)图像和能量色散X射线(EDX)谱。
图5A-5B示出了特定电容和库仑效率的纽扣电池的测试曲线，其为在1C充电-放电速率下的循环次数的函数，以便展示与常规阳极材料相比本发明的性能。
具体实施方式
提高电池能量密度的一个解决方案是使用锂合金材料代替石墨作阳极，因为锂合金具有较高的理论容量。但是，锂合金有其自身的缺点。由锂合金材料制成的阳极在锂离子充电期间通常遭受严重的体积膨胀(高达300％)。这些体积变化导致循环过程中电极中的粉末化和电接触损失，这不可避免地导致锂离子电池的过早失效或容量降低。
以下描述了直接实现对锂离子电池的容量和锂扩散速率的改进以及最小化或减少在锂离子充电期间活性材料的体积膨胀的技术。
提出了制造三维金属泡沫结构和在金属泡沫表面上的均匀涂层以用作先进的锂电池阳极的方法。该方法包括以下步骤：制备孔径为数百纳米至数微米的多孔金属泡沫来用作集电体；通过沉积工艺在多孔金属泡沫的表面上用活性材料进行涂覆，并且热处理涂覆有活性材料的多孔金属泡沫以获得更均匀和坚固的涂层。
图1A示出了由多孔金属泡沫制成的用于锂离子电池的阳极电极101。阳极电极是电池的集电体。视图104a示出了阳极电极的一部分的放大横截面。参考视图104，存在涂覆有活性材料层涂层110的多孔金属泡沫107。与固体金属阳极相比，金属泡沫集电体具有更大的表面积并且对于给定的面积或体积是明显更好的集电体。
多孔金属泡沫通过利用其比常规或多孔板更的表面积和更短的输送距离而有利于加速电化学反应。活性材料层涂层110的添加增强了在充电期间多孔金属泡沫110与锂离子的反应，如下面在具体实施例中所述。三维多孔结构还可以适应由于利用与多孔结构规则间隔的空隙而产生的体积变化和应力。此外，在活性材料被涂覆之后，非活性材料的存在将缓冲在锂离子嵌入/提取过程中的体积变化。
在具体实施方式中，金属泡沫由多孔铜制成，并且活性材料层涂层由锡制成。但是，在其他实施方式中，可以使用其他材料。在用作阳极的多孔金属泡沫的制造中可以使用许多金属元素，因为大多数金属固有地具有高导电性和适当的电化学电势。这样的金属元素包括例如铜、镍、铝、钴、金、银和不锈钢等。通常选择铜用作锂电池的阳极集电体，因为其具有相对较高的导电性和适当的电化学电势。
多孔金属泡沫具有三维连接的多孔结构，其孔径范围从几百纳米到几微米。多孔金属可以根据许多技术来制造。例如，作为示例制造工艺，通过冷冻铸造法来制造三维铜泡沫。美国专利申请13/930,887描述了一种冷冻铸造技术，并且通过引用并入本文。这个工艺是一种简单、低成本的加工方法，适用于制造大规模的多孔结构。然而，多孔金属泡沫的制造工艺不限于冷冻铸造法。也可以使用其他方法。
在一个实施方式中，用于阳极的多孔金属泡沫的表面涂覆有活性材料，这可以通过使用若干不同技术中的一种来完成。在一个实施例中，使用无电电镀来获得在多孔金属泡沫表面上的作为活性材料的薄的、均匀的锡(Sn)涂层。将多孔铜泡沫浸入具有锡离子的化学溶液中，并且铜泡沫变得涂覆有锡。也可以使用其他技术，例如，电镀、化学气相沉积(CVD)、蒸发和溅射等。然而，使用无电电镀锡是因为该工艺可以在不使用外部电荷的情况下进行，并且即使在复杂形状上也可以形成薄的、光滑的和均匀的涂层。
本发明可以被进一步修改以制造用作先进锂离子电池的三维集电体模板的多种类型的多孔金属泡沫。另外，可以应用各种涂层材料和涂层施加技术来制造独立的电极。
本专利中介绍了具体的流程实施方式，但是应该理解，本发明不限于所给出的具体流程和步骤。本发明的流程可以具有附加的步骤(本申请中不一定描述)、代替所呈现的步骤中的一些步骤的不同步骤、更少的步骤或所呈现步骤的子集、或者以与呈现的顺序不同的步骤、或者这些步骤的任何组合。此外，本发明的其他实施方式中的步骤可能与所给出的步骤不完全相同，并且可以根据具体应用或基于其他因素适当地修改或改变。
图1B示出了用于制造用作锂电池电极的具有活性材料的多孔金属泡沫的方法130。该方法包括：
(1)参考步骤132，将铜棒(具有高导热性)上的模具放入液氮中，并将金属(或金属氧化物)浆料浇注到模具中。
(2)参照步骤135，冷冻金属(或金属氧化物)浆料，其中金属(或金属氧化物)颗粒堆积并物理附着在生长的冰晶之间。
(3)参照步骤138，通过在足够低的温度和减压下干燥冷冻的浆料的冰晶(在其物理附着的位置上留下孔隙)来形成多孔生坯。
(4)参考步骤141，通过在氢气气氛下在足够高的温度下还原和烧结多孔生坯来构造多孔金属泡沫。
(5)参考步骤144，将多孔金属泡沫切割成薄层形式，以将其作为集电体应用于锂离子电池中。
(6)参考步骤147，其包括通过使用诸如无电电镀之类的沉积工艺来用活性材料涂覆多孔金属泡沫的薄层。步骤147中用于无电电镀工艺的活性材料可以包括锡、硅、二氧化锡(SnO2)等。在本发明中，使用锡作为示例活性材料。
图1C示出了如图1B的步骤147中所述的将活性材料涂覆到多孔金属泡沫上的具体方法。该方法包括：
(6.1)参照步骤301，将多孔金属泡沫浸入到锡电镀液中。在多孔金属泡沫在锡电镀液中的浸入期间，可以伴随着超声处理，以获得更均匀的涂层(即使在复杂的形状上)。
(6.2)参照步骤304，在涂覆之后对多孔金属泡沫施加热处理工艺以获得更均匀和坚固的涂层。
下面介绍一些具体的实施例。提供这些实施例仅仅是为了描述具体实施方式的一些示例，并且对本领域技术人员显而易见的是，本发明的范围不受这些实施例的限制。
示例性实施例1
