CZ2016618A3 - Soli multivalentních kovů pro lithium-iontové články, které mají elektrodové aktivní materiály, které zahrnují kyslík - Google Patents
Soli multivalentních kovů pro lithium-iontové články, které mají elektrodové aktivní materiály, které zahrnují kyslík Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2016618A3 CZ2016618A3 CZ2016-618A CZ2016618A CZ2016618A3 CZ 2016618 A3 CZ2016618 A3 CZ 2016618A3 CZ 2016618 A CZ2016618 A CZ 2016618A CZ 2016618 A3 CZ2016618 A3 CZ 2016618A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- ion
- imide
- active material
- electrode active
- multivalent metal
- Prior art date
Links
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 215
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 191
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 191
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims description 127
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims description 38
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims description 38
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 46
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- -1 hexafluorophosphate ion Chemical class 0.000 claims description 117
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 107
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 90
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 82
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 81
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 70
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 62
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 58
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 49
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 35
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 34
- ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trifluoro-n-(trifluoromethylsulfonyl)methanesulfonamide Chemical compound FC(F)(F)S(=O)(=O)NS(=O)(=O)C(F)(F)F ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 claims description 29
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 29
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 26
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 25
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 25
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 24
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 24
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 24
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 22
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 21
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 19
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 19
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 18
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 18
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 16
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910012223 LiPFe Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 12
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 12
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 12
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 12
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 10
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 9
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 9
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 claims description 9
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M Chlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229940005989 chlorate ion Drugs 0.000 claims description 7
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 7
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910015040 LiAsFe Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010450 olivine Substances 0.000 claims description 6
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 claims description 6
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 6
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QWDJLDTYWNBUKE-UHFFFAOYSA-L magnesium bicarbonate Chemical compound [Mg+2].OC([O-])=O.OC([O-])=O QWDJLDTYWNBUKE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HRURXKIZWNSHQB-UHFFFAOYSA-N bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide;cobalt(2+) Chemical compound [Co+2].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F.FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F HRURXKIZWNSHQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WFABOCFDABTAPE-UHFFFAOYSA-N calcium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Ca+2].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F.FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F WFABOCFDABTAPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000006165 cyclic alkyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(1,1,2,2,2-pentafluoroethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)C(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)F ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910013131 LiN Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 37
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 7
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 abstract description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 108
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 108
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 31
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 30
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 27
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 25
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 25
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 16
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 16
- 125000001889 triflyl group Chemical group FC(F)(F)S(*)(=O)=O 0.000 description 16
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 15
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 13
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 13
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 13
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 11
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 11
- 239000008274 jelly Substances 0.000 description 11
- 239000002585 base Substances 0.000 description 10
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 10
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 9
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 9
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 9
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 9
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 8
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 7
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 7
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 7
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 7
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 7
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 7
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 7
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 229940021013 electrolyte solution Drugs 0.000 description 6
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 6
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 6
- 229910002102 lithium manganese oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido-oxo-(oxomanganiooxy)manganese Chemical compound [Li+].[O-][Mn](=O)O[Mn]=O VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 6
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 5
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 5
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 4
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 4
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 4
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 4
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical group O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LWAVGNJLLQSNNN-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 4-azidobenzoate Chemical compound C1=CC(N=[N+]=[N-])=CC=C1C(=O)ON1C(=O)CCC1=O LWAVGNJLLQSNNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 4-ethenyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound C=CC1COC(=O)O1 BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 3
- 239000002879 Lewis base Substances 0.000 description 3
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000668 LiMnPO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Ti+4].[Li+] Chemical compound [O-2].[Ti+4].[Li+] FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 3
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 3
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 3
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 3
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 3
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000554 ionomer Polymers 0.000 description 3
- 150000007527 lewis bases Chemical class 0.000 description 3
- 229910021450 lithium metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000005525 methide group Chemical class 0.000 description 3
- 229910003455 mixed metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- BLTXWCKMNMYXEA-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trifluoro-2-(trifluoromethoxy)ethene Chemical compound FC(F)=C(F)OC(F)(F)F BLTXWCKMNMYXEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WUMVZXWBOFOYAW-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,3,4,4,4-heptafluoro-1-(1,2,3,3,4,4,4-heptafluorobut-1-enoxy)but-1-ene Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)=C(F)OC(F)=C(F)C(F)(F)C(F)(F)F WUMVZXWBOFOYAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BZPCMSSQHRAJCC-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,3,4,4,5,5,5-nonafluoro-1-(1,2,3,3,4,4,5,5,5-nonafluoropent-1-enoxy)pent-1-ene Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)=C(F)OC(F)=C(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F BZPCMSSQHRAJCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QYIOFABFKUOIBV-UHFFFAOYSA-N 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one Chemical compound CC=1OC(=O)OC=1C QYIOFABFKUOIBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 description 2
- 229910002986 Li4Ti5O12 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910011229 Li7Ti5O12 Inorganic materials 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NDPGDHBNXZOBJS-UHFFFAOYSA-N aluminum lithium cobalt(2+) nickel(2+) oxygen(2-) Chemical compound [Li+].[O--].[O--].[O--].[O--].[Al+3].[Co++].[Ni++] NDPGDHBNXZOBJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 229910001423 beryllium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- FWBMVXOCTXTBAD-UHFFFAOYSA-N butyl methyl carbonate Chemical compound CCCCOC(=O)OC FWBMVXOCTXTBAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 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
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 2
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- QLVWOKQMDLQXNN-UHFFFAOYSA-N dibutyl carbonate Chemical compound CCCCOC(=O)OCCCC QLVWOKQMDLQXNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 125000003709 fluoroalkyl group Chemical group 0.000 description 2
- GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N gamma-valerolactone Chemical compound CC1CCC(=O)O1 GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004770 highest occupied molecular orbital Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 2
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- VGYDTVNNDKLMHX-UHFFFAOYSA-N lithium;manganese;nickel;oxocobalt Chemical compound [Li].[Mn].[Ni].[Co]=O VGYDTVNNDKLMHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 229910001317 nickel manganese cobalt oxide (NMC) Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 2
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 150000003871 sulfonates Chemical class 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 210000002105 tongue Anatomy 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000319 transition metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000385 transition metal sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 1,2-diethoxyethane Chemical compound CCOCCOCC LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZPFAVCIQZKRBGF-UHFFFAOYSA-N 1,3,2-dioxathiolane 2,2-dioxide Chemical compound O=S1(=O)OCCO1 ZPFAVCIQZKRBGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WDXYVJKNSMILOQ-UHFFFAOYSA-N 1,3,2-dioxathiolane 2-oxide Chemical compound O=S1OCCO1 WDXYVJKNSMILOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propane sultone Chemical compound O=S1(=O)CCCO1 FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GDXHBFHOEYVPED-UHFFFAOYSA-N 1-(2-butoxyethoxy)butane Chemical compound CCCCOCCOCCCC GDXHBFHOEYVPED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VUAXHMVRKOTJKP-UHFFFAOYSA-M 2,2-dimethylbutanoate Chemical compound CCC(C)(C)C([O-])=O VUAXHMVRKOTJKP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WRHHVVPVKLLPFT-UHFFFAOYSA-N 2-o-ethyl 1-o-methyl oxalate Chemical compound CCOC(=O)C(=O)OC WRHHVVPVKLLPFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQXNUCOGMMHHNA-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-1,3,2-dioxathiolane 2,2-dioxide Chemical compound CC1COS(=O)(=O)O1 OQXNUCOGMMHHNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SJHAYVFVKRXMKG-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-1,3,2-dioxathiolane 2-oxide Chemical compound CC1COS(=O)O1 SJHAYVFVKRXMKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003026 Acene Polymers 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- COVZYZSDYWQREU-UHFFFAOYSA-N Busulfan Chemical compound CS(=O)(=O)OCCCCOS(C)(=O)=O COVZYZSDYWQREU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018871 CoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002000 Electrolyte additive Substances 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical group C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009735 Li2FeS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009731 Li2FeSiO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010199 LiAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012820 LiCoO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015118 LiMO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015679 LiMn 2 O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014778 LiMn2O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013210 LiNiMnCoO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013244 LiNiMnO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012970 LiV3O8 Inorganic materials 0.000 description 1
- LOMVENUNSWAXEN-UHFFFAOYSA-N Methyl oxalate Chemical compound COC(=O)C(=O)OC LOMVENUNSWAXEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N Methyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910016003 MoS3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003092 TiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010322 TiS3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ROZSPJBPUVWBHW-UHFFFAOYSA-N [Ru]=O Chemical class [Ru]=O ROZSPJBPUVWBHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- BTGRAWJCKBQKAO-UHFFFAOYSA-N adiponitrile Chemical compound N#CCCCCC#N BTGRAWJCKBQKAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QOTQFLOTGBBMEX-UHFFFAOYSA-N alpha-angelica lactone Chemical compound CC1=CCC(=O)O1 QOTQFLOTGBBMEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- SLSPYQCCSCAKIB-UHFFFAOYSA-N bis(1,1,2,2,2-pentafluoroethylsulfonyl)azanide Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)F SLSPYQCCSCAKIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- FCDMDSDHBVPGGE-UHFFFAOYSA-N butyl 2,2-dimethylpropanoate Chemical compound CCCCOC(=O)C(C)(C)C FCDMDSDHBVPGGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-N chloric acid Chemical compound OCl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- WYACBZDAHNBPPB-UHFFFAOYSA-N diethyl oxalate Chemical compound CCOC(=O)C(=O)OCC WYACBZDAHNBPPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- AFOSIXZFDONLBT-UHFFFAOYSA-N divinyl sulfone Chemical compound C=CS(=O)(=O)C=C AFOSIXZFDONLBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002900 effect on cell Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011262 electrochemically active material Substances 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium dioxide Chemical compound O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N hexafluoropropylene Chemical group FC(F)=C(F)C(F)(F)F HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RQSINLZXJXXKOH-UHFFFAOYSA-N hexyl 2,2-dimethylpropanoate Chemical compound CCCCCCOC(=O)C(C)(C)C RQSINLZXJXXKOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical class [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- FRMOHNDAXZZWQI-UHFFFAOYSA-N lithium manganese(2+) nickel(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mn+2].[Ni+2].[Li+] FRMOHNDAXZZWQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021437 lithium-transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- CJYZTOPVWURGAI-UHFFFAOYSA-N lithium;manganese;manganese(3+);oxygen(2-) Chemical compound [Li+].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Mn].[Mn+3] CJYZTOPVWURGAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N lithium;oxonickel Chemical class [Li].[Ni]=O URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002697 manganese compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 229940017219 methyl propionate Drugs 0.000 description 1
- 239000005078 molybdenum compound Substances 0.000 description 1
- 150000002752 molybdenum compounds Chemical class 0.000 description 1
- TVWWSIKTCILRBF-UHFFFAOYSA-N molybdenum trisulfide Chemical compound S=[Mo](=S)=S TVWWSIKTCILRBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 1
- CHJKOAVUGHSNBP-UHFFFAOYSA-N octyl 2,2-dimethylpropanoate Chemical compound CCCCCCCCOC(=O)C(C)(C)C CHJKOAVUGHSNBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000005677 organic carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 238000006053 organic reaction Methods 0.000 description 1
- MHYFEEDKONKGEB-UHFFFAOYSA-N oxathiane 2,2-dioxide Chemical compound O=S1(=O)CCCCO1 MHYFEEDKONKGEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 229920000553 poly(phenylenevinylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002336 repolarization Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N tin(ii) oxide Chemical class [Sn]=O QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 229910001170 xLi2MnO3-(1−x)LiMO2 Inorganic materials 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
- H01M4/36—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
- H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—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
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
-
- 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
- H01M4/362—Composites
- H01M4/366—Composites as layered products
-
- 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
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
-
- 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
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- 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
-
- 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
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
-
- 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)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Je zajištěn materiál a způsob pro povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál pro použití v lithium-iontové baterii. Povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál zahrnuje iontově vodivou vrstvu, která zahrnuje multivalentní kov přítomný ve formě přímé konformní vrstvy na nejméně částí vnějšího povrchu elektrodového aktivního materiálu. Povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál zdokonaluje retenci kapacity a cyklovací životnost, stejně jako redukuje nežádoucí reakce na povrchu elektrodového aktivního materiálu.
Description
SOLI MULTIVALENTNÍCH KOVŮ PRO LITHIUM-IONTOVÉ ČLÁNKY, KTERÉ MAJÍ ELEKTRODOVÉ AKTIVNÍ MATERIÁLY, KTERÉ ZAHRNUJÍ KYSLÍK
Křížový odkaz na související přihlášku
[0001] Předkládaná přihláška si nárokuje přednost před dočasnou patentovou přihláškou USA číslo 61/948 450 nazvanou „SOLI MULTIVALENTNÍCH KOVŮ PRO LITHIUM-IONTOVÉ ČLÁNKY, KTERÉ MAJÍ ELEKTRODOVÉ AKTIVNÍ MATERIÁLY, KTERÉ ZAHRNUJÍ KYSLÍK, podanou 5. března 2014, přičemž její úplný obsah je zde pro všechny účely tímto zahrnutý prostřednictvím odkazu.
Oblast techniky
[0002] Tato přihláška se týká materiálů a způsobů pro elektrody baterií, materiálů v nich použitých a elektrochemických článků, které používají takové elektrody, a způsobů výroby, jako například lithiových sekundárních baterií.
Pozadí a souhrn
[0003] Určitá část povrchové aktivity elektrodových aktivních materiálů, které se používají v pozitivních a negativních elektrodách elektrochemických článků, jako například lithiových baterií, může mít škodlivé účinky. Například se na povrchu negativní elektrody a/nebo pozitivní elektrody mohou rozkládat elektrolyty. Tento rozklad může být v důsledku katalytické aktivity povrchu elektrodového aktivního materiálu, elektrického potenciálu na tomto povrchu a/nebo přítomnosti specifických funkčních
95867 skupin (např. hydroxylových a kyslíkových skupin) na povrchu elektrodového aktivního materiálu. Tento rozklad elektrolytu a další nežádoucí povrchové reakce na povrchu elektrodového aktivního materiálu mohou v důsledku působit vysoký odpor, který způsobuje slábnutí kapacity, špatný výkon vzhledem k nabíjení a vybíjení a další znaky. Dále ještě může uvnitř neprodyšně uzavřeného krytu baterie docházet k podstatné tvorbě plynu a to může působit bobtnání a potenciálně nebezpečné podmínky. Mnoho aktivních materiálů pozitivní elektrody a aktivních materiálů negativní elektrody může vykazovat takovou škodlivou aktivitu. Materiály, které zahrnují nikl, a materiály, které zahrnují titan, jako například lithium titan oxid (LTO), mají obzvláště tendenci k tvorbě plynu, když se používají s větším počtem různých elektrolytů.
[0004] Dále ještě může přítomnost kovových nečistot v elektrolytu působit degradaci lithium-iontového článku. Například se mohou kovové nečistoty přítomné v elektrodových aktivních materiálech luhovat do elektrolytu. Kovové nečistoty, jako například ionty kovů, se mohou redukovat na povrchu negativní elektrody a/nebo se kointerkalovat do materiálů anody. Například rozpouštění manganu do elektrolytu působí degradaci lithium-iontového článku, který využívá aktivní materiály negativní elektrody, jako například grafit, křemík a další. Kovovým nečistotám je tímto způsobem obecně třeba se v lithium-iontových článcích vyhnout. Například u elektrodových aktivních materiálů, které zahrnují kyslík, se uvádí extrémně nízké koncentrace kovů, jako například Fe, Mn, Co, Ni, Al, Na, K, Ca a Mg tak, aby se zamezilo tvorbě kovových nečistot v lithium-iontovém článku.
[0005] Avšak autoři předkládaného vynálezu zde rozpoznali, že zahrnutí multivalentního kovu pro úpravu elektrodových aktivních materiálů, aby se zajistil povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál, nečekaně zdokonaluje výkon baterie, což je v rozporu s obecně přijímaným názorem a teorií. Multivalentní kov může být zahrnutý v koncentrační hladině, při které se tvoří iontově vodivá vrstva, která zahrnuje multivalentní kov, ve formě přímé konformní vrstvy na povrchu elektrodového aktivního materiálu, lont multivalentního kovu může koordinovat povrchové aktivní skupiny elektrodového aktivního materiálu, aby se vytvářel povrchově upravený, elektrodový
95867
-3aktivní materiál. Koordinace povrchových aktivních skupin pomocí multivalentního kovu by měla podle předpokladu redukovat povrchovou reaktivitu elektrodového aktivního materiálu a mechanismy katalytické degradace a minimalizovat růst impedance během životnosti článku, obzvláště při vysokých teplotách. Povrchově upravené, elektrodové aktivní materiály v lithium-iontových bateriích vykázaly zdokonalení retence kapacity a cyklovací životnosti v porovnání s neupravenými elektrodovými aktivními materiály. Dále ještě může multivalentní kov iontově vodivé vrstvy, která zahrnuje multivalentní kov, interagovat s povrchem elektrodového aktivního materiálu. V některých příkladech provedení může být multivalentní kov přítomný v plně ionizované, částečně redukované nebo plně redukované formě.
[0006] Je zřejmé, že výše zmíněný souhrn je poskytnut, aby zjednodušeným způsobem představil výběr z koncepcí, které jsou dále popsané v podrobném popisu. Není míněný jako identifikace klíčových nebo nezbytných znaků nárokovaného předmětu, jehož rozsah je definovaný výhradně na základě nároků, které následují po podrobném popisu. Dále ještě nárokovaný předmět není omezený na implementace, které řeší kterékoli z nevýhod zmíněných výše nebo v kterékoli části tohoto vynálezu.
Krátký popis výkresů
[0007] OBR. 1 je schematický pohled na předložený mechanismus redukce rozpouštědla na povrchu elektrodového aktivního materiálu, například lithium titanátu.
[0008] OBR. 2A a 2B ukazují schémata příkladů provedení tvorby vrstev, které zahrnují kovový iont, podél povrchu elektrodových aktivních materiálů, které zahrnují kyslík, v souladu s některými příklady provedení.
[0009] OBR. 2C je schematické zobrazení tvorby povrchové sloučeniny zahrnuté v elektrodových aktivních materiálech, které zahrnují kov a kyslík, v souladu s některými příklady provedení.
95867
-4[0010] OBR. 3 je příklad provedení způsobu pro úpravu elektrodového aktivního materiálu v souladu s některými příklady provedení.
[0011] OBR. 4 je schematický pohled na příklad provedení elektrochemického článku.
[0012] OBR. 5 ukazuje údaje o cyklovací životnosti elektrochemického článku, který zahrnuje upravenou elektrodu, při 60 °C v souladu s některými příklady provedení.
[0013] OBR. 6 ukazuje kalendářní údaje o životnosti/retenci kapacity elektrochemického článku, který zahrnuje upravenou elektrodu, při 60 °C v souladu s některými příklady provedení.
[0014] OBR. 7A a 7B je schematický pohled shora a schematický boční pohled na prismatický elektrochemický článek v souladu s určitými příklady provedení.
[0015] OBR. 7C je schematické zobrazení stohu elektrod v prismatickém elektrochemickém článku v souladu s určitými příklady provedení.
[0016] OBR. 8A a 8B je schematický pohled shora a schematický boční pohled na vinutý elektrochemický článek v souladu s určitými příklady provedení.
Podrobný popis
[0017] V následujícím popisu je uveřejněný větší počet specifických podrobností tak, aby se zajistilo důkladné porozumění předkládaných koncepcí. Předkládané koncepce je možné realizovat bez některých nebo všech těchto specifických podrobností. V dalších příkladech provedení nejsou dobře známé procesní operace popsané podrobně, aby zbytečně nezhoršovaly srozumitelnost popisovaných koncepcí. Mezitím co některé
95867
-5- :::. ·: : : ·: :..
·· · ····· ····· koncepce budou popsané vzhledem ke specifickým příkladům provedení, je zřejmé, že tyto příklady provedení nejsou míněné jako omezující.
[0018] Zde použitá terminologie má pouze účel popisu konkrétních příkladů provedení a není míněná jako omezující. Singulární formy „a, „an a „the, jak se zde používají v anglickém originálu, jsou míněné jako zahrnující plurální formy, včetně „nejméně jeden/nejméně jedna/nejméně jedno, pokud kontext zjevně neurčuje jinak. „Nebo znamená „a/nebo. Termín „a/nebo, jak se zde používá, zahrnuje jakékoli a všechny kombinace jedné nebo více souvisejících uvedených položek. Dále je zřejmé, že v anglickém originálu použité termíny „comprises/zahmuje a/nebo „comprising/zahrnující nebo „includes/zahrnuje a/nebo „including/zahrnující/včetně, když se používají v tomto popisu, specifikují přítomnost uvedených znaků, oblastí, celků, kroků, operací, prvků a/nebo součástí, avšak nevylučují přítomnost nebo přidání jednoho nebo více dalších znaků, oblastí, celků, kroků, operací, prvků, součástí a/nebo jejich skupin. Termín „nebo jejich kombinace nebo „směs z znamená kombinaci, která zahrnuje nejméně jeden z výše zmíněných prvků.
[0019] Pokud není definováno jinak, všechny zde použité termíny (včetně technických a vědeckých termínů) mají stejný význam, v jakém je obvykle chápou běžní odborníci vdaném stavu techniky, kterému tento předkládaný vynález náleží. Dále je zřejmé, že termíny, jako například termíny definované v běžně používaných slovnících, je třeba interpretovat jako zahrnující význam, který je shodný s jejich významem v kontextu daného stavu techniky a předkládaného vynálezu, a není možné je interpretovat v idealizovaném nebo nadměrně formálním významu, pokud zde nejsou takto výslovně definovány.