包括13.7体积％的氧化铜粉末和2.5重量％的聚乙烯醇(PVA)粘合剂的铜粉浆料通过使用30毫升去离子水来制成。通过搅拌和使用超声处理来将浆料溶解在溶液中。然后将浆料浇注在置于冷铜棒上的含氟聚合物树脂或Teflon模具中。使用液氮将铜棒顶部的温度固定在-10摄氏度，并使用控制器进行保持。Teflon是合成含氟树脂或含氟聚合物树脂。Teflon是Chemours Company FC，LLC的商标。
浆料完全冷冻后，在冷冻干燥器中在-88摄氏度下真空升华40小时，从而去除冰晶并留下具有定向孔隙的生胚。生胚然后在氢气气氛中从氧化铜还原成纯铜，然后在更高的温度下烧结。还原和烧结工艺包括在250摄氏度下预烧结4小时，并在管式炉中在5％的氢气混合气中在800摄氏度下实际烧结14小时。
示例性实施例2
锡电镀液包括每升10克的氯化锡二水合物(SnC122H2O))、每升10克次磷酸钠一水合物(NaH2PO2·2H2O)、每升70克硫脲(CS(NH2)2)、和每升5.6毫升浓盐酸(36重量％)。将铜泡沫被加工成适于锂离子电池纽扣电池测试的薄层形式后，将薄层铜泡沫在60摄氏度下浸入锡电镀液1分钟。
在浸入铜泡沫的同时，还使用超声处理来获得更均匀的锡涂层。在施加电镀和清洗工艺之后，将镀锡铜泡沫电极在氩气气氛下在管式炉中在100摄氏度或500摄氏度下进行热处理。
图2示出了铜泡沫和未经/经150摄氏度和500摄氏度的热处理的镀锡铜泡沫的光学照片。铜泡沫201是红色和棕色的。在以60摄氏度对铜泡沫201镀锡1分钟之后，铜泡沫变为镀锡的铜泡沫204并具有灰色。在一个实施例中，在150摄氏度下热处理1小时之后，镀锡的铜泡沫204变暗，变成经热处理的镀锡的铜207。
由于由在热处理中的相互扩散过程引起的锡层中铜含量的增加而形成变暗的颜色。在另一个实施例中，在500摄氏度下被热处理2小时后，镀锡的铜泡沫204变成棕色，成为经热处理的镀锡的铜泡沫210。由于在氩气气氛下形成了氧化层，因此形成棕色。
图3A示出了热处理之前/之后镀锡铜泡沫的X射线衍射图，其证实了在150摄氏度下热处理1小时之后Cu6Sn5金属间化合物的形成。图3B示出了热处理之前/之后的镀锡铜泡沫的X射线衍射图，其证实了在500摄氏度下热处理2小时后二氧化锡(SnO2)相的形成。
图4A-4G示出了铜泡沫、镀锡铜泡沫和经热处理的镀锡铜泡沫的扫描电子显微镜(SEM)图像和能量色散X射线(EDX)谱。
图5A和5B示出了上述示例1和2中制造的镀锡铜泡沫阳极的纽扣电池试验的循环性能。图5A示出了经150摄氏度热处理的镀锡铜泡沫曲线511以及经500摄氏度热处理的镀锡铜泡沫曲线513的初始充电容量分别为每平方厘米0.99毫安小时和每平方厘米0.55毫安小时。显然，随后的热处理工艺影响镀锡铜泡沫阳极的循环性能。这是因为不同的相在热处理工艺之后终止形成。
例如，锡(994毫安小时/克)和Cu6Sn5(604毫安小时/克)的组合存在于在150摄氏度下被热处理1小时的镀锡铜泡沫中，其中只有二氧化锡(781毫安小时/克)存在于在500摄氏度下被热处理2小时的镀锡铜泡沫中。因此，如曲线511和曲线513所示，在150摄氏度下被热处理1小时的样品展示了比在500摄氏度下被热处理2小时的样品更稳定的循环性能。
通过将示例性实施例1和2中所述的三维多孔铜泡沫用作集电体，与基线铜箔相比，其实现了更高的容量和更好的循环性能。提出支持更高容量的原因有几个。首先，由于其独特的结构，三维多孔铜集电体具有以下优点：(i)锂离子和电子易于扩散，(ii)更大的电极/电解质界面接触面积，以及(iii)更好的适应反应期间的结构应变。
其次，在将活性材料涂覆到诸如多孔铜之类的纯多孔金属之后，非活性材料(例如，铜锡合金中的铜或氧化锡层中的氧化物)的存在可有利地缓冲锂离子嵌入/提取过程中的体积改变。因此，三维多孔铜-锡合金和铜-二氧化锡(Cu-SnO2)电极比纯锡金属电极表现出更稳定的循环性能。图5B示出了与常规镀锡铜箔曲线516相比，镀锡铜泡沫曲线512和曲线514的库仑效率。经热处理的镀锡铜泡沫的库仑效率大于未经热处理的镀锡铜的库仑效率。
已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的这个描述。这并不意味着穷举或将本发明限制于所描述的精确形式，并且鉴于上述教导，许多修改和变化都是可能的。选择和描述这些实施例是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用。该描述将使得本领域的其他技术人员能够在各种实施例中以及通过适合于特定用途的各种修改来最佳地利用和实践本发明。本发明的范围由以下权利要求限定。
Claims (16)
1.一种用于制造锂离子电池的电极的方法，包括：
将铜棒上的模具放入液氮中，并在所述模具中浇注金属浆料，其中所述铜棒具有相对较高的导热性；
冷冻所述金属浆料，其中金属颗粒被堆积并物理附着在生长的冰晶之间；
通过在零下88摄氏度或更低的温度和减压下干燥冷冻的浆料的所述冰晶，在所述冰晶的物理附着的地方留下孔隙来形成多孔生坯；
通过在氢气气氛下在250摄氏度或更高的温度下还原和烧结所述多孔生坯来构造多孔金属泡沫；
将所述多孔金属泡沫切割成薄层形式以作为集电体应用于所述锂离子电池中；以及
通过使用沉积工艺来用活性材料涂覆所述多孔金属泡沫的薄层，其中所述通过使用沉积工艺来用活性材料涂覆所述多孔金属泡沫的薄层包括：
将所述多孔金属泡沫浸入到锡电镀液中，其中所述锡电镀液包括二氯化锡二水合物、次膦酸钠一水合物、硫脲和盐酸；以及
在涂覆之后对所述多孔金属泡沫施加热处理工艺，由此在所述热处理工艺之后得到更均匀和坚固的涂层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属浆料包括金属氧化物浆料。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，用于所述涂覆的所述活性材料包括锡、硅、或二氧化锡中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，包括：
通过搅拌和超声处理，将包括铜粉浆料和聚乙烯醇粘合剂的金属浆料溶解在水中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，通过在零下88摄氏度或更低的温度和减压下干燥冷冻的浆料的所述冰晶，在所述冰晶的物理附着的地方留下孔隙来形成多孔生坯包括：
在真空的冷冻干燥器中升华冷冻的金属浆料，直到所述冰晶被去除。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述升华在零下88摄氏度下进行40小时。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述烧结包括：
在5％的氢气混合气体下在管式炉中，在250摄氏度下预烧结4小时，然后在800摄氏度下烧结14小时。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述多孔金属泡沫在所述锡电镀液中的浸入期间，超声处理伴随所述浸入，由此所述超声处理有助于得到更均匀的涂层。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述多孔金属泡沫浸入到所述锡电镀液中是在60摄氏度下进行1分钟。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，在涂覆之后对所述多孔金属泡沫的热处理工艺是在氩气气氛下在管式炉中在100摄氏度或高于100摄氏度的温度下进行。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述多孔金属泡沫浸入到所述锡电镀液中2分钟或更短时间。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，将多孔金属泡沫浸入所述锡电镀液中在50摄氏度至70摄氏度范围的温度下进行。
13.一种用于制造锂离子电池的电极的方法，包括：
将铜棒上的模具放入液氮中，并将金属或金属氧化物浆料倒入所述模具中；
通过使用第一温度来冷冻所述金属或金属氧化物浆料，其中金属或金属氧化物颗粒被堆积并物理附着在生长的冰晶之间；
通过在第二温度和减压下干燥冷冻的浆料的所述冰晶，在所述冰晶的物理附着的地方留下孔隙来形成多孔生坯，其中所述第二温度低于所述第一温度；
通过在氢气气氛下在第三温度下还原和烧结所述多孔生坯来构造多孔金属泡沫，其中所述第三温度高于所述第一温度和所述第二温度；
将所述多孔金属泡沫切割成薄层形式以将其作为集电体应用于锂离子电池中；以及
用活性材料涂覆所述多孔金属泡沫的薄层，其中所述用活性材料涂覆所述多孔金属泡沫的薄层包括：
将所述多孔金属泡沫浸入到锡电镀液中，其中所述锡电镀液包括二氯化锡二水合物、次膦酸钠一水合物、硫脲和盐酸，
将所述多孔金属泡沫浸入到所述锡电镀液中，在50摄氏度或更高温度下进行5分钟或更短时间，
在所述多孔金属泡沫在所述锡电镀液中的浸入期间，超声处理伴随所述浸入，由此所述超声处理有助于得到更均匀的涂层；以及
在涂覆之后对所述多孔金属泡沫施加热处理工艺，其中所述热处理工艺在氩气气氛下进行。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在氩气气氛下的所述热处理在比所述第三温度高的第四温度下进行。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，在氩气气氛下的所述热处理在比所述第三温度低的第四温度下进行。
16.一种锂电池装置，包括：
由集电体制成的多孔金属泡沫，所述多孔金属泡沫由活性材料涂覆到所述多孔金属泡沫的表面上，其中所述多孔金属泡沫和所述活性材料在所述锂电池的充电和放电期间与锂离子反应，其中所述多孔金属泡沫通过以下操作形成：
通过使用第一温度来冷冻金属或金属氧化物浆料，其中金属或金属氧化物颗粒被堆积并物理附着在生长的冰晶之间，
通过在第二温度和减压下干燥冷冻的浆料的所述冰晶，在所述冰晶的物理附着的地方留下孔隙来形成多孔生坯，其中所述第二温度低于所述第一温度，
通过在氢气气氛下在第三温度下还原和烧结所述多孔生坯来构造多孔金属泡沫，其中所述第三温度高于所述第一温度和所述第二温度，
将所述多孔金属泡沫切割成薄层形式以将其作为集电体应用于所述锂离子电池中，以及
用活性材料涂覆所述多孔金属泡沫的薄层，其中所述用活性材料涂覆所述多孔金属泡沫的薄层包括：
将所述多孔金属泡沫浸入到锡电镀液中，其中所述锡电镀液包括二氯化锡二水合物、次膦酸钠一水合物、硫脲和盐酸，
将所述多孔金属泡沫浸入到所述锡电镀液中，在55摄氏度或更高温度下进行3分钟或更短时间，
在所述多孔金属泡沫在所述锡电镀液中的浸入期间，超声处理伴随所述浸入，由此所述超声处理有助于得到更均匀的涂层；以及
在涂覆之后对所述多孔金属泡沫施加热处理工艺，其中所述热处理工艺在氩气气氛下进行。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201562194564P | 2015-07-20 | 2015-07-20 | |
| US201562194677P | 2015-07-20 | 2015-07-20 | |
| US62/194,677 | 2015-07-20 | ||