Úvod
[0020] Na povrchu elektrodových aktivních materiálů v elektrochemickém článku často dochází k rozkladu elektrolytu, což vede k vývoji plynu a/nebo ke zvýšení odporu
95867
-6článku. Vývoj plynu může způsobit nabobtnání článku, prasknutí krytu článku a dokonce požár a/nebo výbuch článku, pokud se vývoj plynu nekontroluje nebo se mu nebrání. Dále ještě má zvýšení odporu článku negativní vliv na jeho znaky vzhledem k nabíjení a vybíjení a na jeho kapacitu.
[0021] Například na OBR. 1 je ukázaný schematický pohled na předložený mechanismus redukce rozpouštědla na povrchu elektrodového aktivního materiálu 100. Příklad provedení na OBR. 1 využívá lithium titanát (zde rovněž označovaný jako Li4+xTÍ50i2 a LTO) jakožto příklad provedení elektrodového aktivního materiálu. Aniž bychom měli v úmyslu se vázat na určitou teorii, předpokládá se, že oxidy kovů, niklu, kobaltu, hliníku, titanu a manganu mohou katalyzovat rozklad součástí elektrolytu a elektrolytových rozpouštědel. Například karbonáty, jako například ethylen karbonát (EC), dimethyl karbonát (DMC), methyl ethyl karbonát (MEC), diethyl karbonát (DEC), a rozpouštědla, která se běžně používají pro elektrolyt baterie, mohou oxidovat na povrchu většího počtu oxidů kovů při vysokých potenciálech (např. vyšších než 4,0 V, 4,5 V nebo 5,0 V). Takové potenciály jsou běžné pro větší počet pozitivních elektrod. Rozpouštědla se mohou rovněž redukovat na povrchu oxidů kovů při potenciálech menších než okolo 2,0 V v porovnání s potenciálem Li. Příklady provedení anod založených na oxidech kovů jsou anody, které zahrnují lithiovaný oxid titanu, oxid cínu, oxid niobu, oxid vanadu, oxid zirkonu, oxid india, oxid železa, oxid mědi a směsné oxidy kovů. V jednom příkladu provedení lithium titanát, který se používá pro negativní elektrody, zahrnuje na svém povrchu oxidové a hydroxidové skupiny. Předpokládá se, že oxidové skupiny jsou odpovědné za absorpci molekul rozpouštědla na povrchu částic lithium titan oxidu. Rozpouštědla se potom mohou rozkládat a uvolňovat vodík a další plynné produkty, přičemž tím se oxidové skupiny konvertují na hydroxidové skupiny. Hydroxidové skupiny lithium titanátu mohou podstupovat redukci a zároveň uvolňování vodíku, který přechází do plynné fáze, jak je ukázáno na OBR. 1. Další elektrodové aktivní materiály, které zahrnují kyslík, mohou na svých površích rovněž mít oxidové a hydroxidové skupiny. Další elektrodové aktivní materiály jsou často znehodnocené povrchovými chemickými částicemi, které zavádí nežádoucí účinky do fungování nebo výroby baterie.
95867 · · · * · · · ·.·· ··· ··· «·· • · · ····· ····»
[0022] Uveřejněné příklady provedení napomáhají překonat tyto problémy úpravou povrchu struktur elektrochemických elektrodových aktivních materiálů, přičemž tím se brání nebo nejméně minimalizuje přímý kontakt mezi povrchem elektrodového aktivního materiálu a různými součástmi elektrolytů, mezitím co se umožní, aby ionty, které nesou náboj, procházely. Upravený povrch je možné vytvořit, když sůl multivalentního kovu přichází do kontaktu se strukturami elektrodového, elektrochemicky aktivního materiálu a působí jako bariéra mezi elektrodovým aktivním materiálem a elektrolytem. V důsledku toho se méně reaktivní povrch struktur elektrodového aktivního materiálu vystaví působení elektrolytu namísto reaktivnějšího povrchu elektrodového aktivního materiálu.
[0023] Lithium titanát (LÍ4TÍ5O12, často označovaný jako LTO) a další elektrodové aktivní materiály, které zahrnují kyslík, jako například lithium kobalt oxid (LiCoCh, často označovaný jako LCO), lithium mangan oxid (LiMn204, často označovaný jako LMO), lithium železo fosfát (LiFePO4, často označovaný jako LFP), lithium nikl mangan kobalt oxid (LiNiMnCoO2, často označovaný jako NMC), lithium nikl kobalt hliník oxid (LiNiCoAIO2, často označovaný jako NCA), lithium nikl mangan oxid (LiNiMnO2, často označovaný jako LNMO), oxid křemíku (SiO2), oxid cínu (SnO2) a oxid germania (GeO2), se běžně používají pro lithium-iontové články v důsledku jejich prvotřídních vlastností. Například články konstruované se zahrnutím LTO mají vysoké rychlosti nabíjení a vybíjení a relativně nízkou impedanci po větším počtu cyklů a při extrémních provozních podmínkách, jako například při vysokých teplotách. Avšak větší počet těchto elektrodových aktivních materiálů, které zahrnují kyslík, může působit významnou tvorbu plynu.
[0024] Bylo zjištěno, že tvorbu plynu je možné redukovat úpravou povrchu těchto elektrodových aktivních materiálů pomocí solí multivalentních kovů, mezitím co je možné zdokonalit retenci kapacity v článcích, které zahrnují různé elektrodové aktivní materiály, které zahrnují kyslík. Soli multivalentních kovů je možné přidávat do elektrolytů jako aditiva, která se používají pro úpravu elektrod, které zahrnují elektrodové aktivní materiály, předtím, než se tyto elektrody dostanou do kontaktu s elektrolytem, nebo je možné je dokonce používat pro úpravu částic z elektrodových aktivních materiálů před
95867
-8- :::. ·: : : ·: ...
• ······ ·* ·· · •· · ··· ·· ··· ·· nebo během výroby elektrod (např. jako aditivum do kašovité suspenze). Multivalentní kov je možné vybrat ze skupiny, která zahrnuje: Ba, Ca, Ce, Co, Cu, La, Mg, Mn, Ni, Nb, Ag, Ti, AI, Zn, Pb, Fe, Hg, Cr, Cd, Sn, Pb, Sb a Bi. lonty kovů je možné vybrat na základě jejich redukčního potenciálu v porovnání s lithiem. Například Mn2+ má redukční potenciál 1,855 V v porovnání s Li. Když se pro pasivaci částic lithium titanátu používá Mn2+, může se tento na povrchu lithium titanátu, který má potenciál okolo 1,55 V, redukovat na Mn°, pokud je přepětí, které je spojené s redukcí, malé. Další ionty kovů s podobnými standardními redukčními potenciály a podobnou (nízkou) katalytickou aktivitou (v porovnání s Mn2+) mohou rovněž být dobrými kandidáty. Nečekaně se zjistilo, že přidání iontu multivalentního kovu, jako například Mn2t, zdokonaluje výkon lithium-iontové baterie, včetně povrchově upraveného, elektrodového aktivního materiálu, jak je zde uveřejněn.
[0025] Katalytická aktivita různých kovů během redukce organických chemických částic obecně nebyla dosud dobře prostudována a pochopena. Avšak katalytická aktivita některých kovů během redukce iontu ΗΓ na plynný vodík byla důkladně prozkoumána a je často označovaná jako přepětí vývoje vodíku. Aniž bychom se omezovali na určitou teorii, předpokládá se, že charakter kovu a jeho povrch mají účinek na potenciál, při kterém se ionty H+ redukují na vodík. Jednoduše řečeno, přepětí je určené tím, o kolik musí být potenciál kovu posunutý od rovnovážného potenciálu HT/Fh vdaném médiu, aby se inicioval vývoj vodíku. Například potenciál okolo -1,05 V v porovnání s potenciálem H7H2 je třeba aplikovat na vzorek olova v 1M roztoku H+, aby se iniciovala tvorba plynného vodíku, zatímco na Pt se musí aplikovat pouze negativní potenciál několik milivoltů, aby se inicioval stejný proces redukce H+ na plynný vodík. Důvodem je to, že přepětí vývoje vodíku na rozhraní s platinou je nízké vzhledem k dalším kovům. Platina se jako taková používá jako katalyzátor pro větší počet organických reakcí. Na druhou stranu přepětí vývoje vodíku na rozhraní s olovem je velmi vysoké. Olovo jako takové se používá jako katalyzátor vzácně. Proto se předpokládá, že existuje určitá, z elektrochemických měření odvoditelná korelace mezi katalytickou aktivitou kovu (reflektovaná jeho schopností katalyzovat elektrochemické a chemické procesy na svém povrchu) a přepětím vývoje vodíku.
95867
-9[0026] Na základě výše zmíněného hlediska by multivalentní kovy s vysokým potenciálem přepětí měly mít nejlepší schopnost inhibovat reakce na povrchu elektrodových aktivních materiálů. Například je možné použít multivalentní kov s potenciálem přepětí pro vodík větším než 0,4 V. Specificky, když se LTO používá jako elektrodový aktivní materiál, kovy, které mají největší účinek na výkon článku, jsou ty s vyššími potenciály přepětí. Specificky mohou tyto kovy mít elektrochemický potenciál vyšší než potenciál LTO o přibližně 1,55 V v porovnání s Li. Tyto kovy je jako takové možné redukovat nebo připojit k povrchu LTO. V některých případech, když se potenciál LTO nastaví během výroby článku na 1,2 V, 0,7 V nebo 0,5 V v porovnání s Li, je možné použít kovy s elektrochemickým potenciálem až do přibližně -1,8V, -2,3 V nebo -2,5 V v porovnání s potenciálem vodíku.
[0027] Tabulka 1 níže v tomto textu uvádí seznam elektrochemických potenciálů různých kovů a jejich potenciálů přepětí. Je důležité poznamenat, že potenciály přepětí závisí na pH roztoku, drsnosti povrchu, jakýchkoli povrchových vrstvách a na měřeném proudu. Kovy s potenciálem nižším než -1,55 V v porovnání s potenciálem Ι-Γ/Η2 (první sloupec) by se obecně neměly používat, pokud nevytváří silné vazby s povrchem, jako například v případě Al a Be. Ve sloupci, který uvádí seznam kovů s potenciály nad -1,55 V v porovnání s potenciálem IT/H2, jsou nejlepšími kovy pro použití ty s přepětím 0,4 V a vyšším, jako například Ti, Mn, Cr, Zn, Cd, Sn, Pb, Bi, Cu, Ag a Hg.
95867
-10TABULKA 1:
| M+/M | Standardní potenciál | H* [V] | |
| Li | / Li* | -3,040 | |
| Cs | / CS* | -3,026 | |
| Rb | / Rb* | -2,980 | |
| K | / K* | -2,931 | |
| Ra | / Ra2* | -2,912 | |
| Ba | / Ba2* | -2,905 | |
| Fr | / Fr* | -2,920 | |
| Sr | / Sr2* | -2,899 | |
| Ca | / Ca2* | -2,868 | |
| Eu | / Eu2* | -2,812 | |
| Na | / Na* | -2,710 | |
| Sm | / Sm2* | -2,680 | |
| Md | / Md2* | -2,400 | |
| La | / La3* | -2,379 | |
| Y | / Y3* | -2,372 | |
| Mg | / Mg2* | -2,372 | |
| Ce | / Ce3* | -2,336 | |
| Pr | / Pr3* | -2,353 | |
| Nd | / Nd3* | -2,323 | |
| Er | / Er3* | -2,331 | |
| Sm | / Sm3* | -2,304 | |
| Pm | / Pm3* | -2,300 | |
| Fm | / Fm2* | -2,300 | |
| Dy | / Dy3* | -2,295 | |
| Tb | / Tb3* | -2,280 | |
| Gd | / Gd3* | -2,279 | |
| Es | / Es2‘ | -2,230 | |
| Ac | / Ac3* | -2,200 | |
| Dy | / Dy2* | -2,200 | |
| Pm | / Pm2* | -2,200 | |
| Cf | / Cf2* | -2,120 | |
| Am | / Am3* | -2,048 | |
| Cm | / Cm3* | -2,040 | |
| Er | / Er2* | -2,000 | |
| Pr | / Pr2* | -2,000 | |
| Eu | / Eu3* | -1,991 |
| M+/M | Standardní potenciál | H* [V] |
| Ho / Ho3* | -2,330 | |
| Tm /Tm3* | -2,319 | |
| Lu / Lu3* | -2,280 | |
| Sc / Sc3* | -2,077 | |
| Pu / Pu3* | -2,031 | |
| Lr / Lr3* | -1,960 | |
| Cf / Cf3* | -1,940 | |
| Es / Es3* | -1,910 | |
| Th /Th4* | -1,899 | |
| Fm / Fm3* | -1,890 | |
| Np /Np3* | -1,856 | |
| Be / Be2* | -1,847 | |
| u /u3‘ | -1,798 | |
| AI / AI3* | -1,700 | 07 |
| Md / Md3* | -1,650 | |
| Ti / Ti2* | -1,630 | |
| LTO | -1,550 | |
| Hf / Hf4* | -1,550 | |
| Zr / Zr4* | -1,530 | |
| Pa / Pa3* | -1,340 | |
| Ti /Ti3* | -1,208 | 0,5 |
| Yb /Yb3* | -1,205 | |
| No /No3* | -1,200 | |
| Ti / Ti4* | -1,190 | |
| Mn / Mn2* | -1,185 | 0,5 |
| V /V2* | -1,175 | |
| Nb /Nb3‘ | -1,100 | |
| Nb / Nb5* | -0,960 | |
| V /V3* | -0,870 | |
| Cr / Cr2* | -0,852 | 0,5 |
| Zn / Zn2* | -0,763 | 0,83 |
| Cr / Cr3* | -0,740 | |
| Ga / Ga3* | -0,560 | |
| Ga / Ga2* | -0,450 | |
| Fe / Fe2‘ | -0,441 | 0,36 |
| Cd / Cd2* | -0,404 | 1,05 |
| M+/M | Standardní potenciál | H* _____[V] | |
| In | / In3* | -0,338 | |
| TI | / TI* | -0,338 | |
| Co | / Co2* | -0,280 | 0,32 |
| In | / In* | -0,250 | |
| Ni | / Ni2* | -0,234 | 0,3 |
| Mo | / Mo3* | -0,200 | 0,35 |
| Sn | / Sn2* | -0,141 | 0,63 |
| Pb | / Pb2* | -0,126 | 1,05 |
| h2 | / H* | 0 | |
| w | / W3‘ | 0,110 | 0,26 |
| Ge | / Ge4* | 0,124 | 0,39 |
| Sb | / Sb3* | 0,240 | 0,67 |
| Ge | / Ge2* | 0,240 | |
| Re | / Re3* | 0,300 | |
| Bi | / Bi3* | 0,317 | 0,48 |
| Cu | / Cu2* | 0,338 | 0,48 |
| Po | / Po2* | 0,370 | |
| Tc | / Tc2* | 0,400 | |
| Ru | / Ru2* | 0,455 | |
| Cu | / Cu* | 0,522 | |
| Te | / Te4* | 0,568 | |
| Rh | / Rh* | 0,600 | |
| w | / W6* | 0,680 | |
| TI | / TI3* | 0,718 | |
| Rh | / Rh3* | 0,758 | |
| Po | / Po4* | 0,760 | |
| Hg | / Hg2 2* | 0,797 | 1,07 |
| Ag | / Ag* | 0,799 | 0,97 |
| Pb | / Pb4* | 0,800 | |
| Os | / Os2* | 0,850 | |
| Hg | / Hg2* | 0,851 | 4 |
| Pt | / Pt2* | 0,963 | 0,01 |
| Pd | / Pd2* | 0,980 | |
| Ir | / Ir3* | 1,156 | |
| Au | / Au3* | 1,498 | |
| Au | / Au* | 1,691 |
95867
-11[0028] Je třeba poznamenat, že tvorbě kovových nečistot v lithium-iontových článcích je obecně třeba zabránit. Například materiálové specifikace pro LTO a další elektrodové aktivní materiály, které zahrnují kyslík, velmi často specificky zmiňují extrémně nízké koncentrace kovů, jako například AI, Mg, Fe, Na a dalších. Obava z kovových nečistot souvisí stím, že tyto nečistoty se luhují do elektrolytu a redukují se na povrchu aktivního materiálu negativní elektrody, přičemž tím se způsobuje degradace baterie. Tyto kovy zahrnují Fe, Mn, Co, Ni a AI. Další kovy, jako například Na, K, Ca a Mg, se nepoužívají, protože se mohou kointerkalovat do materiálů anody. Větší počet studií specificky prokázal, že rozpouštění manganu působí degradaci lithium-iontového článku, který využívá konvenční aktivní materiály negativní elektrody, jako například grafit, křemík, slitiny křemíku a další. Avšak autoři předkládaného vynálezu nečekaně zjistili, že přidání některých těchto kovů, které je možné obecně považovat za nečistoty, zdokonaluje výkon baterie, což je v rozporu s obecně přijímaným názorem a teorií. V některých příkladech provedení mají kovové nečistoty koncentrace menší než 10 000 ppm nebo přesněji menší než 1000 ppm nebo dokonce menší než 100 ppm.
[0029] Multivalentní charakter těchto iontů kovů pomáhá vázat tyto ionty k povrchu elektrodových aktivních materiálů, které zahrnují kyslík. Například ionty multivalentních kovů mohou tvořit kovalentní vazby s kyslíkovými místy, které jsou dostupné na povrchu elektrodových aktivních materiálů. Tento proces je možné označit jako selektivní koordinaci. Aniž bychom se omezovali na určitou teorii, proces selektivní koordinace bude nyní vysvětlen s odkazem na teorii tvrdých/měkkých kyselin/zásad (teorie HSAB). Teorie HSAB je založena na následujících znacích. Tvrdé kyseliny a tvrdé zásady mohou mít malé iontové poloměry, mohou být vysoce elektronegativní, slabě polarizovatelné a mít vysokoenergetické nejvyšší obsazené molekulové orbitaly (HOMO). Na druhou stranu měkké kyseliny a měkké báze mohou mít velké iontové poloměry, nižší elektronegativitu a nízkoenergetické HOMO. Tyto znaky a teorie HSAB se používají pro predikci stability komplexů kovů. Tvrdé Lewisovy kyseliny mají specificky vyšší pravděpodobnost vytvářet silnější iontovou vazbu s tvrdými Lewisovými zásadami než například s měkkými Lewisovými zásadami. Následující ionty kovů, Mg2+, Ca2+, Mn2+, Al3+ a Ti4+, jako takové
95867
-12odpovídají tvrdým Lewisovým kyselinám a vytváří silnější iontové vazby s tvrdými Lewisovými zásadami, jako například oxidy a karboxaláty. Jak je zmíněno výše, kyslík může být přítomný na povrchu elektrodových aktivních materiálů (rovněž označovaných jako částice elektrodového aktivního materiálu), mezitím co karboxaláty představují typické produkty degradace elektrolytu. Silněji koordinované ionty kovů budou vytvářet lepší (např. uniformnější, silněji vázanou, s dostatečným pokrytím) iontově vodivou vrstvu, která zahrnuje multivalentní kov (zde rovněž označovaná jako vrstva iontů multivalentního kovu), iontové ochranné vrstvy na površích částic elektrodového aktivního materiálu a bránit další degradaci elektrolytu. Iontově vodivá vrstva, která zahrnuje multivalentní kov, může ve vrstvě zahrnovat plně ionizovanou, částečně redukovanou nebo plně redukovanou formu multivalentního kovu. Dále ještě tyto multivalentní znaky rovněž napomáhají vytvářet sítě (zde rovněž označované jako povrchová vrstva), které zahrnují ionty kovu, podél povrchu elektrodových aktivních materiálů, které zahrnují kyslík, ukázané jako povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál 200 a 202 na OBR. 2A a 2B a dále popsané níže v tomto textu, lonty multivalentního kovu mohou mít valenci nejméně okolo +2 a v některých příkladech provedení mohou mít valenci +3, +4, +5 a větší. V jednom příkladu provedení mohou mít ionty multivalentních kovů valenci nejméně +2, tj. vyšší než nebo rovnou +2.
[0030] Vhodný iont multivalentního kovu může mít atomovou hmotnost nejméně 40 nebo dokonce nejméně okolo 60. Mezitím co menší ionty mohou být schopné vytvářet silnější vazby s elektrodovými aktivními materiály a uvnitř sítě, tyto menší ionty mohou interferovat s mobilitou iontů lithia uvnitř článku a negativně ovlivňovat rychlost nabíjení a vybíjení. Na druhou stranu ionty multivalentních kovů nebo sítě (tj. vrstvy) tvořené těmito ionty podél elektrodových aktivních materiálů, které zahrnují kyslík, musí dostatečně blokovat další součásti elektrolytů, jako například karbonáty, které mají tendenci se rozkládat, když přichází přímo do kontaktu s elektrodovými aktivními materiály. Větší ionty kovů mohou zajišťovat lepší znaky pro blokování, protože například mezery mezi přilehlými kovovými ionty vsítí mohou blokovat součásti elektrolytu, mezitím co mobilita iontů lithia je umožněná.
95867
-13 - · · ' .......