| US62/194,564 | 2015-07-20 | ||
| PCT/US2016/043208 WO2017015405A1 (en) | 2015-07-20 | 2016-07-20 | Fabrication of three-dimensional porous anode electrode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108140813A CN108140813A (zh) | 2018-06-08 |
| CN108140813B true CN108140813B (zh) | 2021-09-07 |
Family
ID=57834703
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201680043033.1A Active CN108140801B (zh) | 2015-07-20 | 2016-07-20 | 涂覆有活性氧化物材料的金属泡沫阳极 |
| CN201680043074.0A Active CN108140813B (zh) | 2015-07-20 | 2016-07-20 | 三维多孔阳极电极的制造 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201680043033.1A Active CN108140801B (zh) | 2015-07-20 | 2016-07-20 | 涂覆有活性氧化物材料的金属泡沫阳极 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (5) | US10906098B2 (zh) |
| CN (2) | CN108140801B (zh) |
| WO (2) | WO2017015407A1 (zh) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3063921B1 (fr) * | 2017-03-16 | 2022-07-29 | Office National Detudes Et De Rech Aerospatiales Onera | Materiau metallique fritte a porosite orientee comprenant au moins une partie ferromagnetique et procede de fabrication |
| WO2019070767A1 (en) * | 2017-10-02 | 2019-04-11 | Cellmobility, Inc. | PROCESS FOR PRODUCING ALUMINUM NITRIDE FOAM |
| CN107732204B (zh) * | 2017-10-16 | 2020-07-07 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 金属锂复合材料及其制备方法、多层金属锂复合材料及其制备方法 |
| CN112105473A (zh) * | 2018-03-09 | 2020-12-18 | 赛莫必乐公司 | 铜镍合金泡沫的制备方法 |
| WO2020010362A1 (en) * | 2018-07-06 | 2020-01-09 | Cellmobility, Inc. | Magnesium-based alloy foam |
| CN109103458A (zh) * | 2018-09-10 | 2018-12-28 | 深圳市华慧品牌管理有限公司 | 一种新型可充电锂电池及其制造方法 |
| WO2020198251A1 (en) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | Cellmobility, Inc. | Metal foam capacitors and supercapacitors |
| CN113646264A (zh) * | 2019-03-26 | 2021-11-12 | 赛莫必乐公司 | 基于金属氧化物泡沫的气体传感器器件 |
| CN110523957B (zh) * | 2019-10-14 | 2020-12-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种镁锂合金铸造用铸型及铸造方法 |
| WO2021097127A1 (en) * | 2019-11-12 | 2021-05-20 | Cellmobility, Inc. | Method of making copper foam ball |
| JP7078658B2 (ja) * | 2020-02-18 | 2022-05-31 | 本田技研工業株式会社 | リチウムイオン二次電池用電極、およびリチウムイオン二次電池 |
| KR102379999B1 (ko) | 2020-02-28 | 2022-03-29 | 한국에너지기술연구원 | 티타늄 다공질 소결체 및 이의 제조방법 |
| CN112054208B (zh) * | 2020-03-17 | 2022-06-28 | 安徽理士新能源发展有限公司 | Cu3Pt铜网-锂金属电极及其制法及锂电池制法 |