~ * · · β · F · « ♦ · * · · · * ·β ♦ · · & « • · · ····· · > · · I
[0031] Je třeba poznamenat, že ionty multivalentních kovů jsou různé od iontů, které nesou náboj, jako například iontů lithia v lithium-iontových článcích, lonty multivalentního kovu zůstávají na povrchu částic elektrodového aktivního materiálu během provozu článku, tj. nabíjení a vybíjení, lonty multivalentního kovu obecně zůstávají na povrchu částic elektrodového aktivního materiálu v iontové, částečně redukované nebo plně redukované formě, mezitím co nesoucí ionty mohou být přítomné v celém objemu částic elektrodového aktivního materiálu. Když se jako elektrodový aktivní materiál používá grafit, potenciál elektrody se během nabíjení dostává do blízkosti 0V v porovnání s kovovým lithiem. Jakékoli rozdíly v přepolarizování redukčního potenciálu kovů se překonají, což vede kjejich redukci na povrchu grafitu. Na těchto kovových částicích se rovněž může vytvořit vrstva SEI, což dále zvýší impedanci anody. Dále ještě může redukovaný kov vytvořit dendrit, který může působit vnitřní zkraty. Například je známé, že železo se redukuje na povrchu grafitu, a, pokud je přítomný dostatek železa, mohou se tvořit dendrity železa a zkratovat článek. V dalším příkladu provedení, když se jako aktivní materiál negativní elektrody používá lithium titanát, provozní potenciál lithium titanátu je významně vyšší než provozní potenciál grafitu. Když se ionty železa jako takové používají jako součást solí multivalentních kovů, tyto ionty železa se nemohou redukovat na povrchu částic lithium titanátu a mohou zůstávat v povrchové vrstvě, která chrání částice lithium titanátu, aby nepřicházely přímo do kontaktu s různými součástmi elektrolytu, jako například s karbonáty.
[0032] lonty multivalentního kovu mohou tvořit soli s různými negativními ionty, jako například ionty imidů, ionty hexafluorfosfátu (PF6), ionty tetrafluorboritanu (BF4) a ionty chlorečnanu (CIO4). Některé příklady provedení iontů imidů zahrnují ionty bis(fluorsulfuryl)imidu (N(SO2F)2), ionty bis(trifluormethansulfonyl)imidu (N(SO2CF3)2·), ionty bis (perfluorethylsulfonyl)imidu (N(SO2C2F5)2). Další příklady provedení zahrnují ionty C(SO2CF3)3’, ionty PF4(CF3)2, ionty PF3(C2F5)3, ionty PF3(CF3)3, ionty PF3(iso-C3F7)3 a ionty PF5(iso-C3F?)·. Obecněji mohou ionty multivalentních kovů být fluoralkylem substituované ionty PF6', které mají obecnou strukturu PFxRi/, v které je x od 1 do 5 a nejméně jeden zbytek R (pokud přítomný) je fluorovaný alkyl, který má délku řetězce od 1 do 8. lonty multivalentního kovu mohou být fluoralkylem substituované ionty BF4‘,
95867
-Id- « ·»« •LH· · - - * v c* m · « ·*··«· * p. · t r · • · * * ft · ' J· ·· · · · · e ·«···· které mají obecnou strukturu BFxRi-x‘, v které je x od 1 do 4 a nejméně jeden zbytek R (pokud přítomný) je fluorovaný alkyl, který má délku řetězce od 1 do 8. lonty multivalentního kovu mohou být ionty lineárních imidů, které mají obecnou strukturu N(SCh-R)/, v které nejméně jeden zbytek R je fluorovaný alkyl, který má délku řetězce od 1 do 8. lonty multivalentního kovu mohou být ionty cyklických imidů, které mají obecnou strukturu N(-SO2-R-), v které zbytek R je fluorovaný alkyl, který má délku řetězce od 1 do 8. Posléze mohou ionty multivalentních kovů být soli methidů, které mají obecnou strukturu C(-SO2-R)3-, v které nejméně jeden zbytek R je fluorovaný alkyl s délkou řetězce od 0 do 8. Další příklady provedení zahrnují BOB- (bisoxalatoboritan) a DFOB(difluoroxalatoboritan). Aniž bychom se omezovali na určitou teorii, předpokládá se, že ionty imidů mohou zajišťovat stabilní a nízký odpor vrstev SEI na pozitivních elektrodách, lonty imidů se jako takové mohou používat pro různé soli multivalentních kovů, které se používají pro pasivaci pozitivních elektrodových aktivních materiálů, které zahrnují kyslík. Navíc, když se multivalentní kovy přidávají v koncentracích menších než 0,2 M nebo 0,1 M nebo s výhodou menších než koncentrace 0,01 M, je možné je přidávat ve formě dusičnanů, dusitanů a dalších solí. V případech, kdy je koncentrace dostatečně nízká, mohou se použít anionty, které jsou obecně považované za škodlivé pro lithium-iontové baterie. Příklady provedení zahrnují chloridy, sulfáty a acetáty, které se typicky nepoužívají v elektrolytech lithium-iontových baterií v důsledku jejich reaktivity s materiály anody a katody, stejně jako v důsledku koroze sběrače proudu, kterou mohou působit. Nečekaně se zjistilo, že v malých koncentracích se multivalentní kov může použít, protože pozitivní účinek přidání multivalentního kovu převáží jakýkoli možný negativní vliv zavedení těchto aniontů.
[0033] Specifické příklady provedení solí multivalentních kovů zahrnují bis(trifluormethansulfonyl)imid manganu (Mn(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid hořčíku (Mg(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid vápníku (Ca(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid kobaltu (Co(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid niklu (Ni(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid mědi (Cu(N(SO2CF3)2)2),
95867
-15bis(trifluormethansulfonyl)imid zinku (ZnfNfSOZCFshh), bis(trifluormethansulfonyl)imid cesia (Cs(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid barya (Ba(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid lanthanu (La(N(SO2CF3)2)2) a bis(trifluormethansulfonyl)imid ceru (Ce(N(SO2CF3)2)2).
Větší počet těchto solí je komerčně dostupný pro další aplikace.
[0034] Aniž bychom se omezovali na určitou teorii, předpokládá se, že tyto soli multivalentních kovů tvoří strukturované a iontově vodivé tenké vrstvy na povrchu částic elektrodového aktivního materiálu během cyklů nabíjení/vybíjení. lont multivalentního kovu může vytvářet přímou konformní vrstvu na elektrodovém aktivním materiálu, lont v multivalentním kovu může být přítomný v iontově vodivé vrstvě, která zahrnuje multivalentní kov (zde rovněž popsáno jako vrstvy iontů multivalentního kovu) jako plně ionizované, částečně redukované nebo plně redukované. V některých příkladech provedení ionty multivalentních kovů těchto solí mohou přednostně tvořit iontově vodivé mnohovrstvé vrstvy kovu, například iontové povrchové foliové sítě, které zahrnují vazbu iont kovu - divalentní aniont (např. iont kyslíku). Tyto iontové mřížky tvoří konformní vrstvy na povrchu částic elektrodového aktivního materiálu prostřednictvím koordinačních mechanismů, jak je například ukázáno na OBR. 2A a 2B. lonty multivalentního kovu mohou rovněž koordinovat povrchové aktivní skupiny, které jsou ukázané jako povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál 204 na OBR. 2C. U obou druhů koordinace se předpokládá, že redukují povrchovou reaktivitu elektrodového aktivního materiálu a mechanismy katalytické degradace a minimalizují růst impedance během životnosti článku, obzvláště při vysokých teplotách. Tímto způsobem je možné zajistit povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál, který zahrnuje elektrodový aktivní materiál, který má vnější povrch a iontově vodivou vrstvu, která zahrnuje multivalentní kov, přičemž výše zmíněná vrstva je přímá konformní vrstva na vnějším povrchu elektrodového aktivního materiálu. Například je možné zajistit povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál, který zahrnuje elektrodový aktivní materiál, který zahrnuje kyslík a který má vnější povrch a vrstvu iontů multivalentního kovu. Vrstva iontů multivalentního kovu je přímá konformní vrstva na vnějším povrchu elektrodového
95867
-16aktivního materiálu, který zahrnuje kyslík, jak je například ukázáno na OBR. 2A, 2B a 2C. Přímá konformní vrstva je iontově vodivá vrstva. Iontově vodivá vrstva, která zahrnuje multivalentní kov, může zahrnovat ionty kovu, které jsou přítomné v plně ionizované formě, částečně redukované formě nebo plně redukované formě. Elektrodovým aktivním materiálem pro povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál může být anodový materiál, který zahrnuje lithiovaný oxid kovu, přičemž oxid kovu se vybere z jednoho z následujících: oxid titanu, oxid cínu, oxid niobu, oxid vanadu, oxid zirkonu, oxid india, oxid železa, oxid mědi nebo směsné oxidy kovů. Aktivním materiálem negativní elektrody může například být elektrodový aktivní materiál, který zahrnuje kyslík a který zahrnuje jeden z následujících: lithium titanát (LÍ4TÍ5O12), lithium kobalt oxid (LiCoO?), lithium mangan oxid (LiMn2O4), lithium železo fosfát (LiFePO4), lithium nikl mangan kobalt oxid (LiNiMnCoO2) nebo lithium nikl kobalt hliník oxid (LiNiCoAIO2). V některých příkladech provedení může elektrodový aktivní materiál, který zahrnuje kyslík, zahrnovat lithium titanát. Elektrodový aktivní materiál pro povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál může být katoda, která zahrnuje aktivní materiál pozitivní elektrody, který zahrnuje lithiovaný oxid kovu, přičemž oxid kovu se vybere z jednoho z následujících: oxid vanadu, oxid manganu, oxid železa, oxid kobaltu, oxid niklu, oxid hliníku, oxid křemíku nebo jejich kombinace; silicid kovového lithia; sulfid kovového lithia; fosfát kovového lithia; nebo směsný fosfát kovového lithia.
[0035] Iontově vodivá vrstva, která zahrnuje multivalentní kov, může zahrnovat multivalentní kov, který má potenciál přepětí vodíku větší než 0,4 V. Iontově vodivý multivalentní kov je možné vybrat tak, aby elektrochemický potenciál multivalentního kovu byl vyšší než potenciál elektrodového aktivního materiálu v porovnání s lithiem. Například multivalentní kov iontově vodivé vrstvy je možné vybrat ze skupiny, která zahrnuje: Ba, Ca, Ce, Co, Cu, La, Mg, Mn, Ni, Nb, Ag, Ti, AI, Zn, Pb, Fe, Hg, Cr, Cd, Sn, Pb, Sb a Bi. Multivalentní kov je možné zajistit ze solí multivalentních kovů, které zahrnují iont multivalentního kovu, a negativní iont se vybere z jednoho z následujících: iont hexafluorfosfátu; iont tetrafluorboritanu; iont chlorečnanu; iont CfSChCFsh'; iont PF4(CF3)2; iont PF3(C2F5)3; iont PF3(CF3)3-; iont PF3(iso-C3F7)3'; iont PF5(iso-C3F7)-; imidový iont, přičemž imidový iont se vybere z jednoho z následujících: bis(fluorsulfuryl)imidový
95867
-17iont, bis(trifluormethansulfonyl)imidový iont, bis(perfluorethylsulfonyl)imidový iont, ionty lineárních imidů, které mají obecnou strukturu N(-SO2-R)2-, v které nejméně jeden zbytek R je fluorovaný alkyl, který má délku řetězce od 1 do 8, ionty cyklických imidů, které mají obecnou strukturu N(-SO2-R-)2‘, v které zbytek R je fluorovaný alkyl, který má délku řetězce od 1 do 8; methidový iont, který má obecnou strukturu C(-SO2-R)3-, v které zbytek R je fluorovaný alkyl s délkou řetězce od 0 do 8; bisoxalatoboritan; nebo d ifl uoroxa latoborita n.
[0036] Je třeba poznamenat, že soli multivalentních kovů nemusí dobře fungovat s některými dalšími elektrodovými aktivními materiály, jako například sgrafitem. Například zahrnutí iontů kovů do vrstvy na rozhraní pevná látka - elektrolyt (rozhraní SEI) má tendenci zvyšovat elektrickou vodivost této vrstvy.
[0037] V některých příkladech provedení iontově vodivá vrstva, která zahrnuje multivalentní kov, může zahrnovat multivalentní kov, který je na vnějším povrchu elektrodového aktivního materiálu nejméně v částečně redukované formě.
[0038] Soli multivalentních kovů je možné rozpustit v kapalině, aby vytvořily roztok, jako například kašovitou suspenzi nebo elektrolyt, který přichází do kontaktu s elektrodovými aktivními materiály. Ve specifických příkladech provedení se sůl multivalentního kovu rozpustí v elektrolytu, který zahrnuje jedno nebo více karbonátových rozpouštědel. Elektrolyt rovněž zahrnuje jednu nebo více solí, které zahrnují lithium, jako například LiPFe, L1BF4, L1CIO4 LiAsFe, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2FsSO2)2, LÍCF3SO3, LiC(CF3SO2)3, LíPF4(CF3)2, LiPF3(C2F5)3, LíPF3(CF3)3, LiPF3(iso-C3F7)3, LiPF5(iso-C3F7), soli lithia, které mají cyklické alkylové skupiny (např. (CF2)2(SO2)2xLi a (CF2)3(SO2)2xLi), a jejich kombinace. Běžné kombinace zahrnují LiPFe a L1BF4, LiPFe a LiN(CF3SO2)2, L1BF4 a LiN(CF3SO2)2. Různé příklady provedení elektrolytových rozpouštědel a solí jsou popsané níže v tomto textu.
[0039] V některých příkladech provedení elektrolyt zahrnuje 0,2M LiN(CF3SO2)2 a 0,8M LiPFe rozpuštěné ve směsi propylen karbonátu a ethyl methyl karbonátu. Tuto
95867
-18kombinaci rozpouštědel a solí, které zahrnují lithium, je možné označovat jako základní elektrolyt. Různá aditiva ve formě iontů multivalentních kovů je možné přidávat do tohoto základního elektrolytu, aby se zdokonalil výkon článku. Jedním příkladem provedení elektrolytového aditiva může být bis(trifluormethansulfonyl)imid manganu (Mn(N(SO2CF3)2)2). Koncentrace tohoto aditiva v základním elektrolytu může být mezi přibližně 0,01 M a 1 M nebo přesněji mezi přibližně 0,02 M a 0,5 M, jako například okolo 0,1 M. Tyto koncentrace aditiv je možné používat pro bis(trifluormethansulfonyl)imid manganu, který se přidává do dalších základních elektrolytů. Podobně se tyto koncentrace mohou používat pro další aditiva ve formě iontů multivalentních kovů, která se přidávají do základních elektrolytů, jako například výše specifikovaného základního elektrolytu nebo některého dalšího základního elektrolytu. Koncentrace může záviset na druzích aditiv (např. soli multivalentních kovů, které mají menší molekuly, je možné přidávat ve větší koncentraci), na druhu elektrodových aktivních materiálů, které zahrnují kyslík, (např. částice s většími povrchovými plochami mohou vyžadovat více aditiv), na druhu rozpouštědel (např. rozpouštědla mohou způsobit omezení rozpustnosti různých aditiv) a dalších faktorech.
[0040] Například je možné zajistit bezvodý elektrolyt, který zahrnuje nejméně jedno bezvodé rozpouštědlo a jednu nebo více solí, které zahrnují lithium a které se vyberou z následujících: LiPFe, L1BF4, L1CIO4, LiAsFe, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2FsSO2)2, L1CF3SO3, LiC(CF3SO2)3, LíPF4(CF3)2, LíPF3(C2F5)3, LíPF3(CF3)3, LiPF3(iso-C3F7)3, LiPF5(iso-C3F7), soli lithia, které mají cyklické alkylové skupiny, a jejich kombinace.
[0041] V některých příkladech provedení může bezvodý elektrolyt dále zahrnovat sůl multivalentního kovu, která má koncentraci mezi přibližně 0,01 M a 0,2 M, přičemž sůl multivalentního kovu zahrnuje iont multivalentního kovu, který má valenci nejméně +2. V dalších příkladech provedení může koncentrace soli multivalentního kovu být mezi přibližně 0,05 M až 0,10 Μ. V jednom příkladu provedení je sůl multivalentního kovu nejméně jednou z následujících: vybere se jedna z následujících imidových solí: bis(trifluormethansulfonyl)imid manganu (Mn(N(SO2CF3)2h), bis(trifluormethansulfonyl)imid hořčíku (Mg(N(SO2CF3)2)2),
95867
-19bis(trifluormethansulfonyl)imid vápníku (Ca(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid kobaltu (Co(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid niklu (Ni(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid mědi (Cu(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid zinku (Zn(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid cesia (Cs(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid barya (Ba(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid lanthanu (La(N(SO2CF3)2)2) a (trifluormethansulfonyl)imid ceru (Ce(N(SO2CF3)2)2); nebo zahrnuje iont multivalentního kovu, který se vybere z jednoho z následujících: Ba, Ca, Ce, Co, Cu, La, Mg, Mn, Ni, Nb, Ag, Ti, Al, Zn, Pb, Fe, Hg, Cr, Cd, Sn, Pb, Sb, Bi, párovaný s negativním iontem, který se vybere zjednoho z následujících: iont hexafluorfosfátu; iont tetrafluorboritanu; iont chlorečnanu; iont C(SO2CF3)3.; iont PF4(CF3)2.; iont PF3(C2Fs)3; iont PFaíCFaJa; iont PF3(isoC3F7)3.; iont PFs(iso-C3F7).; imidový iont, přičemž imidový iont se vybere zjednoho z následujících: bis(fluorsulfuryl)imidový iont, bis(trifluormethansulfonyl)imidový iont, bis(perfluorethylsulfonyl)imidový iont, ionty lineárních imidů, které mají obecnou strukturu N(-SO2-R)2', v které nejméně jeden zbytek R je fluorovaný alkyl, který má délku řetězce od 1 do 8, ionty cyklických imidů, které mají obecnou strukturu N(-SO2-R-)', v které zbytek R je fluorovaný alkyl, který má délku řetězce od 1 do 8; methidový iont, který má obecnou strukturu C(-SO2-R)3‘, v které zbytek R je fluorovaný alkyl s délkou řetězce od 0 do 8; bisoxalatoboritan; nebo difluoroxalatoboritan. V dalším příkladu provedení sůl multivalentního kovu zahrnuje iont multivalentního kovu a negativní iont, přičemž iont multivalentního kovu se vybere ze skupiny, která zahrnuje: Ba, Ca, Ce, Co, Cu, La, Mg, Mn, Ni, Nb, Ag, Ti, Al, Zn, Pb, Fe, Hg, Cr, Cd, Sn, Pb, Sb a Bi; a přičemž negativní iont se vybere ze skupiny, která zahrnuje: iont hexafluorfosfátu; iont tetrafluorboritanu; iont chlorečnanu; iont C(SO2CF3)3‘; iont PF4(CF3)2’; iont PF3(C2Fs)3'; iont PF3(CF3)3; iont PF3(iso-C3F7)3; iont PF5(iso-C3F7)'; imidový iont, přičemž imidový iont se vybere zjednoho z následujících: bis(fluorsulfuryl)imidový iont, bis(trifluormethansulfonyl)imidový iont, bis(perfluorethylsulfonyl)imidový iont, ionty lineárních imidů, které mají obecnou strukturu N(-SO2-R)2, v které nejméně jeden zbytek R je fluorovaný alkyl, který má délku řetězce od 1 do 8, ionty cyklických imidů, které mají
95867
-20obecnou strukturu N(-SO2-R-)‘, v které zbytek R je fluorovaný alkyl, který má délku řetězce od 1 do 8; methidový iont, který má obecnou strukturu C(-SO2-R)3', v které zbytek R je fluorovaný alkyl s délkou řetězce od 0 do 8; bisoxalatoboritan; a difluoroxalatoboritan.
Příklady provedení opracování
[0042] Úpravu povrchu elektrodových aktivních materiálů, které zahrnují kyslík, pomocí solí multivalentních kovů je možné provádět v různých stádiích výroby elektrodových aktivních materiálů nebo za použití elektrodových aktivních materiálů pro výrobu elektrod a článků, jak je popsáno níže v tomto textu s odkazem na OBR. 3. Stádium, v kterém se provádí úprava povrchu, je možné vybrat na základě druhu elektrodových aktivních materiálů (např. jejich složení, morfologie, tvaru struktur a rozměrů struktur), podmínek opracování a dalších faktorů. Je třeba poznamenat, že použití stejné soli multivalentního kovu v různých stádiích může vytvářet různé druhy úprav povrchu. Například iontově vodivé povrchové vrstvy s multivalentním kovem mohou zahrnovat multivalentní kovy. Forma multivalentních kovů v iontově vodivé povrchové vrstvě s multivalentním kovem bude záviset na elektrodovém aktivním materiálu. Multivalentní kov může být přítomný v kovové formě (tj. plně redukované z iontové formy), ve formě soli (tj. iontové formě) nebo jako struktury vytvořené s aktivními skupinami přítomnými na elektrodovém aktivním materiálu (tj. koordinační vazba). Iontově vodivá povrchová vrstva s multivalentním kovem může tvořit přímou konformní vrstvu na povrchu elektrodového aktivního materiálu.
[0043] OBR. 3 je postupový diagram procesu, který odpovídá způsobu 300, který zahrnuje úpravu struktur elektrodového aktivního materiálu, který zahrnuje kyslík, v souladu s některými příklady provedení. Úprava může zahrnovat tvorbu kontaktu mezi roztokem, který zahrnuje iont multivalentního kovu, a elektrodovým aktivním materiálem, jak je ukázáno v operacích 304a, 304b, 304c, 304d a 304e. Je možné použít různé kapaliny a vytvořit různé směsi v závislosti na tom, kdy se tato úprava provádí
95867
-21- j : ·>;< ···.