| WO2021202586A1 (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | Cellmobility, Inc. | Reducing electromagnetic waves using lightweight metal foam |
| EP4199910A1 (en) * | 2020-08-20 | 2023-06-28 | F. Hoffmann-La Roche AG | Lyophilisate retainer, method of manufacturing thereof and procedure of drying a substrate |
| CN112103514B (zh) * | 2020-08-28 | 2022-05-17 | 深圳供电局有限公司 | 集流体、电池电极、制备方法及电池 |
| JP2022155900A (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-14 | 三菱マテリアル株式会社 | チタン基材、水電解用電極、および、固体高分子形水電解装置 |
| CN113427002B (zh) * | 2021-06-25 | 2022-06-21 | 哈尔滨工业大学 | 一种三维多孔结构的无压烧结制备方法 |
| CN113564524B (zh) * | 2021-07-13 | 2023-08-01 | 南京邮电大学 | 一种制备碳包覆三维多孔铜集流体的方法 |
| CN113953088A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-01-21 | 昆明理工大学 | 冶炼烟气高效除尘协同选择性催化还原脱硝一体化方法 |
| CN114220943B (zh) * | 2021-12-20 | 2024-03-29 | 远景动力技术(江苏)有限公司 | 一种三明治结构极片及其生产系统装置 |
| KR20230116285A (ko) | 2022-01-28 | 2023-08-04 | 한국에너지기술연구원 | 수전해 기액 배출 특성이 향상된 금속분말소결 확산체, 금속분말소결 확산체의 제조방법 및 금속분말소결 확산체를 포함하는 수전해 장치 |
| US12009511B2 (en) | 2022-02-18 | 2024-06-11 | International Business Machines Corporation | Method to protect a lithium metal anode in a rechargeable lithium metal battery |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS572886A (en) | 1980-06-05 | 1982-01-08 | Agency Of Ind Science & Technol | Production of electrode |
| US6087024A (en) * | 1996-12-17 | 2000-07-11 | Whinnery; Leroy Louis | Method for forming porous sintered bodies with controlled pore structure |
| US7507502B2 (en) | 2003-03-28 | 2009-03-24 | Hitachi Maxell, Ltd. | Negative electrode having intermetallic compound that occludes/desorbs lithium as an active material layer on collector for non-aqueous secondary battery and non-aqueous secondary battery using the same |
| KR100559364B1 (ko) | 2003-05-09 | 2006-03-10 | 한국과학기술연구원 | 다공성의 3차원 집전체로 구성된 전극과 이를 이용한리튬전지, 및 그 제조방법 |
| JP4515948B2 (ja) | 2005-03-31 | 2010-08-04 | 株式会社東芝 | ゲル状電解質用原料キット、ゲル状電解質用電解質組成物及び光増感型太陽電池 |
| US7804736B2 (en) * | 2006-03-30 | 2010-09-28 | Aloka Co., Ltd. | Delay controller for ultrasound receive beamformer |
| JP5300191B2 (ja) | 2006-11-02 | 2013-09-25 | キヤノン株式会社 | 固体高分子型燃料電池用膜電極接合体及び固体高分子型燃料電池 |
| JP2008152925A (ja) | 2006-12-14 | 2008-07-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電池構造体およびそれを用いたリチウム二次電池 |
| JP2009199744A (ja) | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | リチウム二次電池用負極とその製造方法。 |