·· · · · · · · ·····* v rámci celkového způsobu 300. Sůl multivalentního kovu je možné například přidat do elektrolytu, což je úprava, která se provádí během operace 304e.
[0044] V některých příkladech provedení se provádí pouze jedna z těchto úpravných operací 304a, 304b, 304c, 304d a 304e. Alternativně je možné provést dvě nebo více úpravných operací 304a, 304b, 304c, 304d a 304e. Když se používá větší počet úpravných operací, počáteční operace může vytvořit částečnou povrchovou vrstvu na strukturách elektrodového aktivního materiálu, který zahrnuje kyslík, která se později modifikuje nebo přidává během jedné nebo více následných úpravných operací. Například je možné povrch aktivního materiálu nejprve upravit pomocí sloučenin molybdenu a do elektrolytu je možné přidat sloučeniny manganu.
[0045] Některé z operací 304a, 304b, 304c, 304d a 304e mohou být součástí dalších operací, které se využívají pro výrobu elektrod a/nebo sestav článků. Alternativně mohou některé z těchto operací být samostatné operace. Například úpravu během operace 304a je možné provést na elektrodových aktivních materiálech, které se získávají v práškové formě (a předtím, než se tyto struktury zkombinují s polymerním pojivém, aby se vytvořila kašovitá suspenze). Sůl multivalentního kovu může být součástí kapaliny, která je speciálně konstruovaná pro úpravu prášku a v některých příkladech provedení pro zajištění prášku po opracování. Kromě soli multivalentního kovu může tato kapalina zahrnovat další součásti, jako například jedno nebo více rozpouštědel. Směs, která se vytvoří, když se kapalina zkombinuje s elektrodovými aktivními materiály, se potom opracuje, aby se získaly elektrodové aktivní materiály s upraveným povrchem. Operace 304a může jako taková být samostatnou operací, která není integrovaná do dalších operací, které se využívají pro výrobu elektrod nebo sestav článků. Alternativně je možné operaci 304a implementovat jako součást výroby elektrodového aktivního materiálu (např. během posledních stádií opracování).
[0046] Úpravu povrchu během operace 304c je možné provést na částečně smontované elektrodě (např. na potaženém sběrači proudu) nebo na plně smontované elektrodě (např. slisované a podélně rozřezané elektrodě) předtím, než se elektroda
95867
-22uspořádá do stohu nebo do konstrukce typu jelly roll sjednou nebo více dalšími elektrodami. Operace 304c může rovněž být samostatná operace, která se provádí během výroby elektrod nebo po ní. Sůl multivalentního kovu může být součástí kapaliny, která je speciálně konstruovaná pro úpravu elektrod.
[0047] Úpravu povrchu během operace 304d je možné provést na stohu nebo na konstrukci typu jelly roll, které je možné souhrnně označovat jako sestavu suchého článku, před zavedením elektrolytu do této sestavy. Operace 304d může znovu být samostatnou operací. Sůl multivalentního kovu může být součástí kapaliny, která je speciálně konstruovaná pro úpravu sestav suchých článků. Například kapalina může zahrnovat jedno nebo více rozpouštědel, které je možné jednoduše odpařit bez nutnosti použití nadměrných teplot, např. při teplotách nižších než je mezní teplota izolátoru, který se používá pro sestava suchého článku. Kapalinu je možné na konci operace 304d vyjmout ze sestavy suchého článku.
[0048] Na druhou je možné operace 304b a/nebo operace 304e provést jako součásti standardních výrobních operací. Například operace 304b může být součástí míchání kašovité suspenze a potažení elektrody vrstvou. Během této operace mohou být elektrodové aktivní materiály v kašovité suspenzi. Tato kašovitá suspenze se později využívá pro potažení substrátu, který sbírá proud, vrstvou. Sůl multivalentního kovu je možné přidat do kašovité suspenze předtím, než se elektrodové aktivní materiály přidají do kašovité suspenze, nebo poté.
[0049] V dalším příkladu provedení, který je reprezentovaný operací 304e, se elektrodové aktivní materiály získávají jako součást sestavy suchého článku nebo přesněji jako jedna nebo více elektrod, které jsou uspořádané sjednou nebo více dalšími elektrodami do sestavy suchého článku. Sůl multivalentního kovu je možné přidat jako součást elektrolytu, který se používá pro naplnění článku. Elektrodové aktivní materiály je možné jako takové zkombinovat s kapalinou, která zahrnuje sůl multivalentního kovu, když se elektrolyt nasává do jedné nebo více elektrod, které zahrnují struktury.
95867
-23[0050] Elektrodové aktivní materiály je možné obecně zajistit jako prášek během operace 302 a/nebo operace 306, jako součást (kompletně nebo částečně vyrobené) elektrody během operace 308 a jako součást sestavy suchého článku, která je připravená pro naplnění elektrolytem během operace 310 a operace 312. V některých příkladech provedení je možné úpravu povrchu vytvořit předtím, než se tyto struktury elektrodového aktivního materiálu zkombinují s dalšími elektrodovými materiály, aby se vytvořila kašovitá suspenze, nebo přesněji předtím, než se tyto struktury zkombinují s polymerním pojivém. Tento příklad provedení je ukázaný prostřednictvím kombinace operace 302 a operace 304a na OBR. 3. V tomto stádiu opracování je možné elektrodové aktivní materiály, které se získaly během operace 302, označovat jako surový materiál. V některých příkladech provedení je možné získané struktury před úpravou povrchu předem smíchat s jedním nebo více vodivými aditivy, jako například grafitem, acetylenovou černí, uhlíkovými nanotrubičkami, keramickými materiály, dalšími elektrodovými aktivními materiály a tak podobně. Předběžné smíchání je možné použít, například pro potažení struktur elektrodového aktivního materiálu vrstvou uhlíkových aditiv.
[0051] Během operace 304a se elektrodové aktivní materiály, které se zajistily během operace 302, zkombinují s kapalinou, která zahrnuje sůl multivalentního kovu. Alternativně je možné sůl multivalentního kovu přidat do směsi, která zahrnuje elektrodové aktivní materiály, např. poté, co se kapalina zkombinuje s elektrodovými aktivními materiály. Množství soli multivalentního kovu muže záviset na rozměrech a tvaru elektrodových aktivních materiálů nebo přesněji na povrchové ploše těchto struktur, kterou je třeba upravit. Například menší částice mohou vyžadovat více soli multivalentního kovu, mezitím co větší částice mohou vyžadovat méně. Zde uvedená rozmezí je možné obecně aplikovat pro elektrodové aktivní materiály, které mají průměrné rozměry mezi přibližně 2 mikrony a přibližně 50 mikrony. Tyto částice mohou být makrostruktury z menších částic, někdy označovaných jako krystaly, které mají průměrné rozměry mezi přibližně 0,04 mikronu a 0,4 mikronu. Další faktory, které mají vliv na množství soli multivalentního kovu potřebné pro úpravu, jsou zmíněné výše.
95867
-24[0052] V některých příkladech provedení je koncentrace soli multivalentního kovu ve směsi mezi přibližně 0,2 hmotnostními % a přibližně 20 hmotnostními % vzhledem k hmotnosti elektrodových aktivních materiálů. V jednom příkladu provedení může koncentrace soli multivalentního kovu být mezi 0,2 hmotnostními % až 5 hmotnostními % nebo mezi 0,2 hmotnostními % až 2 hmotnostními % vzhledem k hmotnosti elektrodového aktivního materiálu. V ještě dalším příkladu provedení může koncentrace soli multivalentního kovu být mezi přibližně 0,25 hmotnostními % a přibližně 5 hmotnostními % nebo dokonce mezi přibližně 0,5 hmotnostními % a přibližně 2 hmotnostními %. Tyto koncentrace podle předpokladu vytváří konformní monovrstvu na povrchu struktur a brání, aby ve směsi nebyl nadbytek soli multivalentního kovu, který nezreagoval nebo se jinak nepřichytil k povrchu struktur. Různé příklady provedení solí multivalentních kovů jsou uvedené níže v tomto textu. Výše zmíněná rozmezí pro sůl multivalentního kovu je rovněž možné aplikovat pro soli multivalentních kovů, které se používají v operaci 304b, 304c, 304d a 304e, jak je dále popsáno níže v tomto textu.
[0053] Elektrodové aktivní materiály je možné zkombinovat s kapalinou smísením těchto dvou součástí a vytvořením směsi nebo přesněji suspenze během operace 304a. Tuto směs je třeba odlišovat od kašovité suspenze, kterou je možné zajistit například během operace 306. Tato směs zahrnuje sůl multivalentního kovu, kterou je možné zajistit jako součást kapaliny nebo je možné ji přidávat do směsi poté, co se elektrodové aktivní materiály zkombinují s kapalinou. Elektrodové aktivní materiály je možné aktivně suspendovat v kapalině kontinuálním mícháním, přičemž tím se zajistí adekvátní kontakt mezi strukturami a solí multivalentního kovu. V některých příkladech provedení je možné směs ohřát, aby se zdokonalila reakční kinetika, avšak bez toho aniž by se posunula termodynamická reakční rovnováha. Elektrodové aktivní materiály je potom možné přefiltrovat a promýt jednou nebo víckrát (např. dvakrát) pomocí rozpouštědla, které je použité v kapalině (např. ethanol). Přefiltrované struktury je potom možné vysušit, aby se odstranily zbylé součásti kapaliny. Například elektrodové aktivní materiály je možné vysušit při teplotě mezi přibližně 80 °C a přibližně 240 °C po dobu mezi přibližně 4 hodinami a 72 hodinami nebo přesněji při teplotě okolo 210 °C po dobu přibližně 24 hodin. Obecně, po úpravě povrchu elektrodových aktivních materiálů je možné
95867
-25struktury oddělit od kapaliny a přetvořit například na prášek předtím, než se tyto struktury použijí pro výrobu elektrod. Vysušené elektrodové aktivní materiály mohou být připravené pro použití v pozdějších operacích, jako například v operaci 306. Operaci 304a může provést dodavatel surového materiálu, výrobce elektrod nebo výrobce baterií.
[0054] V některých příkladech provedení se operace 304a neprovádí a způsob 300 postupuje z operace 302 přímo do operace 306. Na druhou stranu, pokud se operace 304a provádí, může být jedinou operací pro úpravu povrchu v celém způsobu 300 nebo je možné ji zkombinovat s jednou nebo více dalšími operacemi 304b, 304c, 304d a 304e pro úpravu povrchu.
[0055] Způsob 300 potom může pokračovat do operace 306, během které se elektrodové aktivní materiály zkombinují s dalšími elektrodovými materiály, aby vytvořily kašovitou suspenzi. Během této operace se struktury nejméně zkombinují nejméně s polymerním pojivém. Avšak do směsi je možné přidat další materiály, jako například vodivá aditiva a/nebo rozpouštědla, aby se vytvořila kašovitá suspenze. Příprava suspenze závisí na žádoucích znacích výkonu baterie (např. na znacích vzhledem k nabíjení a vybíjení a na kapacitě), elektrodovém aktivním materiálu (např. na jeho složení a rozměrech jeho struktur) a na dalších faktorech. Přípravu kašovité suspenze dokáže pochopit odborník s běžnými schopnostmi v rámci daného stavu techniky. Sůl multivalentního kovu je možné přidat do kompletně připravené kašovité suspenze (tj. všechny další součásti kašovité suspenze mohou být přítomné) nebo do částečně připravené kašovité suspenze (např. některé součásti, jiné než struktury elektrodových aktivních materiálů, mohou chybět). Například v posledně zmíněném případě je možné zbývající rozpouštědlo a/nebo pojivo přidat po přidání soli multivalentního kovu. V částečně připravené kašovité suspenzi bude stejné množství soli multivalentního kovu mít vysokou koncentraci v porovnání s kompletně připravenou kašovitou suspenzí. Tato vysoká koncentrace může být žádoucí v kinetickém a/nebo termodynamickém ohledu. V posledně zmíněném případě je možné převážnou část úpravy provést předtím, než se přidají zbývající součásti do kašovité suspenze.
95867
-26[0056] Operace 304b může být součástí operace 306. V tomto příkladu provedení je směs, která zahrnuje sůl multivalentního kovu, kašovitou suspenzí. Je třeba poznamenat, že sůl multivalentního kovu je možné přidat (např. do kapaliny nebo další součásti) před vytvořením kašovité suspenze nebo poté, co se vytvoří kašovitá suspenze. V každém případě sůl multivalentního kovu nakonec přijde do kontaktu se strukturami a upraví povrch elektrodového aktivního materiálu. V některých příkladech provedení je možné úpravu povrchu zahájit, jakmile se vytvoří kašovitá suspenze (např. jakmile se smísí součásti kašovité suspenze dohromady). Kašovitou suspenzi je možné odplynit, aby se odstranily reakční produkty (např. plyny tvořené během úpravy povrchu). Dále ještě je možné kašovitou suspenzi ohřát na určitou dobu (před potažením substrátu, který sbírá proud, vrstvou kašovité suspenze), aby se urychlil proces úpravy.
[0057] V některých příkladech provedení se operace 304b neprovádí. Na druhou stranu, pokud se operace 304b provádí, může být jedinou operací pro úpravu povrchu v celém způsobu 300 nebo je možné ji zkombinovat s jednou nebo více dalšími operacemi 304a, 304c, 304d a 304e pro úpravu povrchu.
[0058] Způsob 300 potom může pokračovat výrobou elektrody během operace 308. Tato operace zahrnuje větší počet kroků, jako například potažení substrátu, který sbírá proud, vrstvou kašovité suspenze, vysušení kašovité suspenze, aby se vytvořila počáteční vrstva elektrodového aktivního materiálu, slisování vrstvy, aby se vytvořila žádoucí hustota, a nařezání elektrody na její finální šířku a délku. Substrát, který sbírá proud, může během operace získat jednu nebo dvě elektrodové aktivní materiálové vrstvy. Tyto vrstvy se na počátku vytvoří, když se substrát, který sbírá proud, pokryje vrstvou kašovité suspenze a vysuší. Vrstvy je potom možné slisovat na správnou hustotu. V některých příkladech provedení se elektrodové aktivní materiály upravují, mezitím co jsou součástí vrstvy elektrodového aktivního materiálu.
[0059] Pro účely tohoto dokumentu je sestava elektrod označovaná jako struktura v jakémkoli stádiu operace 308. Sestava elektrod jako taková pokrývá jak kompletně vyrobené elektrody, tak částečně vyrobené elektrody. Například operaci 304c je možné
95867
-27provést na sestavě elektrod před jejím slisováním, po slisování, před podélným rozřezáním nebo po podélném rozřezání. Kapalinu, která zahrnuje sůl multivalentního kovu, je možné nanést podél každé vrstvy elektrodového aktivního materiálu v sestavě elektrod. V některých příkladech provedení se sestava elektrod ponoří (částečně nebo úplně) do kapaliny, která zahrnuje sůl multivalentního kovu. Kapalině je umožněno, aby se nasála do vrstev elektrodového aktivního materiálu, aby se zajistil kontakt mezi solí multivalentního kovu a elektrodovými aktivními materiály. Kapalinu je možné ohřát na teplotu mezi přibližně 50 °C a 200 °C. Přítomnost polymerních pojiv, jako například polyvinyliden fluoridu, karboxymethyl celulosy (nebo soli karboxymethyl celulosy) a styren butadien pryže v elektrodě může obecně omezovat teplotu opracování na méně než 200 °C nebo někdy na méně než 170 °C a dokonce na méně než 130 °C, protože vyšší teploty mohou tavit nebo degradovat pojivový materiál.
[0060] Dále ještě je možné během operace 304c vytvořit dočasný elektrochemický článek, aby se mohla provést úprava povrchu sestavy elektrod. Sestavu elektrod je možné ponořit do kapaliny, která zahrnuje ionty, které nesou náboj. V některých příkladech provedení mohou ionty, které nesou náboj, být tvořené solí multivalentního kovu. Například ionty, které nesou náboj, mohou být ionty solí multivalentních kovů. Na substrát sestavy elektrod, který sbírá proud, je možné aplikovat napětí, aby se zajistil tok iontů v dočasném článku.
[0061] V některých příkladech provedení se operace 304c neprovádí. Na druhou stranu, pokud se operace 304c provádí, může být jedinou operací pro úpravu povrchu v celém způsobu 300 nebo je možné ji zkombinovat s jednou nebo více dalšími operacemi 304a, 304b, 304d a 304e pro úpravu povrchu.
[0062] Způsob 300 potom může během operace 310 pokračovat uspořádáním elektrod do sestavy suchého článku, jako například do stohu nebo do konstrukce typu jelly roll. Tyto operace mohou zahrnovat navinutí dvou elektrod dohromady s izolátorovými deskami nebo stohování elektrod s izolátorovými deskami. Operaci 310 dokáže pochopit odborník, který má běžné schopnosti v daném stavu techniky.
95867
-28[0063] Nejméně jedna z těchto uspořádaných elektrod zahrnuje elektrodové aktivní materiály, které mají povrch, který je upravený nebo se upravuje při pozdějších operacích. V některých příkladech provedení je možné úpravu povrchu provést na elektrodových aktivních materiálech poté, co se dvě nebo více elektrod uspořádá do sestavy suchého článku, například v operaci 304d (tj. před zavedením elektrolytu do sestavy suchého článku). Během operace 304d je možné kapalinu, která zahrnuje sůl multivalentního kovu, zavést způsobem, který je podobný plnění elektrolytem. Avšak kapalinu je možné nejméně částečně odstranit. V některých příkladech provedení se po úpravě povrchu většina kapaliny odstraní ze sestavy suchého článku. Například sůl multivalentního kovu je možné rozpustit v rozpouštědle, které se později odpaří s ponecháním soli multivalentního kovu na povrchu součástí článku. V některých příkladech provedení je možné jakoukoli nezreagovanou sůl multivalentního kovu rovněž odstranit ze sestavy suchého článku pomocí například odpaření nebo následného promytí sestavy rozpouštědlem a vysušení sestavy. Podobně jako úprava elektrody může úprava uspořádaných elektrod zahrnovat elektrochemické reakce. Teplota úpravy během operace 304d je omezená izolátorem a/nebo dalšími teplotně citlivými součástmi, které mohou být přítomné v sestavě. V některých příkladech provedení je teplota použitá v operaci 304d mezi přibližně 30 °C a přibližně 200 °C nebo přesněji mezi přibližně 40 °C a přibližně 80 °C. Vyšší teploty mohou způsobit degradaci izolátoru. V některých příkladech provedení je možné použít teploty vysoké až 210 °C a dokonce vysoké až 280 °C. V jednom příkladu provedení je možné s některými izolátorovými materiály použít teplotu 200 °C. Například je možné použít vysokoteplotní izolátory, které zahrnují celulosu, polyethylen tereftalát nebo aramid, přičemž tím se umožní vyšší teploty. Stejné úvahy vzhledem k teplotě jsou aplikovatelné pro operaci 304e, která je dále popsaná níže v tomto textu.
[0064] V některých příkladech provedení se operace 304d neprovádí. Na druhou stranu, pokud se operace 304d provádí, může být jedinou operací pro úpravu povrchu v celém způsobu 300 nebo je možné ji zkombinovat s jednou nebo více dalšími operacemi 304a, 304b, 304c a 304e pro úpravu povrchu.
95867
[0065] Způsob 300 potom může pokračovat naplněním sestavy suchého článku elektrolytem během operace 312. Sestava suchého článku může zahrnovat vak nebo kazetu pro zahrnutí elektrolytu. V některých příkladech provedení může operace 312 zahrnovat odplynění. Operace 312 může zahrnovat operaci 304e tak, že úprava povrchu se provádí na elektrodových aktivních materiálech, když se jedna nebo více elektrod, které zahrnují tyto struktury a jsou uspořádané do sestavy suchého článku, dostane do kontaktu s elektrolytem. Sůl multivalentního kovu může být součástí elektrolytu. Jinými slovy, úprava povrchu se provádí, když se článek naplní elektrolytem, který zahrnuje sůl multivalentního kovu. Úprava povrchu může pokračovat během počátečních cyklů výroby a dokonce během pozdějšího provozního cyklování. Například roztok, který zahrnuje sůl multivalentního kovu, může být elektrolytem lithium-iontového článku. Elektrolyt může dále zahrnovat sůl, která zahrnuje lithium. V jednom příkladu provedení sůl, která zahrnuje lithium, může zahrnovat jedno z následujících: LiPFe, L1BF4, L1CIO4, LiAsFe, LiN(CF3SO2)2, LíN(C2F5SO2)2, LíCF3SO3, LíC(CF3SO2)3, LíPF4(CF3)2, LiPF3(C2F5)3, LíPF3(CF3)3, LiPF3(iso-C3F7)3 nebo LiPF5(iso-C3F7). V dalším příkladu provedení je roztok, který zahrnuje sůl multivalentního kovu, elektrolytem lithium-iontového článku, přičemž tento elektrolyt dále zahrnuje sůl, která zahrnuje lithium, přičemž sůl, která zahrnuje lithium, se vybere ze skupiny, která zahrnuje: LiPFe, L1BF4, L1CIO4 LiAsFe, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2FsSO2)2, LiCF3SO3, LiC(CF3SO2)3, LíPF4(CF3)2, LíPF3(C2F5)3, LíPF3(CF3)3, LiPF3(iso-C3F7)3 a LiPF5(iso-C3F7). Tímto způsobem je možné připravit povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál za použití roztoku, který zahrnuje sůl multivalentního kovu, která rovněž působí jako elektrolyt elektrochemického článku. Koncentrace soli multivalentního kovu v roztoku může být mezi 0,01 M a 0,2 Μ. V dalších příkladech provedení může koncentrace soli multivalentního kovu být menší než 0,2 M nebo 0,1 M nebo menší než koncentrace 0,01 M. Dále ještě přidání soli multivalentního kovu do elektrolytu za účelem vytvoření roztoku odstraňuje dodatečné kroky opracování.
[0066] V některých příkladech provedení se operace 304e neprovádí a úprava povrchu se provádí na elektrodových aktivních materiálech během jedné nebo více operací 304a, 304b, 304c a 304d. Na druhou stranu, pokud se operace 304e provádí,
95867
-30může být jedinou operací pro úpravu povrchu v celém způsobu 300 nebo je možné ji zkombinovat s jednou nebo více dalšími operacemi 304a, 304b, 304c a 304d pro úpravu povrchu.
[0067] Tímto způsobem se zajistí způsob 300 pro přípravu povrchově upraveného, elektrodového aktivního materiálu. Způsob může zahrnovat získání elektrodového aktivního materiálu, který zahrnuje kyslík; přípravu roztoku, který zahrnuje sůl multivalentního kovu; a tvorbu kontaktu připraveného roztoku s elektrodovým aktivním materiálem, který zahrnuje kyslík, čímž se vytvoří povrchová vrstva, která zahrnuje ionty multivalentního kovu ze soli multivalentního kovu. Povrchová vrstva je uspořádaná na povrchu elektrodového aktivního materiálu, který zahrnuje kyslík. Povrchově upravené, elektrodové aktivní materiály je možné připravit za použití způsobu 300, jak je uveřejněn. V dalším příkladu provedení může způsob zahrnovat získání elektrodového aktivního materiálu, přípravu roztoku, který zahrnuje sůl multivalentního kovu, tvorbu kontaktu připraveného roztoku s elektrodovým aktivním materiálem, který zahrnuje kyslík, a vytvoření povrchové vrstvy, která zahrnuje ionty multivalentního kovu ze soli multivalentního kovu, povrchové sítě, která je uspořádaná na povrchu elektrodového aktivního materiálu, který zahrnuje kyslík.
[0068] V některých příkladech provedení může elektrodovým aktivním materiálem být anoda, která zahrnuje lithiovaný oxid kovu, přičemž oxid kovu se vybere z jednoho z následujících: oxid titanu, oxid cínu, oxid niobu, oxid vanadu, oxid zirkonu, oxid india, oxid železa, oxid mědi nebo směsné oxidy kovů. V dalším příkladu provedení je elektrodovým aktivním materiálem anoda, která zahrnuje lithiovaný oxid kovu, do kterého se kov vybere ze skupiny, která zahrnuje titan, cín, niob, vanad, zirkon, indium, železo a měď.
[0069] V dalších příkladech provedení je elektrodovým aktivním materiálem katoda, která zahrnuje lithiovaný oxid kovu, přičemž oxid kovu se vybere z jednoho z následujících: oxid vanadu, oxid manganu, oxid železa, oxid kobaltu, oxid niklu, oxid hliníku, oxid křemíku nebo jejich kombinace; silicid kovového lithia; sulfid kovového
95867
-31lithia; fosfát kovového lithia; nebo směsný fosfát kovového lithia. V ještě dalších příkladech provedení je elektrodovým aktivním materiálem katoda, která zahrnuje lithiovaný oxid kovu, do kterého se oxid kovu vybere ze skupiny, která zahrnuje: oxid vanadu, oxid manganu, oxid železa, oxid kobaltu, oxid niklu, oxid hliníku, oxid křemíku nebo jejich kombinaci; silicid kovového lithia; sulfid kovového lithia; fosfát kovového lithia; směsný fosfát kovového lithia; sloučeniny s vloženým lithiem, které mají strukturu olivínu, jako například LixMXO4, kde M je přechodný kov, který se vybere z Fe, Mn, Co, Ni a jejich kombinace, X se vybere z P, V, S, Si a jejich kombinací a hodnota x je mezi přibližně 0 a 2.
[0070] Doba trvání úpravy závisí na reaktivitě mezi povrchem materiálu a solí multivalentního kovu. V některých příkladech provedení doba kontaktu mezi elektrodovými aktivními materiály a solí multivalentního kovu není delší než přibližně 72 hodin nebo přesněji není delší než přibližně 24 hodin, není delší než 2 hodiny nebo dokonce není delší než přibližně 30 minut.
[0071] Bez ohledu na stádium úpravy povrchu je možné kombinování elektrodových aktivních materiálů s kapalinou provést během krátké doby po vysušení struktur, např. vystavením struktur výše zmíněné teplotě 200 °C za podtlaku, aby se redukovala absorbovaná vlhkost. V některých příkladech provedení může výše zmíněná doba trvání (tj. mezi vysušením a úpravou povrchu) být menší než přibližně 24 hodin, menší než přibližně 4 hodiny nebo dokonce menší než přibližně 2 hodiny, aby se zabránilo adsorpci vlhkosti po vysušení a v některých příkladech provedení tvorbě karbonátů lithia na povrchu elektrodových aktivních materiálů. Navíc nebo místo této omezené doby trvání je možné kontaktu se vzduchem nebo přesněji s vlhkostí ve vzduchu zabránit použitím suchých plynů, obalových materiálů se zábranou proti vlhkosti a dalších takových technik.
[0072] Dodatečně je možné použít další druhy opracování ve spojení s kombinací elektrodových aktivních materiálů s kapalinou tak, aby se usnadnila reakce nebo aby se zajistila dodatečná reakce/transformace. Takové opracování je možné provádět ve stejnou dobu jako reakci reaktivního roztoku se suspenzí elektrodového aktivního
95867
-32- ·..· :
materiálu nebo před ní nebo po ní. Příklady provedení takového dalšího opracování mohou zahrnovat vysokoteplotní úpravy, ozáření pomocí RTG nebo dalších forem elektromagnetického záření, promíchání pomocí ultrazvuku, další formy mechanické stimulace a tak dále. Například, když se elektrodové aktivní materiály upravují ve stavu prášku, struktury mohou podstupovat mechanické rozrušení, aby se usnadnila úprava povrchu a/nebo aby se dosáhlo důkladnější úpravy. Jako specifické příklady provedení je možné uvést míchání, třepání, mletí v kulovém mlýně, foukání nebo jiný způsob disperse struktur. Další způsoby úpravy mohou zahrnovat ozařování pomocí RTG nebo ozařování pomocí ultrafialového (UV) záření.
[0073] Jak je zmíněno výše, způsob je možné rovněž aplikovat, aby se modifikoval povrch různých druhů aktivních materiálů pozitivní elektrody. Třídy aktivních materiálů pozitivní elektrody zahrnují LiMO2, L1MPO4, LiM2O4, silicid kovového lithia, jako například LiMgxSiy, MSX (sulfid kovu), MXOV (oxid kovu), kde M je kov, jako například V, Mn, Fe, Co, Ni, Al, Si nebo jejich kombinace. Příklady provedení oxidů kovového lithia zahrnují LiCoO2, LiMn2O4, lithium nikl oxidy, jako například LiNiO2, LiNixCoi-xO2, LiNixCoyMn(i.x.y)O2, LiNixCoyAI(i-Xy)O2, zatímco 0<x<l, 0<y<l, fosfáty kovového lithia a směsné fosfáty kovového lithia, jako například LiFeP04, LiMnPO4, LÍCOPO4, LiFexMni-xPO4, LiNixMni.xO4. Například přidáním solí multivalentních kovů je možné redukovat rozpouštění síry v sulfidu kovu v aktivních materiálech pozitivní elektrody. Přidáním solí multivalentních kovů je možné zdokonalit coulombickou účinnost procesu nabíjení/vybíjení V některých příkladech provedení se způsob rovněž může aplikovat, aby se snížilo množství zbytkové vlhkosti v materiálech, elektrodách nebo článcích předtím, než se naplní elektrolytem.
[0074] Specifické skupiny elektrodových aktivních materiálů zahrnují skupinu materiálů, které zahrnují titan, a skupinu materiálů, které zahrnují nikl. Obě skupiny těchto materiálů jsou podle předpokladu odpovědné za významný vývoj plynu, pokud se tyto materiály neupraví v souladu svýše zmíněnými technikami. Specifické příklady provedení materiálů, které zahrnují titan, zahrnují LTO a jeho obměny.
95867
-33[0075] V jednom příkladu provedení se zajistí elektrodový aktivní materiál pro použití v lithium-iontové baterii zahrnující elektrodový aktivní materiál pro interkalaci a deinterkalaci iontů lithia. Elektrodový aktivní materiál může zahrnovat kyslík a sůl multivalentního kovu. Elektrodovým aktivním materiálem může například být oxid kovového lithia. V dalším příkladu provedení může elektrodovým aktivním materiálem být aktivní materiál negativní elektrody, například lithium titanát. lont multivalentního kovu ve vrstvě iontů multivalentního kovu může být jedním z následujících iontů multivalentních kovů: Ba, Ca, Ce, Cs, Co, Cu, La, Mg, Mn, Ni, Nb, Ag, Ti, Al, An, Ur, Pb, Fe, Hg a Gd. lont multivalentního kovu je možné zajistit z jedné z následujících solí multivalentních kovů: bis(trifluormethansulfonyl)imid manganu (MnfNfSChCFshh), bis(trifluormethansulfonyl)imid hořčíku (Mg(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid vápníku (CafNfSChCFshh), bis(trifluormethansulfonyl)imid kobaltu (CofNfSChCFshh), bis(trifluormethansulfonyl)imid niklu (Ni(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid mědi (CufNfSChCFshh), bis(trifluormethansulfonyl)imid zinku (Zn(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid cesia (CsíNfSChCFshh), bis(trifluormethansulfonyl)imid barya (Ba(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid lanthanu (La(N(SO2CF3)2)2) a bis(trifluormethansulfonyl)imid ceru (Ce(N(SO2CF3)2)2).
Koncentrace soli multivalentního kovu může být 0,2 hmotnostního % až 20 hmotnostních % vzhledem k hmotnosti elektrodového aktivního materiálu. Vrstva iontů multivalentního kovu může být přímou konformní vrstvou na elektrodovém aktivním materiálu, například jak je diskutováno vzhledem kOBR. 2A, 2B a 2C. Dále ještě může přímou konformní vrstvou být iontově vodivá vrstva.
[0076] lont multivalentního kovu je možné vybrat tak, aby jeho elektrochemický potenciál byl vyšší než potenciál elektrodového aktivního materiálu v porovnání s lithiem. Vrstvu iontů multivalentního kovu je možné kovalentně navázat na elektrodový aktivní materiál, přičemž kovalentně vázaný iont multivalentního kovu vytvoří vazbu iont kovu divalentní aniont.
95867
-34Příkladv provedení elektrochemických článků
[0077] Krátký popis článku je poskytnutý pro lepší porozumění některých znaků elektrolytu, stejně jako součástí, které přichází do kontaktu s elektrolytem a vystavují elektrolyt určitým potenciálům. OBR. 4 ukazuje schematický příčný řez válcovitým vinutým článkem 400 v souladu s některými příklady provedení. Pozitivní elektroda 406, negativní elektroda 404 a izolátorové proužky 408 je možné navinout do konstrukce typu jelly roll, která se vloží do válcovitého krytu 402. Konstrukce typu jelly roll je šroubovicovitě vinutá sestava pozitivní elektrody 406, negativní elektrody 404 a dvou izolátorových proužků 408. Konstrukce typu jelly roll se zformuje do tvaru krytu 402 a může být válcovitá pro válcovité články a plochá a oválná pro prismatické články. Další druhy uspořádání elektrod zahrnují stohované elektrody, které je možné vložit do pevného krytu nebo pružného krytu.
[0078] Elektrolyt (není ukázaný) se dodává do krytu 402 před utěsněním článku 400. Elektrolyt se nasaje do pozitivní elektrody 406, do negativní elektrody 404 a do izolátorového proužku 408, což jsou všechno porézní součásti. Elektrolyt zajišťuje iontovou vodivost mezi pozitivní elektrodou 406 a negativní elektrodou 404. Elektrolyt je jako takový vystavený působení provozních potenciálů obou elektrod a přichází do kontaktu v podstatě se všemi vnitřními součástmi článku 400. Elektrolyt by měl být při těchto provozních potenciálech stabilní a neměl by působit poškození vnitřních součástí.
[0079] Kryt 402 může být pevný (obzvláště pro lithium-iontové články). Další druhy článků je možné balit do pružného krytu foliového druhu (z polymerního laminátu). Například váčkové články se typicky balí do pružného krytu. Pro kryt 402 je možné vybrat různé druhy materiálů. Výběr těchto materiálů závisí částečně na elektrochemickém potenciálu, kterému je kryt 402 vystavený. Přesněji výběr závisí na tom, jaká elektroda, pokud nějaká, je připojená ke krytu 402 a jaké jsou provozní potenciály této elektrody.
95867
-35- ·..· :
[0080] Pokud je kryt 402 připojený k pozitivní elektrodě 406 lithium-iontové baterie, potom je možné kryt 402 vyrobit z titanu 6-4, další slitin titanu, z hliníku, slitin hliníku a z nerezové oceli řady 300. Na druhou stranu, pokud je kryt 402 připojený k negativní elektrodě 404 lithium-iontové baterie, potom je možné kryt 402 vyrobit z titanu, slitin titanu, z mědi, niklu, olova a z nerezových ocelí. V některých příkladech provedení je kryt 402 neutrální a je možné ho připojit k pomocné elektrodě, která je vyrobená například z kovového lithia. Elektrické propojení mezi krytem 402 a elektrodou je možné vytvořit přímým kontaktem mezi krytem 402 a touto elektrodou (např. na vnějším vinutí konstrukce typu jelly roll), pomocí jazýčku připojeného k elektrodě a krytu 402 a dalšími technikami. Kryt 402 může mít integrovanou spodní část, jak je ukázáno na OBR. 4. Alternativně je možné spodní část připevnit ke krytu svařením, spájením, krimpováním a dalšími technikami. Spodní část a kryt mohou mít stejnou nebo různou polaritu (např. když je kryt neutrální).
[0081] Horní část krytu 402, který se používá pro vkládání konstrukce typu jelly roll, je možné zakrýt pomocí sestavy hlavice, která zahrnuje švarnou desku 412, průtržnou membránu 414, PTK podložku 416, misku 418 hlavice a izolační těsnění 419. Švarná deska 412, průtržná membrána 414, PTK podložka 416 a miska 418 hlavice jsou všechny vyrobené z vodivého materiálu a používají se pro vedení elektřiny mezi elektrodou (negativní elektroda 404 na OBR. 4) a můstkem pro spojování článků. Izolační těsnění 419 se používá pro podporu vodivých součástí hlavice a pro izolaci těchto součástí od krytu 402. Švarnou desku 412 je možné připojit k elektrodě pomocí jazýčku 409. Jeden konec jazýčku 409 je možné svařit s elektrodou (např. ultrazvukovým nebo odporovým svářením), mezitím co další konec jazýčku je možné svařit se švarnou deskou 412. Středy švarné desky 412 a průtržné membrány 414 jsou v kontaktu v důsledku konvexního tvaru průtržné membrány 414. Pokud se vnitřní tlak článku 400 zvyšuje (např. v důsledku rozkladu elektrolytu a dalších procesů, které uvolňují plyny), průtržná membrána 414 může změnit svůj tvar a ztratit kontakt se švarnou deskou 412, přičemž tím se přeruší elektrické propojení mezi elektrodou a můstkem pro spojování článků.
95867
-36• · · • ·
[0082] PTK podložka 416 je uspořádaná mezi hranami průtržné membrány 414 a hranami misky 418 hlavice, přičemž tím v podstatě propojuje tyto dvě součásti. Při normálních provozních teplotách je odpor PTK podložky 416 nízký. Avšak její odpor se podstatně zvyšuje, když se PTK podložka 416 zahřeje v důsledku např. tepla, které se uvolňuje uvnitř článku 400. PTK podložka 416 je v podstatě tepelný vypínač, který dokáže elektricky odpojit průtržnou membránu 414 od misky 418 hlavice a v důsledku toho odpojit elektrodu od můstku pro spojování článků, když teplota PTK podložky 416 překročí určitou mezní teplotu. V některých příkladech provedení může článek nebo bateriová sada využívat bezpečnostní zařízení s negativním teplotním koeficientem (NTK) místo PTK zařízení nebo jako dodatek k němu.
[0083] Rovněž jsou zde zajištěné bateriové sady, přičemž každá zahrnuje jeden nebo více elektrochemických článků konstruovaných pomocí opracovaných elektrodových aktivních materiálů. Když bateriová sada zahrnuje větší počet článků, tyto články je možné konfigurovat do série, paralelně nebo v různých kombinacích těchto dvou schémat propojení. Kromě článků a spojek (elektrických vedení) mohou bateriové sady navíc zahrnovat systémy pro kontrolu nabíjení/vybíjení, teplotní senzory, systémy pro vyrovnávání proudu a další podobné součásti. Například je možné použít bateriové regulátory pro udržování napěťových maxim každého jednotlivého článku pod jeho maximální hodnotou tak, aby se umožnilo úplné nabití slabších baterií, přičemž tím se celá sada uvede zpět do rovnováhy. Aktivní vyrovnávání je možné rovněž provádět pomocí bateriových vyrovnávacích zařízení, která pro zdokonalení rovnováhy dokáží přenášet energii ze silnějších baterií do slabších v reálném čase.
[0084] V jednom příkladu provedení je možné zajistit baterii s bezvodým elektrolytem, která zahrnuje katodu, anodu, roztok elektrolytu a izolátor, který je umístěný mezi anodou a katodou. Katoda může zahrnovat aktivní materiál pozitivní elektrody, který je v kontaktu s katodovým sběračem proudu pro interkalaci a deinterkalaci iontů lithia. Anoda může zahrnovat aktivní materiál negativní elektrody, který je v kontaktu s anodovým sběračem proudu pro interkalaci a deinterkalaci iontů lithia. Dále ještě může aktivní materiál pozitivní elektrody, aktivní materiál negativní
95867
-37elektrody nebo oba materiály zahrnovat kyslík. Roztok elektrolytu může zahrnovat nejméně jednu sůl a nejméně jedno rozpouštědlo. Roztok elektrolytu je v iontově vodivém kontaktu s anodou a katodou. Baterie s bezvodým elektrolytem dále zahrnuje vrstvu iontů multivalentního kovu na aktivním materiálu pozitivní elektrody nebo na aktivním materiálu negativní elektrody, nejméně na jednom z nich, přičemž vrstva iontů multivalentního kovu je iontově vodivá vrstva. Multivalentní kov ve vrstvě zahrnuje iont multivalentního kovu, který vytváří kovalentní vazbu s kyslíkem v aktivním materiálu pozitivní elektrody nebo v aktivním materiálu negativní elektrody, nejméně v jednom z nich, lont multivalentního kovu je zajištěný ze soli multivalentního kovu, přičemž výše zmíněný iont multivalentního kovu tvoří přímou konformní vrstvu. Aktivním materiálem negativní elektrody může být například lithium titanát. Kovalentně vázaný iont multivalentního kovu může tvořit vazbu iont kovu - divalentní aniont.
Elektrodové aktivní materiály a elektrolyty
[0085] V určitých příkladech provedení pozitivní elektroda zahrnuje jeden nebo více elektrodových aktivních materiálů a substrát, který sbírá proud. Pozitivní elektroda může mít horní nabíjecí napětí okolo 3,5-4,5 voltu v porovnání s Li/Li+ referenční elektrodou. Horní nabíjecí napětí je maximální napětí, na které se pozitivní elektroda může nabít při nízké rychlosti nabíjení a s významně reverzibilní kapacitou. V některých příkladech provedení jsou rovněž vhodné články, které využívají pozitivní elektrodu s horními nabíjecími napětími přibližně 3-5,8 voltu v porovnání s Li/Li+ referenční elektrodou. V určitých příkladech provedení jsou horní nabíjecí napětí přibližně 3-4,2 voltu, přibližně 4,0-5,8 voltu nebo přibližně 4,5-5,8 voltu. V určitých příkladech provedení má pozitivní elektroda horní nabíjecí napětí okolo 5 voltů. Článek může například mít horní nabíjecí napětí okolo 4,9, 5,0, 5,1, 5,2, 5,3, 5,4, 5,5, 5,6, 5,7 nebo 5,8 voltu. Je možné použít různé druhy aktivních materiálů pozitivní elektrody. Neomezující příklady provedení elektrodových aktivních materiálů zahrnují oxidy, fosfáty a sulfáty přechodných kovů a lithiované oxidy, fosfáty a sulfáty přechodných kovů.
95867
·..· :
[0086] V některých příkladech provedení jsou elektrodovými aktivními materiály oxidy s empirickým vzorcem LixMO2, kde M je přechodný kov, který se vybere z Mn, Fe, Co, Ni, Al, Mg, Ti, V, Si nebo jejich kombinace, s vrstevnatou krystalovou strukturou. Hodnota x může být mezi přibližně 0,01 a přibližně 1, mezi přibližně 0,5 a přibližně 1 nebo mezi přibližně 0,9 a přibližně 1.
[0087] V dalších příkladech provedení jsou elektrodovými aktivními materiály oxidy se vzorcem LixMlaM2bM3cO2, kde Ml, M2 a M3 jsou každý nezávisle přechodný kov vybraný ze skupiny Mn, Fe, Co, Ni, Al, Mg, Ti, V nebo Si. Dolní indexy a, b a c jsou každý nezávisle reálné číslo mezi přibližně 0 a 1 (0 < a < 1; 0<b<l; 0<c<l; 0,01 <x<l) s podmínkou, že a+b+c je okolo 1.