| US20100133110A1 (en) | 2008-10-08 | 2010-06-03 | Massachusetts Institute Of Technology | Catalytic materials, photoanodes, and photoelectrochemical cells for water electrolysis and other, electrochemical techniques |
| US9005809B2 (en) * | 2009-08-28 | 2015-04-14 | Sion Power Corporation | Electrochemical cells comprising porous structures comprising sulfur |
| US20120121976A1 (en) | 2010-11-16 | 2012-05-17 | Panasonic Corporation | Porous network negative electrodes for non-aqueous electrolyte secondary battery |
| US8822081B2 (en) * | 2011-02-14 | 2014-09-02 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Electrode structure and electrochemical cell using the same |
| KR101321463B1 (ko) * | 2012-06-28 | 2013-10-28 | 주식회사 셀모티브 | 연료전지 및 연료전지의 제조방법 |
| KR101410061B1 (ko) * | 2012-12-24 | 2014-06-30 | 국민대학교산학협력단 | 염료감응형 태양전지 및 그 제조방법 |
| KR101353262B1 (ko) * | 2013-04-19 | 2014-01-23 | 주식회사 셀모티브 | 리튬이차전지 전극용 메탈폼, 상기 메탈폼의 제조방법 및 상기 메탈폼을 포함하는 리튬이차전지 |
| US20150221930A1 (en) * | 2014-02-03 | 2015-08-06 | Ayyakkannu Manivannan | ELECTROLESS DEPOSITION OF Bi, Sb, Si, Sn, AND Co AND THEIR ALLOYS |
| EP3128525B1 (en) * | 2014-04-01 | 2019-05-08 | Sumitomo Seika Chemicals CO. LTD. | Binder for electric double-layer capacitor electrode, electric double-layer capacitor electrode comprising same binder, electric double-layer capacitor using same electrode, and electric apparatus |
| KR102112746B1 (ko) * | 2015-04-09 | 2020-06-04 | 커창 린 | 전극 재료 및 에너지 저장 장치 |
-
2016
- 2016-07-20 CN CN201680043033.1A patent/CN108140801B/zh active Active
- 2016-07-20 US US15/215,519 patent/US10906098B2/en active Active
- 2016-07-20 CN CN201680043074.0A patent/CN108140813B/zh active Active
- 2016-07-20 WO PCT/US2016/043213 patent/WO2017015407A1/en active Application Filing
- 2016-07-20 WO PCT/US2016/043208 patent/WO2017015405A1/en active Application Filing
- 2016-07-20 US US15/215,541 patent/US10343213B2/en active Active
-
2019
- 2019-07-09 US US16/506,960 patent/US11642723B2/en active Active
-
2021
- 2021-02-02 US US17/165,832 patent/US20210178471A1/en active Pending
-
2023
- 2023-05-09 US US18/314,729 patent/US20230278097A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2017015405A1 (en) | 2017-01-26 |
| CN108140813A (zh) | 2018-06-08 |
| US10343213B2 (en) | 2019-07-09 |
| US11642723B2 (en) | 2023-05-09 |
| CN108140801A (zh) | 2018-06-08 |
| US20170021416A1 (en) | 2017-01-26 |
| US20210178471A1 (en) | 2021-06-17 |