[0088] V určitých příkladech provedení jsou elektrodovými aktivními materiály oxidy s empirickým vzorcem LixNiaCobMncO2, přičemž dolní index x je mezi přibližně 0,01 a 1 (např. x je 1); dolní indexy a, b a c jsou každý nezávisle 0, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,9 nebo 1 s podmínkou, že a+b+c je 1. V dalších příkladech provedení dolní indexy a, b a c jsou každý nezávisle mezi přibližně 0-0,5, mezi přibližně 0,1-0,6, mezi přibližně 0,4-0,7, mezi přibližně 0,5-0,8, mezi přibližně 0,5-1 nebo mezi přibližně 0,7-1 s podmínkou, že a+b+c je okolo 1.
[0089] V ještě dalších příkladech provedení jsou elektrodovými aktivními materiály oxidy s empirickým vzorcem Lii+xAyM2.yO4, kde A a M jsou každý nezávisle přechodný kov, který se vybere z Fe, Mn, Co, Ni, Al, Mg, Ti, V, Si a jejich kombinace, s krystalovou strukturou spinelu. Hodnota x může být mezi přibližně -0,11 a 0,33 nebo mezi přibližně 0 a přibližně 0,1. Hodnota y může být mezi přibližně 0 a 0,33 nebo mezi 0 a přibližně 0,1. V jednom příkladu provedení A je Ni, x je 0 a y je 0,5 (tj. elektrodovým aktivním materiálem je LiAo.sM 1,504).
[0090] V některém z ještě dalších příkladů provedení jsou elektrodovými aktivními materiály oxidy vanadu, jako například LiV2O5, LiV60i3 nebo výše zmíněné sloučeniny
95867
-39modifikované tím, že jejich složení jsou nestechiometrická, nepravidelná, amorfní, nadměrně lithiovaná nebo podměrně lithiovaná.
[0091] Vhodné aktivní sloučeniny pozitivní elektrody je možné dále modifikovat přidáním příměsi přibližně 5 % nebo méně divalentních nebo trivalentních kationtů kovů, jako například Fe2+, Ti2+, Zn2+, Ni2+, Co2+, Cu2+, Mg2+, Cr3+, Fe3+, Al3+, Ni3+ Co3+ nebo Mn3+ a tak podobně. V dalších příkladech provedení aktivní materiály pozitivní elektrody, které jsou vhodné pro složení pozitivní elektrody, zahrnují sloučeniny s vloženým lithiem, které mají strukturu olivínu, jako například LixMXO4, kde M je přechodný kov, který se vybere z Fe, Mn, Co, Ni a jejich kombinace, X se vybere z P, V, S, Si a jejich kombinací a hodnota x je mezi přibližně 0 a 2. V určitých příkladech provedení je výše zmíněnou sloučeninou L1MXO4. V některých příkladech provedení sloučeniny s vloženým lithiem zahrnují LiMnPO4, L1VPO4, L1COPO4 a tak podobně. V dalších příkladech provedení elektrodové aktivní materiály mají struktury typu NASICON, jako například YxM2(XO4)3, kde Y je Li nebo Na nebo jejich kombinace, M je iont přechodného kovu, který se vybere z Fe, V, Nb, Ti, Co, Ni, AI nebo jejich kombinací, X se vybere z P, S, Si a jejich kombinací a hodnota x je mezi 0 a 3. Rozměry částic elektrodových materiálů mohou být mezi přibližně 1 nm a přibližně 100 pm nebo mezi přibližně 10 nm a přibližně 100 pm nebo mezi přibližně 1 pm a 100 pm.
[0092] V dalších příkladech provedení jsou elektrodovými aktivními materiály oxidy, jako například LiCoO2, spinel LiMn2O4, spinelové lithium mangan oxidy s příměsí chrómu LixCryMn2O4, vrstevnaté LiMn2O4, LiNiO2 nebo LiNixCoi xO2, kde x je mezi přibližně 0 a 1 nebo mezi přibližně 0,5 a přibližně 0,95. Elektrodovými aktivními materiály mohou rovněž být oxidy vanadu, jako například LiV2O5, LiV60i3 nebo výše zmíněné sloučeniny modifikované tím, že jejich složení jsou nestechiometrická, nepravidelná, amorfní, nadměrně lithiovaná nebo podměrně lithiovaná.
[0093] Vhodné aktivní sloučeniny pozitivní elektrody je možné dále modifikovat přidáním příměsi přibližně 5% nebo méně divalentních nebo trivalentních kovových kationtů, jako například Fe2+, Ti2+, Zn2+, Ni2+, Co2+, Cu2+, Mg2+, Cr3+, Fe3+, Al3+, Ni3+ Co3+
95867 nebo Mn3+ a tak podobně. V ještě dalších příkladech provedení aktivní materiály pozitivní elektrody, které jsou vhodné pro složení pozitivní elektrody, zahrnují sloučeniny s vloženým lithiem, které mají strukturu olivínu, jako například LiFePO4 a se strukturami typu NASICON, jako například LiFeTiMn(SO4)3. V ještě dalších příkladech provedení elektrodové aktivní materiály zahrnují LiFePO4, LiMnPO4, LÍVPO4, LiFeTi(SO4)3, LiNixMniXO2, LiNixCovMni-x-yO2 a jejich deriváty, přičemž x a y jsou každé mezi přibližně 0 a 1. V určitých příkladech provedení je x mezi přibližně 0,25 a 0,9. V jednom příkladu provedení je x 1/3 a y je 1/3. Rozměry částic aktivního materiálu pozitivní elektrody by měly být v rozmezí od přibližně 1 do 100 mikronů.
[0094] V některých příkladech provedení elektrodový aktivní materiál zahrnuje oxidy přechodných kovů, jako například LiCoCh, LiMn2O4, LÍN1O2, LiNixMni-xO2, LiNixCoyMni-x yO2, a jejich deriváty, kde x a y jsou každé mezi přibližně 0 a 1. LiNixMni-xO2 je možné připravit ohřátím stechiometrické směsi elektrolytů Mn02, LiOH a oxidu niklu na teplotu mezi přibližně 300 a 400 °C. V určitých příkladech provedení jsou elektrodovými aktivními materiály xLi2MnO3(l-x)LiMO2 nebo LiM'PO4, kde M se vybere z Ni, Co, Mn, LiNiO2 nebo LiNixCoi-xO2; M' se vybere z Fe, Ni, Mn a V; a x a y jsou každé nezávisle reálné číslo mezi přibližně 0 a 1. LiNixCoyMni.x-yO2 je možné připravit ohřátím stechiometrické směsi elektrolytů MnO2, LiOH, oxidu niklu a oxidu kobaltu na teplotu mezi přibližně 300 °C a 500 °C. Pozitivní elektroda může zahrnovat vodivá aditiva od 0% do přibližně 90%. V jednom příkladu provedení se každý z dolních indexů x a y nezávisle vybere z 0,1, 0,15, 0,2, 0,25, 0,3, 0,35, 0,4, 0,45, 0,5, 0,55, 0,6, 0,65, 0,7, 0,75, 0,8, 0,85, 0,9 nebo 0,95 a x a y může být jakékoli číslo mezi 0 a 1, které vyhovuje nábojové rovnováze sloučenin LiNixMni-xO2 a LiNixCoyMni-x.v02.
[0095] Reprezentativní pozitivní elektrody a jejich přibližná dobíječi napětí zahrnují FeS2 (3,0 V v porovnání s Li/Li+), L1COPO4 (4,8 V v porovnání s Li/Li+), LiFePO4 (3,45 V v porovnání s Li/Li+), Li2FeS2 (3,0 V v porovnání s Li/Li ), Li2FeSiO4 (2,9 V v porovnání s Li/Li+), LiMn2O4 (4,1 V v porovnání s Li/Li+)' LiMnPO4 (4,1 V v porovnání s Li/Li+)' LÍN1PO4 (5,1 V v porovnání s Li/Li+), LiV3O8 (3,7 V v porovnání s Li/LU), LiV60i3 (3,0 V v porovnání s Li/Li+), L1VOPO4 (4,15 V v porovnání s Li/Li+), L1VOPO4F (4,3 V v porovnání s Li/LU),
95867
-41Li3V2(PO4)3 (4,1 V (2 Li) nebo 4,6 V (3 Li) v porovnání s Li/Li+), MnO2 (3,4 V v porovnání s Li/Li+), MoS3 (2,5 V v porovnání s Li/Li+), síra (2,4 V v porovnání s Li/LU), TiS2(2,5 V v porovnání s Li/Li+), TiS3 (2,5 V v porovnání s Li/LU), V2O5 (3,6 V v porovnání s Li/Li+), V60i3 (3,0 V v porovnání s Li/LU) a jejich kombinace.
[0096] Pozitivní elektrodu je možné vytvořit promícháním a vytvořením směsi, která zahrnuje mezi přibližně 0,01-15 hmotnostními % (např. mezi přibližně 48 hmotnostními %) polymerních pojiv, mezi přibližně 10-50 hmotnostními % (např. mezi přibližně 15-25 hmotnostními %) roztoku elektrolytu, jak je zde popsaný, mezi přibližně 40-85 hmotnostními % (např. mezi přibližně 65-75 hmotnostními %) elektrodového aktivního materiálu pro elektrodu a mezi přibližně 1-12 hmotnostními % (např. mezi přibližně 4-8 hmotnostními %) vodivého aditiva. Rovněž je možné přidat inertní plnidlo až do okolo 12 hmotnostních %, ačkoli v určitých případech se inertní plnidlo nepoužívá. Mohou být rovněž zahrnutá další aditiva.
[0097] Negativní elektroda může zahrnovat elektrodové aktivní materiály a substrát, který sbírá proud. Negativní elektroda zahrnuje buď kov, který se vybere z Li, Si, Sn, Sb, AI a jejich kombinace, nebo směs jednoho nebo více aktivních materiálů negativní elektrody ve formě částic, pojivo (v určitých případech polymerní pojivo), popřípadě aditivum s elektronovou vodivostí a nejméně jeden organický karbonát. Příklady provedení výhodných aktivních materiálů negativní elektrody zahrnují mimo jiné kovové lithium, uhlík (grafity, druhy koksu, mesokarbony, polyaceny, uhlíkové nanotrubičky, uhlíková vlákna a tak podobně) a LTO. Elektrodové aktivní materiály negativní elektrody rovněž zahrnují uhlík s interkalovaným lithiem, nitridy kovového lithia, jako například Li2,eCoo,4N, slitiny kovového lithia, jako například LiAl, LÍ4Sn nebo sloučeniny cínu, křemíku, antimonu nebo hliníku, které jsou slitinotvorné s lithiem. Dále jsou ještě jako elektrodové aktivní materiály negativní elektrody zahrnuté oxidy kovů, jako například oxidy titanu, oxidy železa nebo oxidy cínu.
[0098] Vhodné materiály pro negativní elektrody zahrnují lithium titanát (LTO), křemík, uhlík a další podobné materiály. Specificky lithium titanát reprezentovaný
95867
-42vzorcem U4TÍ5O12 (nebo LÍ4/3TÍ5/3O4), je jedním z nejslibnějších materiálů pro negativní elektrody lithium-iontových článků a lithium-polymerních článků. Lithium titanát může mít různé poměry lithia stitanem, jako například LixTiyO4, přičemž 0,8<X<l,4 a 1,6<Y<2,2 nebo X + Y~3. Lithium titanát může být stechiometrický nebo může mít defektní spinelovou konfiguraci. V defektní spinelové konfiguraci může být různá distribuce lithia. Lithium titanát má vynikající cyklovací životnost v důsledku unikátně malé změny objemu během nabíjení a vybíjení v důsledku kubické spinelové struktury materiálu. Mřížková konstanta kubické spinelové struktury (kubická, hustota Fd-3m (227)) se pohybuje mezi 8,3595 angstromy a 8,3538 angstromy pro extrémní stavy během nabíjení a vybíjení. Tato lineární změna parametru odpovídá objemové změně přibližně 0,2 %. Lithium titanát má elektrochemický potenciál v porovnání s prvkovým lithiem přibližně 1,55 V a může se interkalovat s lithiem za tvorby interkalovaného lithium titanátu reprezentovaného vzorcem LÍ7TÍ5O12. Interkalovaný lithium titanát má teoretickou kapacitu přibližně 175 mAh/g.
[0099] Lithium titanát má rovněž plochou vybíjecí křivku. Proces nabíjení a vybíjení tohoto elektrodového aktivního materiálu podle předpokladu probíhá ve dvoufázovém systému. LÍ4TisOi2má spinelovou strukturu a, během nabíjení se transformuje na
LÍ7TÍ5O12, který má pravidelnou strukturu svým druhem V důsledku toho je elektrický potenciál během procesu elektrochemickou rovnováhou mezi LÍ4TÍ5O12 a LÍ7TÍ5O12 a odpovídající kamenné soli, nabíjení a vybíjení určený není závislý na koncentraci lithia. Toto je v kontrastu s vybíjecí křivkou většiny dalších elektrodových materiálů pro lithiové zdroje napájení, které si během procesu nabíjení a vybíjení udržují svou strukturu. Například strukturní přechod nabité fáze ve většině aktivních materiálů pozitivní elektrody, jako například LiCoCh, je předem určený. Avšak ještě je k dispozici větší tolerance vzhledem k variabilitě složení LixCoO2 mezi různými strukturami, kterých může nabývat. V důsledku toho elektrický potenciál takových materiálů závisí na koncentraci lithia v elektrodových aktivních materiálech nebo, jinými slovy, na stavu nabití nebo vybití. Tímto způsobem je vybíjecí křivka v materiálech, v kterých je elektrický potenciál závislý na koncentraci lithia v materiálu, typicky sešikmená a často je to schodovitá křivka.
95867
[0100] Dále ještě má lithium titanát nízkou vnitřní elektrickou vodivost a nízký koeficient difúze lithiového iontu, což může negativně ovlivnit jeho znaky vzhledem k vysokorychlostnímu nabíjení/vybíjení. Přidání příměsi a kombinování s dalšími, vodivějšími materiály, jako například uhlíkem, může napomoci při zdokonalení elektrochemického výkonu tohoto materiálu.
[0101] Když je aktivní materiál negativní elektrody přítomný ve formě částic, rozměry částic by měly být v rozmezí od přibližně 0,01 do 100 mikronů (např. od přibližně 1 do 100 mikronů). V některých případech aktivní materiály negativní elektrody zahrnují grafity, jako například uhlíkové mikrokuličky, přírodní grafity, uhlíkové nanotrubičky, uhlíková vlákna nebo grafitické materiály šupinkovitého druhu. Alternativně nebo dodatečně mohou aktivními materiály negativní elektrody být grafitové mikrokuličky a tvrdý uhlík, které jsou komerčně dostupné.
[0102] Negativní elektrodu je možné vytvořit smísením a vytvořením směsi, která zahrnuje mezi přibližně 2-20 hmotnostními % (např. 3-10 hmotnostními %) polymerních pojiv, mezi přibližně 10-50 hmotnostními % (např. mezi přibližně 14-28 hmotnostními %) roztoku elektrolytu, jak je zde popsaný, mezi přibližně 40-80 hmotnostními % (např. mezi přibližně 60-70 hmotnostními %) elektrodového aktivního materiálu pro elektrodu a mezi přibližně 0-5 hmotnostními % (např. mezi přibližně 1-4 hmotnostními %) vodivého aditiva. V určitých případech je možné přidat inertní plnidlo až do okolo 12 hmotnostních %, ačkoli v dalších případech se inertní plnidlo nepoužívá. Mohou být rovněž přítomná další aditiva.
[0103] Vhodná vodivá aditiva pro složení pozitivní elektrody a negativní elektrody zahrnují uhlíkové materiály, jako například koks, uhelnou čerň, uhlíkové nanotrubičky, uhlíková vlákna a přírodní grafit, kovové šupinky nebo částice mědi, nerezovou ocel, nikl nebo další relativně inertní kovy; vodivé oxidy kovů, jako například oxidy titanu nebo oxidy ruthenia; nebo elektricky vodivé polymery, jako například polyacetylen, polyfenylen a polyfenylenvinylen, polyanilin nebo polypyrrol. Aditiva mohou zahrnovat
95867
* * »
-44mimo jiné uhlíková vlákna, uhlíkové nanotrubičky a uhelné černě s povrchovou plochou menší než přibližně 100 m2/g, jako například uhelné černě Super P a Super S dostupné od společnosti MMM Carbon v Belgii.
[0104] Substrát, který sbírá proud, vhodný pro pozitivní a negativní elektrodu zahrnuje kovovou folii a uhlíkovou desku, která se vybere z následujících: grafitová deska, deska z uhlíkových vláken, uhlíková pěna a deska nebo tenká vrstva z uhlíkových nanotrubiček. Vysoké vodivosti se obecně dosahuje v tenkých vrstvách ze stoprocentního grafitu a stoprocentních uhlíkových nanotrubiček. Proto by vrstva z grafitu a nanotrubiček měla zahrnovat co možná nejméně pojiv, aditiv a nečistot, aby se realizovaly přínosy předkládaných příkladů provedení. Uhlíkové nanotrubičky mohou představovat přibližně 0,01 hmotnostního % až přibližně 99 hmotnostních %. Uhlíkové vlákno může být v mikronovém nebo submikronovém rozmezí. Uhelná čerň nebo uhlíkové nanotrubičky je možné přidávat, aby se usnadnila vodivost určitých uhlíkových vláken. V jednom příkladu provedení je negativním elektrodovým substrátem, který sbírá proud, kovová folie, jako například měděná folie. Kovová folie může mít tloušťku mezi přibližně 5 a přibližně 300 mikrometry.
[0105] Uhlíkový deskový substrát, který sbírá proud, může být ve formě vrstvy prášku na substrátu, jako například na kovovém substrátu, volně stojící desce nebo na laminátu. Jinými slovy, substrát, který sbírá proud, může být struktura z kompozitního materiálu, který má další součásti, jako například kovové folie, adhezivní vrstvy a další takové materiály, které je možné považovat za žádoucí pro danou aplikaci. Avšak v každém případě a v souladu s předkládanými příklady provedení je to uhlíková desková vrstva nebo uhlíková desková vrstva v kombinaci s aktivátorem adheze, která je přímo v kontaktu s elektrolytem a je v elektricky vodivém kontaktu s povrchem elektrody.
[0106] Vhodná pojivá zahrnují mimo jiné polymemí pojivá, obzvláště zgelované polymemí elektrolyty, včetně polyakrylonitrilu, polymethylmethakrylátu, polyvinyl chloridu, polyvinylidenfluoridu, karboxymethylcelulosy a jejich kopolymerů. Rovněž jsou zahrnuté pevné polymemí elektrolyty, jako například elektrolyty založené na
95867
-45polyetherových solích, včetně polyethylenoxídu (PEO) a jeho derivátech, polypropylenoxidu (PPO) a jeho derivátech a poly(organofosfazenech) s ethylenoxy nebo dalšími postranními skupinami. Další vhodná pojivá zahrnují fluorované ionomery zahrnující částečně nebo plně fluorované polymemí řetězce s přivěšenými skupinami, včetně lithiových solí fluorovaných sulfonátů, imidů nebo methidů. Specifické příklady provedení pojiv zahrnují polyvinylidenfluorid a jeho kopolymery s hexafluorpropylenem, tetrafluorethylenem a fluorvinylethery, jako je například perfluormethyl vinyl ether, perfluorethyl vinyl ether nebo perfluorpropyl vinyl ether; a ionomery, které zahrnují monomerní jednotky polyvinylidenfluoridu a monomerní jednotky zahrnující přivěšené skupiny, včetně lithiových solí fluorovaných karboxylátů, sulfonátů, imidů nebo methidů.
[0107] Elektrochemický článek popřípadě zahrnuje iontově vodivou vrstvu nebo izolátor. Iontově vodivá vrstva vhodná pro lithiové neboli lithium-iontové baterie předkládaných příkladů provedení je jakákoli vrstva propustná pro ionty, s výhodou ve formě tenké vrstvy, membrány nebo desky. Takovou iontově vodivou vrstvou může být iontově vodivá membrána nebo mikroporézní folie, jako například mikroporézní polypropylen, polyethylen, polytetrafluorethylen, a jejich vrstvené struktury. Vhodné iontově vodivé vrstvy rovněž zahrnují bobtnavé polymery, jako například polyvinylidenfluorid, a jejich kopolymery. Další vhodné iontově vodivé vrstvy zahrnují zgelované polymemí elektrolyty, jako například polymethylmethakrylát a polyvinyl chlorid. Vhodné jsou rovněž polyethery, jako například polyethylenoxid a polypropylenoxid. Jako izolátory jsou v některých případech výhodnější mikroporézní polyolefinové izolátory nebo izolátory, které zahrnují kopolymery vinylidenfluoridu s hexafluorpropylenem, perfluormethyl vinyl etherem, perfluorethyl vinyl etherem nebo perfluorpropyl vinyl etherem, včetně jejich kombinace nebo fluorovaných ionomerů.
[0108] Elektrolyt může zahrnovat různé karbonáty, jako například cyklické karbonáty a lineární karbonáty. Některé příklady provedení cyklických karbonátů zahrnují ethylen karbonát (EC), propylen karbonát (PC), butylen karbonát (BC), vinylen karbonát (VC), dimethylvinylen karbonát (DMVC), vinylethylen karbonát (VEC) a fluorethylen karbonát (FEC). Cyklické karbonátové sloučeniny mohou zahrnovat nejméně dvě sloučeniny, které
95867
-46se vyberou z následujících: ethylen karbonát, propylen karbonát, vinylen karbonát, vinylethylen karbonát a fluorethylen karbonát. Některé příklady provedení lineárních karbonátových sloučeniny zahrnují lineární karbonáty, které mají alkyl skupinu, jako například dimethyl karbonát (DMC), methyl ethyl karbonát (MEC), diethyl karbonát (DEC), methyl propyl karbonát (MPC), dipropyl karbonát (DPC), methyl butyl karbonát (MBC) a dibutyl karbonát (DBC). Alkylová skupina může mít přímou nebo rozvětvenou řetězcovou strukturu.
[0109] Příklady provedení dalších bezvodých rozpouštědel zahrnují laktony, jako například gama-butyrolakton (GBL), gama-valerolakton a alfa-angelikalakton; ethery, jako například tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxan, 1,2-dimethoxyethan, 1,2-diethoxyethan a 1,2-dibutoxyethan; nitrily, jako například acetonitril a adiponitril; lineární estery, jako například methyl propionát, methyl pivalát, butyl pivalát, hexyl pivalát, oktyl pivalát, dimethyl oxalát, ethyl methyl oxalát a diethyl oxalát; amidy, jako například dimethylformamid; a sloučeniny, které mají S=O vazbu, jako například glykol sulfit, propylen sulfit, glykol sulfát, propylen sulfát, divinyl sulfon, 1,3-propan sulton, 1,4butan sulton a 1,4-butandiol dimethan sulfonát.
[0110] Příklady provedení kombinací bezvodých rozpouštědel zahrnují kombinaci cyklického karbonátu a lineárního karbonátu; kombinaci cyklického karbonátu a laktonu; kombinaci cyklického karbonátu, laktonu a lineárního esteru; kombinaci cyklického karbonátu, lineárního karbonátu a laktonu; kombinaci cyklického karbonátu, lineárního karbonátu a etheru; a kombinaci cyklického karbonátu, lineárního karbonátu a lineárního esteru. Upřednostňované jsou kombinace cyklického karbonátu a lineárního karbonátu a kombinace cyklického karbonátu, lineárního karbonátu a lineárního esteru.
[0111] Příklady provedení elektrolytových solí, které se používají v bezvodých elektrolytických roztocích, zahrnují: LiPF6, LiBF4, LiCIO4; soli lithia, které zahrnují skupinu ve formě alkylového řetězce, jako například LiNfSChCFa)?, LiN(SO2C2Fs)2, LiC(SO2CF3)3, LiPF4(CF3)2, LiPF3(C2F5)3, LiPF3(CF3)3, LiPF3(iso-C3F7)3 a LiPF5(iso-C3F7); a soli lithia, které zahrnují skupinu ve formě cyklického alkylenu, jako například (CF2)2(SO2)2NLi a
95867
-47- :::. ·: : : ·: :..
··· «·· · · · ·· · ····· «···· (CF2)3(SO2)2NLi. Výhodnější jsou LiPF6, L1BF4 a LiN(SO2CF3)2 a nejvýhodnější je LiPF6, ačkoli tyto výhodné součásti nejsou v žádném případě omezující.
[0112] Elektrolytovou sůl je možné použít samostatně nebo v kombinaci. Příklady provedení výhodných kombinací zahrnují kombinace LiPFe s LiBF4, kombinace LiPFe s LiN(SO2CF3)2 a kombinace LiBF4 s LiN(SO2CF3)2. Nejvýhodnější je kombinace LiPF6 s LiBF4, ačkoli znovu platí, že tyto výhodné kombinace nejsou v žádném případě omezující. Neexistuje žádné specifické omezení vzhledem ke směšovacímu poměru dvou nebo více elektrolytových solí. V případě, že se LiPFe mísí s dalšími elektrolytovými solemi, koncentrace dalších elektrolytových solí je s výhodou okolo 0,01 molárního% nebo více, okolo 0,03 molárních % nebo více, okolo 0,05 molámích % nebo více na základě celkového množství elektrolytových solí. Koncentrace dalších elektrolytových solí může být okolo 45 molárních % nebo méně na základě celkového množství elektrolytových solí, okolo 20 molárních % nebo méně, okolo 10 molárních % nebo méně nebo okolo 5 molárních % nebo méně. Koncentrace elektrolytových solí v bezvodém rozpouštědle může být okolo 0,3 M nebo více, okolo 0,5 M nebo více, okolo 0,7 M nebo více nebo okolo 0,8 M nebo více. Dále ještě koncentrace elektrolytové soli je s výhodou okolo 2,5 M nebo méně, okolo 2,0 M nebo méně, okolo 1,6 M nebo méně nebo okolo 1,2 M nebo méně.
[0113] V některých příkladech provedení je možné sůl multivalentního kovu zahrnout do elektrolytu. Například se sůl multivalentního kovu může vybrat ze skupiny, která zahrnuje následující:
bis(trifluormethansulfonyl)imid manganu (Mn(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid hořčíku (Mg(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid vápníku (Ca(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid kobaltu (Co(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid niklu (Ni(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid mědi (Cu(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid zinku (Zn(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid cesia (Cs(N(SO2CF3)2)2),
95867
-48bis(trifluormethansulfonyl)imid barya (BafNfSOaCFahh), bis(trifluormethansulfonyl)imid lanthanu (La(NÍSOaCFshh) a bis(trifluormethansulfonyl)imid ceru (CetNfSChCFahh).
Experimentální výsledky
[0114] Provedly se různé experimenty, aby se určily účinky úpravy povrchu s použitím solí multivalentních kovů. Testované parametry zahrnovaly cyklovací životnost a retenci kapacity během skladování. Připravily se dvě sady elektrochemických článků: referenční sada a testovací sada. Obě sady se vyrobily s použitím negativních elektrod založených na LTO a pozitivních elektrod založených na LMO.
[0115] Pozitivní elektroda se připravila s použitím lithium mangan oxidu (LMO), Super P, grafitu KS6 a PYDF. Příslušná negativní elektroda se vyrobila za použití kašovité suspenze vytvořené z prášku LTO (dodaný od společnosti Hanwha, Soul, Jižní Korea), grafitu KS6, Super P, PVDF a N-methyl-2-pyrrolidonu. Tenké foliové vrstvy se nanesly na obě strany 16 mikrometrů tlusté hliníkové folie. Na každou stranu se naneslo 10 mg/cm2. Nanesená foliová vrstva se potom slisovala na hustotu 1,8 g/cm3.
[0116] Ze slisovaných, vrstvou pokrytých desek se vysekly elektrody s rozměry přibližně 50 mm na 80 mm. Podél jedné strany elektrody se uspořádal nepokrytý proužek folie, který se použil pro připevnění jazýčků. Elektrody se potom 16 hodin sušily za podtlaku a teploty 125 °C. Elektrody se potom uspořádaly do stohů s 20 mikrometrů tlustým polyethylenovým izolátorem (dodaným společností W-Scope, Chungcheong-Do, Korea) a neprodyšně uzavřely do váčku z laminované hliníkové folie. Každý stoh se uspořádal do samostatného čtyřhranného váčku s otevřenou jednou stranou a sušil se 48 hodin za podtlaku a při 60 °C. Články se potom naplnily elektrolytem. Články prošly formátovacím cyklováním nabíjení/vybíjení při proudu C/10 a odpojovačích napětích 1,5 V a 2,7 V a potom se opracovaly podtlakem a neprodyšně uzavřely.
95867
-49- :::. ·: : : ·: :..
··· ··· · · · ·· β ····· ·····
[0117] Články v referenční sadě se naplnily základním elektrolytem, který zahrnoval 0,2M LiN(CF3SO2)2 a 0,8M LiPF6 rozpuštěné v kombinaci propylen karbonátu a ethyl methyl karbonátu. Články v testovací sadě se naplnily modifikovaným elektrolytem, který zahrnoval O,1M Mn(N(SO2CF3)2)2 přidaný do základního elektrolytu. Tímto způsobem testovací sada zahrnovala elektrodový aktivní materiál, který zahrnoval iont multivalentního kovu, přičemž výše zmíněný iont multivalentního kovu vytvořil přímou konformní vrstvu na elektrodovém aktivním materiálu. Všechny články se vyrobily a testovaly při 60 °C. Zvýšená teplota byla vybrána jako příklad provedení v extrémních provozních podmínkách, stejně jako podmínka představující zrychlené testování.
[0118] OBR. 5 ukazuje údaje o cyklovací životnosti pro dvě sady elektrochemických článků. Test se provedl při 60 °C za použití rychlosti 1C pro nabíjení a rychlosti 1C pro vybíjení. Odpojovači napětí byly 1,5 V a 2,7 V. Křivky 502a a 502b představují referenční články, mezitím co křivky 504a a 504b představují testovací články. Po přibližně 300 cyklech měly testovací články přibližně o 10% lepší retenci kapacity než referenční články, což je významné zdokonalení.
[0119] OBR. 6 ukazuje kalendářní údaje o životnosti/ retenci kapacity pro dvě sady elektrochemických článků. Test se provedl při 60 °C a články se nejprve nabily na 100% stav nabití. Křivky 512a a 512b představují referenční články, mezitím co křivky 514a a 514b představují testovací články. Po 4 týdnech testovací články měly přibližně v průměru o 3,5 % vyšší kapacitu než referenční články, což je rovněž významné zdokonalení.
[0120] Nyní přejdeme na OBR. 7A a 7B, což je zobrazení schematického pohledu shora a popřípadě schematického bočního pohledu na prismatický elektrochemický článek 700 v souladu s určitými příklady provedení. Elektrochemický článek 700 zahrnuje krycí sestavu 702, která obklopuje a uzavírá sestavu 720 elektrod. Ukázaná krycí sestava 702 zahrnuje kryt 702a a hlavici 702b připevněnou ke krytu 702a. Krycí sestava 702 může zahrnovat další součásti, jako například spodní část krytu, různá těsnění a izolační těsnění, které nejsou specificky ukázané na OBR. 7A a 7B.
95867
-50- :::. ·: : : ·: :..
a · · ··· · · · ·· a ····· ·····
[0121] Ukázaná hlavice 702b zahrnuje průchodku 704a a 704b a ventilační zařízení 708. Jednu z těchto součástí je možné používat jako zátku plnicího otvoru. Průchodka 1904a a 1904b zahrnují příslušné vodivé prvky 706a a 706b, které zajišťují elektrické spojení s příslušnými elektrodami v sestavě 720 elektrod, jak je dále popsáno s odkazem na OBR. 7C. V určitých příkladech provedení je možné vnější součásti vodivých prvků 706a a 706b používat jako článkové svorky pro tvorbu elektrických propojení s baterií. Vodivé prvky 706a a 706b je možné izolovat od hlavice 702b. V dalších příkladech provedení mohou hlavice 702b a/nebo 702a zajišťovat jednu nebo obě elektrické dráhy k elektrodám v sestavě 720 elektrod. V některých příkladech provedení může článek mít pouze jednu průchodku nebo vůbec žádnou průchodku.
[0122] V určitých příkladech provedení (nejsou ukázané) může být průchodka a/nebo ventilační zařízení podepřené dalšími součástmi krycí sestavy 702, jako například krytem a/nebo spodní částí. Dále ještě je možné průchodku a/nebo ventilační zařízení integrovat do hlavice nebo dalších součástí krycí sestavy během výroby těchto součástí nebo během montování článku. Posledně zmíněný případ umožňuje větší flexibilitu vzhledem ke konstrukci a výrobě.
[0123] Součásti krycí sestavy 702 je možné vyrobit z elektricky izolačních materiálů, jako například různých polymerů a plastů. Tyto materiály musí být mechanicky/chemicky/elektrochemicky stabilní při specifických provozních podmínkách článku, včetně mimo jiné elektrolytů, v rozmezí provozních teplot a při nárůstů vnitřního tlaku. Některé příklady provedení takových materiálů zahrnují polyamin, polyethylen, polypropylen, polyimid, polyvinyliden fluorid, polytetrafluorethylen a polyethylen tereftalát. Je možné rovněž použít další polymery a kopolymery. V určitých příkladech provedení je možné součásti krycí sestavy 702 vyrobit z vodivých materiálů. V těchto příkladech provedení, je možné použít jednu nebo více součástí, aby se zajistilo elektrické propojení s elektrodami. Když se pro krycí sestavu 702 používá větší počet vodivých součástí, tyto vodivé součásti je možné vzhledem k sobě navzájem izolovat za použití izolačních těsnění.
95867
-51[0124] Vodivé prvky 706a a 706b je možné vyrobit z různých vodivých materiálů, jako například jakéhokoli druhu kovu nebo kovové slitiny. Tyto vodivé materiály mohou být izolované od jakéhokoli kontaktu s elektrolytem (např. vnější součásti nebo součásti, které mají ochranná pouzdra) a/nebo mohou být elektrochemicky stabilní při provozních napětích, pokud jsou vystavené působení elektrolytu. Některé příklady provedení vodivých materiálů zahrnují ocel, nikl, hliník, nikl, měď, olovo, zinek a jejich slitiny.
[0125] Když krycí sestava 702 zahrnuje větší počet součástí, jako například kryt 702a a hlavici 702b, tyto součásti je možné neprodyšně uzavřít vzhledem k sobě navzájem. Používaný proces utěsnění závisí na materiálech, které se používají pro součásti, a může zahrnovat tepelné utěsnění, aplikaci lepidla (např. epoxidového lepidla), a/nebo svaření (např. laserové svaření, ultrazvukové svaření atd.). Toto utěsnění se provádí po vložení sestavy 720 elektrod do krycí sestavy 702 a typicky před naplněním krycí sestavy 702 elektrolytem. Krycí sestavu 702 je potom možné neprodyšně uzavřít instalací ventilačního zařízení 708 nebo nějakým dalším způsobem. Avšak v určitých příkladech provedení může k utěsnění docházet předtím, než se elektrolyt zavede do krycí sestavy 702. V takových příkladech provedení by krycí sestava 702 měla zajistit mechanismus pro naplnění elektrolytem poté, co dojde k takovému utěsnění. V jednom příkladu provedení krycí sestava 702 zahrnuje plnicí otvor a zátku (nejsou ukázané).
[0126] Sestava 720 elektrod zahrnuje nejméně jednu katodu a jednu anodu. Tyto dva druhy elektrod se typicky uspořádávají tak, že ční proti sobě a podél sebe navzájem uvnitř krycí sestavy 702. Izolátor může být zajištěn mezi dvěma přilehlými elektrodami, aby se zajistila elektrická izolace, mezitím co je rovněž umožněn pohyb iontů mezi dvěma elektrodami přes póry v izolátoru. Pohyblivost iontů je zajištěná elektrolytem, který se nasává do elektrod a izolátoru.
[0127] Elektrody jsou typicky mnohem tenčí než mezery uvnitř krycí sestavy 702. Aby se tento prostor zaplnil, je možné elektrody uspořádat do stohu a/nebo do konstrukcí typu jelly roll. V konstrukci typu jelly roll jsou jedna katoda a jedna anoda navinuté okolo stejné osy (v případě válcovitých článků) nebo okolo podlouhlého tvaru (v případě
95867
-52prismatických článků). Každá elektroda má jeden nebo více jazýčků, které sbírají proud a ční z dané elektrody směrem k jednomu z vodivých prvků 706a a/nebo 706b průchodkám 704a a/nebo 704b nebo k některé další vodivé součásti nebo součástem pro přenos elektrického proudu k elektrickým svorkám článku.
[0128] Do stohovatelné konfigurace článků je možné uspořádat větší počet katod a anod ve formě paralelních střídavých vrstev. Jeden příklad provedení stohovatelné sestavy 720 elektrod je ukázaný na OBR. 7C. Ukázaná sestava 720 elektrod zahrnuje sedm katod 722a-722g a šest anod 724a-724f. Přilehlé katody a anody jsou oddělené izolátorovými deskami 726 za účelem elektrické izolace přilehlých elektrod, mezitím co je zajištěno iontové spojení mezi těmito elektrodami. Každá elektroda může zahrnovat vodivý substrát (např. kovovou folii) a jednu nebo dvě vrstvy elektrodového aktivního materiálu, například výše zmíněný povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál podepřený vodivým substrátem. Každá negativní vrstva elektrodového aktivního materiálu je spárovaná s jednou vrstvou aktivního materiálu pozitivní elektrody. V příkladu provedení, který je ukázaný na OBR. 7C, vnější katody 722a a 722g zahrnují pouze jeden aktivní materiál pozitivní elektrody, který je obrácený směrem ke středu sestavy 720 elektrod. Všechny další katody a anody mají dvě vrstvy elektrodového aktivního materiálu. Odborníkovi, který má běžné schopnosti v daném stavu techniky, je zřejmé, že je možné použít jakýkoli počet elektrod a jakékoli párování elektrod. Je možné použít vodivé jazýčky, aby se například zajistilo elektrické spojení mezi elektrodami a vodivými prvky. V určitých příkladech provedení má každá elektroda v sestavě 720 elektrod svůj vlastní jazýček. Specificky, ukázané elektrody 722a-722g mají pozitivní jazýčky 710, mezitím co ukázané anody 724a-724f mají negativní jazýčky 708.
[0129] OBR. 8A a 8B ukazují schematický pohled shora a schematický boční pohled na příklad provedení 800 vinutého elektrochemického článku, v kterém jsou dvě elektrody navinuté do konstrukce typu jelly roll v souladu s určitými příklady provedení.
95867
-53Závěr
[0130] Ačkoli výše zmíněné koncepce byly za účelem zajištění jasné srozumitelnosti popsány v určité míře podrobnosti, je zřejmé, že v rámci rozsahu připojených nároků je možné realizovat určité změny a modifikace. Je třeba poznamenat, že existuje větší počet alternativních způsobů implementace výše zmíněných procesů, systémů a zařízení. Podobně je přítomné příklady provedení třeba považovat za ilustrativní a neomezující.
[0131] Z výše zmíněného popisu budou odborníkovi v daném stavu techniky zřejmé různé modifikace předkládaného vynálezu, dodatečně ktěm zde ukázaným a popsaným. Takové modifikace jsou dle našeho úmyslu rovněž zahrnuté v rámci rozsahu připojených nároků.
[0132] Je třeba poznamenat, že všechny reagencie je možné zajistit ze zdrojů, které jsou známé v daném stavu techniky, pokud není popsáno jinak.
[0133] Výše v popisu zmíněné patenty, publikace a přihlášky jsou indikací úrovně schopností odborníků v daném stavu techniky, kterého se předkládaný vynález týká. Tyto patenty, publikace a přihlášky jsou zde zahrnuté formou odkazu ve stejné míře, jako kdyby každý jednotlivý dokument v rámci těchto patentů, publikací nebo přihlášek byl zde specificky a individuálně zahrnutý formou odkazu.
[0134] Výše zmíněný popis je ilustrací konkrétních příkladů provedení předkládaného vynálezu, avšak není míněný jako omezující vzhledem k jejich realizaci.
[0135] Výše zmíněnou diskuzi je třeba chápat jako ilustrativní a není možné ji v žádném smyslu považovat za omezující. Mezitím co předkládané vynálezy byly obzvláště ukázány a popsány s odkazy na jejich výhodné příklady provedení, odborníkům vdaném stavu techniky je zřejmé, že je možné provádět různé změny v jejich formě a detailech, aniž by došlo k odchýlení od charakteru a rozsahu předkládaných vynálezů, jak jsou definované v nárocích.
95867
[0136] Příslušné struktury, materiály, operace a ekvivalenty všech prostředků nebo kroků a funkčních prvků v níže uvedených nárocích jsou zamýšlené, aby zahrnovaly jakoukoli strukturu, materiál nebo operace pro provádění těchto funkcí v kombinaci s dalšími nárokovanými prvky, jak jsou specificky nárokované.
[0137] Posléze je zřejmé, že zde výše popsané výrobky, systémy a způsoby jsou příklady provedení tohoto předkládaného vynálezu - neomezujícími příklady provedení, pro které je možné zamýšlet řadu variant rozšíření. Předkládaný vynález podobně zahrnuje všechny nové a nezřejmé kombinace a podkombinace zde uveřejněných výrobků, systémů a způsobů, stejně jako jakéhokoli a všech jejich ekvivalentů.
Claims (21)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál pro použití v lithiumiontové baterii, který zahrnuje:elektrodový aktivní materiál, který má vnější povrch; a iontově vodivou vrstvu, která zahrnuje multivalentní kov, přičemž iontově vodivá vrstva je přímá konformní vrstva na vnějším povrchu elektrodového aktivního materiálu.
- 2. Povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál podle nároku 1, v kterém elektrodovým aktivním materiálem anoda, která zahrnuje lithiovaný oxid kovu, do kterého je kov vybraný ze skupiny, která zahrnuje titan, cín, niob, vanad, zirkon, indium, železo a měď.
- 3. Povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál podle nároku 1, v kterém elektrodovým aktivním materiálem je katoda, která zahrnuje lithiovaný oxid kovu, do kterého je oxid kovu vybraný ze skupiny, která zahrnuje oxid vanadu, oxid manganu, oxid železa, oxid kobaltu, oxid niklu, oxid hliníku, oxid křemíku nebo jejich kombinaci; silicid kovového lithia; sulfid kovového lithia; fosfát kovového lithia; směsný fosfát kovového lithia; a sloučeniny s vloženým lithiem, které mají strukturu olivínu, jako například LixMXO4, kde M je přechodný kov, který je vybraný z Fe, Mn, Co, Ni a jejich kombinace, X je vybraný z P, V, S, Si a jejich kombinací a hodnota x je mezi přibližně 0 a 2.
- 4. Povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál podle nároku 1, v kterém multivalentní kov má potenciál přepětí vodíku větší než 0,4 V.
- 5. Povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál podle nároku 1, v kterém je multivalentní kov vybraný ze skupiny, která zahrnuje: Ba, Ca, Ce, Co, Cu, La, Mg, Mn, Ni, Nb, Ag, Ti, AI, Zn, Pb, Fe, Hg, Cr, Cd, Sn, Pb, Sb a Bi.16 95867
- 6. Povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál podle nároku 5, v kterém je multivalentní kov zajištěný ze soli multivalentního kovu, která zahrnuje iont multivalentního kovu a negativní iont, přičemž negativní iont je vybraný ze skupiny, která zahrnuje: iont hexafluorfosfátu; iont tetrafluorboritanu; iont chlorečnanu; iont C(SO2CF3)3; iont PF4(CF3)2'; iont PF3(C2F5)3’; iont PF3(CF3)3; iont PF3(iso-C3F7)3'; iont PF5(iso-C3F7); imidový iont, přičemž imidový iont je vybraný z bis(fluorsulfuryl)imidového iontu, bis(trifluormethansulfonyl)imidového iontu, bis(perfluorethylsulfonyl)imidového iontu, iontů lineárních imidů, které mají obecnou strukturu N(-SO2-R)2', v které nejméně jeden zbytek R je fluorovaný alkyl, který má délku řetězce od 1 do 8, iontů cyklických imidů, které mají obecnou strukturu N(-SO2-R-)', v které zbytek R je fluorovaný alkyl, který má délku řetězce od 1 do 8; methidový iont, který má obecnou strukturu C(-SO2-R)3‘ , v které zbytek R je fluorovaný alkyl s délkou řetězce od 0 do 8; bisoxalatoboritan; a difluoroxalatoboritan.
- 7. Povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál podle nároku 6, který dále zahrnuje koncentraci soli multivalentního kovu mezi 0,2 hmotnostními % až 20 hmotnostními % vzhledem k hmotnosti elektrodového aktivního materiálu.
- 8. Povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál podle nároku 1, v kterém je multivalentní kov vybraný tak, aby elektrochemický potenciál multivalentního kovu byl vyšší než potenciál elektrodového aktivního materiálu v porovnání s lithiem.
- 9. Povrchově upravený, elektrodový aktivní materiál podle nároku 1, v kterém je multivalentní kov v nejméně částečně redukované formě na vnějším povrchu elektrodového aktivního materiálu.
- 10. Bezvodý elektrolyt, který zahrnuje: nejméně jedno bezvodé rozpouštědlo;jednu nebo více solí, které zahrnují lithium, vybraných z LiPFe, LiBF4, LiCIO4 LiAsFe, LiN(CF3SO2)2, LíN(C2F5SO2)2, LíCF3SO3, LíC(CF3SO2)3, LíPF4(CF3)2, LiPF3(C2F5)3,16 95867-57LiPF3(CF3)3, LiPF3(iso-C3F7)3, LiPF5(iso-C3F7), solí lithia, které mají cyklické alkylové skupiny a jejich kombinací; a sůl multivalentního kovu, která má koncentraci mezi přibližně 0,01 M a 0,2 M, přičemž sůl multivalentního kovu zahrnuje iont multivalentního kovu, který má valenci nejméně +2.
- 11. Bezvodý elektrolyt podle nároku 10, v kterém je sůl multivalentního kovu vybraná ze skupiny, která zahrnuje bis(trifluormethansulfonyl)imid manganu (Mn(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid hořčíku (Mg(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid vápníku (Ca(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid kobaltu (Co(N(SO2CF3)2)2), bis(trifluormethansulfonyl)imid niklu (Ni(N(SO2CF3)2h), bis(trifluormethansulfonyl)imid mědi (CufNfSChCFsLh), bis(trifluormethansulfonyl)imid zinku (ZnfNfSChCF^h), bis(trifluormethansulfonyl)imid cesia (CsfNfSChCFshh), bis(trifluormethansulfonyl)imid barya (Ba(N(SO2CF3)2h), bis(trifluormethansulfonyl)imid lanthanu (La(N(SO2CF3)2)2) a bis(trifluormethansulfonyl)imid ceru (Ce(N(SO2CF3)2h).
- 12. Bezvodý elektrolyt podle nároku 10, v kterém sůl multivalentního kovu zahrnuje iont multivalentního kovu a negativní iont, přičemž iont multivalentního kovu je vybraný ze skupiny, která zahrnuje Ba, Ca, Ce, Co, Cu, La, Mg, Mn, Ni, Nb, Ag, Ti, AI, Zn, Pb, Fe, Hg, Cr, Cd, Sn, Pb, Sb a Bi; a přičemž negativní iont je vybraný ze skupiny, která zahrnuje iont hexafluorfosfátu; iont tetrafluorboritanu; iont chlorečnanu; iont C(SO2CF3)3‘ ; iont PF4(CF3)2 ; iont PF3(C2F5)3; iont PF3(CF3)3’; iont PF3(iso-C3F7)3’; iont PF5(iso-C3F7)’; imidový iont, přičemž imidový iont je vybraný z jednoho z bis(fluorsulfuryl)imidového iontu, bis(trifluormethansulfonyl)imidového iontu, bis(perfluorethylsulfonyl)imidového iontu, iontů lineárních imidů, které mají obecnou strukturu N(-SO2-R)2, v které nejméně jeden zbytek R je fluorovaný alkyl, který má délku řetězce od 1 do 8, iontů cyklických imidů, které mají obecnou strukturu N(-SO2-R-)·, v které zbytek R je fluorovaný alkyl,16 95867-58který má délku řetězce od 1 do 8; methidový iont, který má obecnou strukturu C(-SO2-R)3’, v které zbytek R je fluorovaný alkyl s délkou řetězce od 0 do 8; bisoxalatoboritan; a difluoroxalatoboritan.
- 13. Bezvodý elektrolyt podle nároku 10, v kterém je koncentrace multivalentní soli mezi 0,05 M až 0,10 M.
- 14. Baterie s bezvodým elektrolytem, která zahrnuje:katodu, která zahrnuje aktivní materiál pozitivní elektrody v kontaktu s katodovým sběračem proudu;anodu, která zahrnuje aktivní materiál negativní elektrody v kontaktu s anodovým sběračem proudu;izolátor umístěný mezi anodou a katodou;roztok elektrolytu, který je v iontově vodivém kontaktu s anodou a katodou, přičemž elektrolyt zahrnuje nejméně jednu sůl, nejméně jedno rozpouštědlo a nejméně jednu sůl multivalentního kovu;iontově vodivou vrstvu, která zahrnuje multivalentní kov na aktivním materiálu pozitivní elektrody nebo na aktivním materiálu negativní elektrody, nejméně na jednom z nich.
- 15. Baterie s bezvodým elektrolytem podle nároku 14, v které anoda zahrnuje aktivní materiál negativní elektrody, který zahrnuje lithiovaný oxid kovu, přičemž kov je vybraný ze skupiny, která zahrnuje titan, cín, niob, vanad, zirkon, indium, železo a měd; a katoda zahrnuje aktivní materiál pozitivní elektrody, který zahrnuje lithiovaný oxid kovu, do kterého je oxid kovu vybraný ze skupiny, která zahrnuje oxid vanadu, oxid manganu, oxid železa, oxid kobaltu, oxid niklu, oxid hliníku, oxid křemíku nebo jejich kombinaci; silicid kovového lithia; sulfid kovového lithia; fosfát kovového lithia; směsný fosfát kovového lithia; sloučeniny s vloženým lithiem, které mají strukturu olivínu, jako například LixMXO4, kde M je přechodný kov, který je vybraný z Fe, Mn, Co, Ni a jejich kombinace, X je vybraný z P, V, S, Si a jejich kombinací a hodnota xje mezi přibližně 0 a 2.16 95867
- 16. Baterie s bezvodým elektrolytem podle nároku 14, v které sůl multivalentního kovu zahrnuje iont multivalentního kovu a negativní iont, přičemž iont multivalentního kovu je vybraný ze skupiny, která zahrnuje Ba, Ca, Ce, Co, Cu, La, Mg, Mn, Ni, Nb, Ag, Ti, Al, Zn, Pb, Fe, Hg, Cr, Cd, Sn, Pb, Sb a Bi; a přičemž negativní iont je vybraný ze skupiny, která zahrnuje iont hexafluorfosfátu; iont tetrafluorboritanu; iont chlorečnanu; iont C(SO2CF3)3'; iont PF4(CF3)2~; iont PF3(C2F5)3‘; iont PF3(CF3)3; iont PF3(iso-C3F7)3‘; iont PF5(iso-C3F7); imidový iont, přičemž imidový iont je vybraný z jednoho z bis(fluorsulfuryl)imidového iontu, bis(trifluormethansulfonyl) imidového iontu, bis(perfluorethylsulfonyl)imidového iontu, iontů lineárních imidů, které mají obecnou strukturu N(-SO2-R)2', v které nejméně jeden zbytek R je fluorovaný alkyl, který má délku řetězce od 1 do 8, iontů cyklických imidů, které mají obecnou strukturu N(-SO2-R-)·, v které zbytek R je fluorovaný alkyl, který má délku řetězce od 1 do 8; methidový iont, který má obecnou strukturu C(-SO2-R)3‘, v které zbytek R je fluorovaný alkyl s délkou řetězce od 0 do 8; bisoxalatoboritan; nebo difluoroxalatoboritan.
- 17. Způsob pro přípravu povrchově upraveného, elektrodového aktivního materiálu, zahrnující:získání elektrodového aktivního materiálu, který zahrnuje kyslík;přípravu roztoku, který zahrnuje sůl multivalentního kovu; a tvorbu kontaktu připraveného roztoku s elektrodovým aktivním materiálem, který zahrnuje kyslík, čímž se vytvoří povrchová vrstva, která zahrnuje ionty multivalentního kovu ze soli multivalentního kovu, povrchová síť, která je uspořádaná na povrchu elektrodového aktivního materiálu, který zahrnuje kyslík.
- 18. Způsob podle nároku 17, v kterém anoda zahrnuje aktivní materiál negativní elektrody, který zahrnuje lithiovaný oxid kovu, přičemž kov se vybere ze skupiny, která zahrnuje titan, cín, niob, vanad, zirkon, indium, železo a měď; a v kterém katoda zahrnuje aktivní materiál pozitivní elektrody, který zahrnuje lithiovaný oxid kovu, do kterého se oxid kovu vybere ze skupiny, která zahrnuje oxid vanadu, oxid manganu, oxid železa, oxid kobaltu, oxid niklu, oxid hliníku, oxid křemíku nebo jejich kombinaci; silicid kovového lithia; sulfid kovového lithia; fosfát kovového lithia; směsný16 95867-60fosfát kovového lithia; sloučeniny s vloženým lithiem, které mají strukturu olivínu, jako například LixMXO4, kde M je přechodný kov, který se vybere z Fe, Mn, Co, Ni a jejich kombinace, X se vybere z P, V, S, Si a jejich kombinací a hodnota x je mezi přibližně 0 a 2.
- 19. Způsob podle nároku 17, v kterém se iont multivalentního kovu zajistí ze solí multivalentních kovů, které zahrnují iont multivalentního kovu a negativní iont, přičemž iont multivalentního kovu se vybere ze skupiny, která zahrnuje Ba, Ca, Ce, Co, Cu, La, Mg, Mn, Ni, Nb, Ag, Ti, Al, Zn, Pb, Fe, Hg, Cr, Cd, Sn, Pb, Sb a Bi; a přičemž negativní iont se vybere ze skupiny, která zahrnuje iont hexafluorfosfátu; iont tetrafluorboritanu; iont chlorečnanu; iont CfSChCFs^'; iont PF4(CF3)2'; iont PFs^Fsh'; iont PFsfCFsh; iont PFsOsoC3F7)3·; iont PF5(iso-C3F7); bis(fluorsulfuryl)imidový iont, bis(trifluormethansulfonyl) imidový iont, bis(perfluorethylsulfonyl)imidový iont, ionty lineárních imidů, které mají obecnou strukturu N(-SO2-R)2, v které nejméně jeden zbytek R je fluorovaný alkyl, který má délku řetězce od 1 do 8, ionty cyklických imidů, které mají obecnou strukturu N(-SO2R-)·, v které zbytek R je fluorovaný alkyl, který má délku řetězce od 1 do 8; methidový iont, který má obecnou strukturu C(-SO2-R)3, v které zbytek R je fluorovaný alkyl s délkou řetězce od 0 do 8; bisoxalatoboritan; a difluoroxalatoboritan.
- 20. Způsob podle nároku 17, v kterém roztokem je roztok elektrolytu a koncentrace soli multivalentního kovu v roztoku je mezi 0,01 M a 0,2 M.
- 21. Způsob podle nároku 17, v kterém roztok, který zahrnuje sůl multivalentního kovu, je elektrolytem lithium-iontového článku, přičemž elektrolyt dále zahrnuje sůl, která zahrnuje lithium, přičemž sůl, která zahrnuje lithium, se vybere ze skupiny, která zahrnuje LiPFe, LiBF4, LiClO4, LiAsFe, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2FsSO2)2, LÍCF3SO3, LiC(CF3SO2)3, LiPF4(CF3)2, LiPF3(C2F5)3, LiPF3(CF3)3, LiPF3(iso-C3F7)3 a LiPF5(iso-C3F7).
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201461948450P | 2014-03-05 | 2014-03-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2016618A3 true CZ2016618A3 (cs) | 2016-12-07 |
Family
ID=54055885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2016-618A CZ2016618A3 (cs) | 2014-03-05 | 2015-03-05 | Soli multivalentních kovů pro lithium-iontové články, které mají elektrodové aktivní materiály, které zahrnují kyslík |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20170077503A1 (cs) |
| JP (1) | JP2017507460A (cs) |
| KR (1) | KR20160129855A (cs) |
| CN (1) | CN106063002A (cs) |
| CZ (1) | CZ2016618A3 (cs) |
| DE (1) | DE112015001110T5 (cs) |
| GB (1) | GB2538446A (cs) |
| WO (1) | WO2015134783A1 (cs) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016161367A1 (en) | 2015-04-03 | 2016-10-06 | The Regents Of The University Of California | Polymeric materials for electrochemical cells and ion separation processes |
| US12040506B2 (en) * | 2015-04-15 | 2024-07-16 | Lg Energy Solution, Ltd. | Nanoporous separators for batteries and related manufacturing methods |
| KR102555496B1 (ko) * | 2015-11-12 | 2023-07-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이를 포함하는 양극 및 리튬 이차 전지 |
| HUE072726T2 (hu) * | 2016-03-29 | 2025-12-28 | Anteo Energy Tech Pty Ltd | Vezetõképes kompozitok |
| FR3053843B1 (fr) * | 2016-07-05 | 2021-12-10 | Renault Sas | Cellule comprenant un electrolyte comprenant un sel metallique particulier |
| WO2018064365A1 (en) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | Sepion Technologies, Inc. | Electrochemical cells with ionic sequestration provided by porous separators |
| EP3551688B1 (en) | 2016-12-07 | 2023-07-26 | Sepion Technologies, Inc. | Microstructured ion-conducting composites and uses thereof |
| US10985373B2 (en) * | 2017-02-27 | 2021-04-20 | Global Graphene Group, Inc. | Lithium battery cathode and method of manufacturing |
| JP6911774B2 (ja) * | 2018-01-09 | 2021-07-28 | トヨタ自動車株式会社 | 水系電解液及び水系リチウムイオン二次電池 |
| KR102598414B1 (ko) * | 2018-02-27 | 2023-11-06 | 현대자동차주식회사 | 리드탭 조립체 및 이를 구비한 배터리셀 |
| US10763543B2 (en) | 2018-04-10 | 2020-09-01 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Rechargeable aqueous hybrid battery |
| WO2019208753A1 (ja) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | 国立研究開発法人科学技術振興機構 | 熱電変換素子 |
| US12218346B2 (en) | 2018-06-21 | 2025-02-04 | Honeycomb Battery Company | Method of extending cycle-life of a lithium metal secondary battery |
| EP3837038B1 (en) | 2018-08-17 | 2023-02-15 | The Regents Of The University Of California | Diversity-oriented polymers of intrinsic microporosity and uses thereof |
| CN111029533B (zh) * | 2019-10-31 | 2021-09-07 | 北京泰丰先行新能源科技有限公司 | 一种金属锂表面保护方法、负极及金属锂二次电池 |
| TWI713246B (zh) * | 2019-12-27 | 2020-12-11 | 國立臺灣大學 | 鋰離子電池之陽極材料及其製備方法 |
| JP7494535B2 (ja) * | 2020-04-02 | 2024-06-04 | 株式会社Ｇｓユアサ | 非水電解質蓄電素子及びその製造方法 |
| JP7617267B2 (ja) * | 2021-02-23 | 2025-01-17 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | 二次電池、電池パック、および自動車 |
| CN116711099A (zh) * | 2021-10-19 | 2023-09-05 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 负极极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置 |
| CN115101712A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-09-23 | 厦门海辰储能科技股份有限公司 | 正极极片、电解液、电池、电池包和用电装置 |
| CN119230807B (zh) * | 2023-06-30 | 2026-01-27 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 锂离子电池及其制备方法、用电装置 |
| KR20250010386A (ko) * | 2023-07-12 | 2025-01-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3384625B2 (ja) * | 1994-08-25 | 2003-03-10 | 三洋電機株式会社 | 非水電解液電池 |
| EP1597783A2 (en) * | 2003-02-19 | 2005-11-23 | Phoenix Innovations, Inc. | An improved lithium battery electrode |
| JP4270904B2 (ja) * | 2003-02-27 | 2009-06-03 | 三洋電機株式会社 | 非水系リチウム二次電池 |
| JP2005032715A (ja) * | 2003-06-16 | 2005-02-03 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | リチウムイオン二次電池及びその製造方法 |
| JP5629645B2 (ja) * | 2011-05-24 | 2014-11-26 | 日立マクセル株式会社 | 非水二次電池 |
-
2015
- 2015-03-05 GB GB1614193.9A patent/GB2538446A/en not_active Withdrawn
- 2015-03-05 WO PCT/US2015/019025 patent/WO2015134783A1/en not_active Ceased
- 2015-03-05 US US15/123,626 patent/US20170077503A1/en not_active Abandoned
- 2015-03-05 JP JP2016554875A patent/JP2017507460A/ja not_active Withdrawn
- 2015-03-05 KR KR1020167025016A patent/KR20160129855A/ko not_active Withdrawn
- 2015-03-05 DE DE112015001110.2T patent/DE112015001110T5/de not_active Withdrawn
- 2015-03-05 CZ CZ2016-618A patent/CZ2016618A3/cs unknown
- 2015-03-05 CN CN201580011853.8A patent/CN106063002A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2015134783A1 (en) | 2015-09-11 |
| KR20160129855A (ko) | 2016-11-09 |
| GB201614193D0 (en) | 2016-10-05 |
| CN106063002A (zh) | 2016-10-26 |
| US20170077503A1 (en) | 2017-03-16 |
| DE112015001110T5 (de) | 2016-12-01 |
| JP2017507460A (ja) | 2017-03-16 |
| GB2538446A (en) | 2016-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7232359B2 (ja) | 再充電可能なバッテリーセル用のｓｏ２ベースの電解質および再充電可能なバッテリーセル | |
| CZ2016618A3 (cs) | Soli multivalentních kovů pro lithium-iontové články, které mají elektrodové aktivní materiály, které zahrnují kyslík | |
| CN112448047B (zh) | 预锂化电极的方法 | |
| US11081737B2 (en) | Getter for use with electrochemical cells, devices including the getter, and method of forming same | |
| US9391310B2 (en) | Lithium/sulphur accumulator | |
| US8999009B2 (en) | Surface modification of battery materials and method for making a battery | |
| WO2013150937A1 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
| KR102755853B1 (ko) | 전기화학 소자 및 이의 제조방법 | |
| US9252421B1 (en) | Surface modification of active material structures in battery electrodes | |
| KR20180036410A (ko) | 전고체 전지 | |
| KR20160007464A (ko) | 이차전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
| CN115241456B (zh) | 具有用于控制固体电解质界面层的形成的表面结构的集流体 | |
| JP2024137911A (ja) | 複合正極活物質、それを採用した正極及びリチウム電池、並びにその製造方法 | |
| US12148880B1 (en) | Methods for improving critical current density in a sulfide-based all-solid-state lithium-ion battery | |
| CN113812018B (zh) | 用于制造锂二次电池用的负极的方法 | |
| JP2024533465A (ja) | 高電圧リチウム含有電気化学セルおよび関連方法 | |
| JP7003775B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
| KR102663587B1 (ko) | 바이폴라 리튬 이차전지 | |
| KR20190025501A (ko) | 양극 활물질의 제조방법 및 이를 이용한 양극 활물질 및 리튬 이차전지 | |
| JP2014049298A (ja) | リチウムイオン二次電池用非水電解液及びリチウムイオン二次電池 | |
| US20250273743A1 (en) | Electrode assembly, manufacturing method thereof, and lithium secondary battery including the same | |
| CN118825256B (zh) | 一种正极材料及包含其的电池、用电装置 | |
| JP7689107B2 (ja) | リチウムイオン二次電池の製造方法及びリチウムイオン二次電池 | |
| KR20150014584A (ko) | 가압부재를 포함하는 리튬 이차전지 | |
| US20240170642A1 (en) | Electrode for Lithium Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Including the Same |