| US10906098B2 (en) | 2021-02-02 |
| US20230278097A1 (en) | 2023-09-07 |
| US20190344345A1 (en) | 2019-11-14 |
| US20170025683A1 (en) | 2017-01-26 |
| CN108140801B (zh) | 2021-09-24 |
| WO2017015407A1 (en) | 2017-01-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108140813B (zh) | 三维多孔阳极电极的制造 | |
| US9608263B2 (en) | Anode material having a uniform metal-semiconductor alloy layer | |
| US9567683B2 (en) | Porous three dimensional copper, tin, copper-tin, copper-tin-cobalt, and copper-tin-cobalt-titanium electrodes for batteries and ultra capacitors | |
| EP2277214B1 (en) | Anode material having a uniform metal-semiconductor alloy layer | |
| US10265773B2 (en) | Metal foam for electrode of secondary lithium battery, preparing method thereof, and secondary lithium battery including the metal foam | |
| US8669011B2 (en) | Nucleation and growth of tin particles into three dimensional composite active anode for lithium high capacity energy storage device | |
| Suk et al. | Electrodeposited 3D porous silicon/copper films with excellent stability and high rate performance for lithium-ion batteries | |
| Park et al. | Hierarchical micro-lamella-structured 3D porous copper current collector coated with tin for advanced lithium-ion batteries | |
| US8524395B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery anode material with a uniform metal-semiconductor alloy layer | |
| WO2011094642A1 (en) | Nano-composite anode for high capacity batteries and methods of forming same | |
| Hao et al. | Ionic liquid electrodeposition of strain-released Germanium nanowires as stable anodes for lithium ion batteries | |
| KR20130012008A (ko) | 전지용 음극 전구체 재료의 제조 방법, 전지용 음극 전구체 재료 및 전지 | |
| US10516166B2 (en) | Anode of lithium battery and lithium battery using the same | |
| Fang et al. | Li (110) lattice plane evolution induced by a 3D MXene skeleton for stable lithium metal anodes | |
| Li et al. | Porous Ni3 (PO4) 2 thin film as a binder-free and low-cost anode of a high-capacity lithium-ion battery | |
| CN113488656A (zh) | 一种3d亲锂复合多孔金属合金集流体及其制备方法和应用 | |
| CN108336346B (zh) | 一种锗镓纳米线作为锂离子电池电极材料的应用 | |
| WO2023104295A1 (en) | Lithium metal electrode, method of manufacturing a lithium ion electrode and lithium ion battery | |
| CN117936683A (zh) | 一种高利用率、无枝晶锌电沉积/剥离铋功能层及其构筑方法和应用 | |
| KR20160126572A (ko) | 집전체 제조방법 및 전극 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |