DE102014225052A1 - Struktur einer komplexierten Kathode mit Li₂S - Google Patents

Struktur einer komplexierten Kathode mit Li₂S Download PDF

Info

Publication number
DE102014225052A1
DE102014225052A1 DE102014225052.8A DE102014225052A DE102014225052A1 DE 102014225052 A1 DE102014225052 A1 DE 102014225052A1 DE 102014225052 A DE102014225052 A DE 102014225052A DE 102014225052 A1 DE102014225052 A1 DE 102014225052A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
powder
particle
mixture
daughter
conductive material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102014225052.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Ho Taek Lee
Sam Ick Son
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hyundai Motor Co
Original Assignee
Hyundai Motor Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hyundai Motor Co filed Critical Hyundai Motor Co
Publication of DE102014225052A1 publication Critical patent/DE102014225052A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0483—Processes of manufacture in general by methods including the handling of a melt
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1397—Processes of manufacture of electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
    • 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
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • 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
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • 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
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
    • H01M4/5815—Sulfides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer Kathode einer Lithium-Schwefel-Sekundärbatterie umfasst das Pulverkomplexieren von Li2S als Mutterpartikel und eines leitenden Materials als Tochterpartikel. Das komplexierte Pulver und ein Bindemittel werden in einem Lösungsmittel gemischt, so dass ein Gemisch erhalten wird, zusätzliches leitendes Material wird zu dem Gemisch gegeben, und dann wird das Gemisch weiter gemischt. Das Gemisch wird in einer Kugelmühle untergebracht und dann für 0,2–24 Stunden in der Kugelmühle gemischt, so dass ein Schlamm erhalten wird. Der Schlamm wird auf einen Kollektor auf eine Dicke von 0,005–0,2 mm aufgebracht. Der aufgebrachte Schlamm wird mit heißer Luft bei einer höheren Temperatur als Umgebungstemperatur getrocknet.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kathodenstruktur, die mit Li2S-Pulver beschichtet ist. Die vorliegende Offenbarung betrifft insbesondere eine Kathodenstruktur, die mit Li2S-Pulver beschichtet ist, das mit einem leitenden Material komplexiert ist, das die Struktur eines aktiven Materials im Volumenausdehnungszustand beibehalten kann, wodurch sich die Lebensdauer einer Lithium-Schwefel-Batterie verbessern lässt, indem der durch Volumenausdehnung nach wiederholten Lade-/Entladezyklen verursachte Zusammenbruch der Kathodenstruktur verhindert wird.
  • HINTERGRUND
  • Eine Schwefelkathode ist gewöhnlich fester Schwefel in einem vollständig geladenen Zustand und Li2S in einem entladenen Zustand. Das Volumen des Li2S ist äquivalent zu 180% Volumen Schwefel. Eine Kathodenstruktur einer Lithium-Schwefel-Batterie kollabiert durch Volumenausdehnung und -kontraktion, die durch wiederholtes Laden und Entladen verursacht werden. Die herkömmliche Lithium-Schwefel-Batterie verwendet Schwefelpulver als aktives Kathodenmaterial.
  • Eine Elektrode wurde hergestellt, indem Schwefel als aktives Material, ein leitendes Material, das diesem Leitfähigkeit verleiht, und ein Bindemittel zum Aufrechterhalten der strukturellen Integrität in einem Lösungsmittel gemischt wird, so dass man einen Schlamm erhält, und der Schlamm auf einen Kollektor aufgebracht wird. Beginnt der Schwefel sich zu entladen, wird er jedoch über Lithiumpolysulfid in Li2S umgewandelt, und demzufolge dehnt sich das Volumen um 80% aus, und die Elektrodenstruktur kollabiert aufgrund dieser Ausdehnung.
  • Die US-Patentveröffentlichung Nr. 2012/0094189A1 (Scrosati et al.) offenbart eine Lithium-Schwefel-Polymerbatterie, wobei ein Elektrolyt an einer Polymermatrix befestigt ist, und eine Elektrode mit einem Li2S-Kohlenstoff-Verbundstoff hergestellt wird. Scrosati et al. ist jedoch auf Batterien beschränkt, die die Polymermatrix verwenden, und schränkt daher den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung nicht ein, was den durch Volumenausdehnung verursachten Zusammenbruch der Struktur in einer allgemeinen Lithium-Schwefel-Batterie verhindert.
  • Die US-Patentveröffentlichung Nr. 2013-0164625 offenbart eine Kathode mit einer Kern-Mantel-Struktur aus Kohlenstoff-Schwefel zur Verhinderung der Reduktion der Lade-/Entlade-Effizienz und der elektrischen Unterbrechung durch eine bleibende Grenze, die durch Li2S verursacht wird, welches während der Lade-/Entlade-Zyklen einer Lithium-Schwefel-Batterie entsteht. Die Verfahrenssteuerung ist jedoch aufgrund eines sehr empfindlichen Schwefelabscheidungsprozesses sehr schwierig. Ein Ion auf Schwefel-Basis und eine Kohlenstoffquelle wurden in einer wässrigen Lösung säurebehandelt, so dass das Ion auf Schwefel-Basis als Kern auf der Kohlenstoffoberfläche kombiniert wurde. Zudem wurde ein elektrisch leitendes Netzwerk gebildet, und zu diesem Zeitpunkt wurden der nukleierte Schwefel und der Kohlenstoff chemisch gebunden.
  • Die US-Patentveröffentlichung Nr. 2013-0224594 offenbart eine Batterie-Kathoden-Elektroden-Zusammensetzung, die Kern-Mantel-Verbundstoffe umfasst, wobei jeder der Verbundstoffe einen Kern auf Schwefel-Basis und einen multifunktionellen Mantel umfasst. Der Kern auf Schwefel-Basis soll während des Batteriebetriebs elektrochemisch mit Metallionen reagieren, so dass die Metallionen während des Entladens oder Ladens der Batterie in der Form eines entsprechenden Metallsulfids gespeichert werden und die Metallionen während des Ladens oder Entladens der Batterie aus dem entsprechenden Metallsulfid freigesetzt werden. Der multifunktionelle Mantel umgibt den Kern auf Schwefel-Basis partiell und wird aus einem Material gebildet, das (i) für die Metallionen des entsprechenden Metallsulfids wesentlich permeabel ist und (ii) für die Elektrolyt-Lösungsmittelmoleküle und Metallpolysulfide wesentlich impermeabel ist.
  • Die koreanische Patentveröffentlichung Nr. 10-2006-0130964 offenbart ein aktives Kathodenmaterial für eine Lithium-Sekundärbatterie mit einer mehrschichtigen Kern-Mantel-Struktur. In einem aktiven Kathodenmaterial für eine Lithium-Sekundärbatterie, besteht der Kernteil aus Li1+aMn2-aO4-yAy (A ist zumindest ein Element von F und S, 0,04 ≤ a ≤ 0,15, 0,02 ≤ y ≤ 0,15), und der Mantelteil besteht aus Li[Lia(Mn1-xMx)1-a]2O4-yAy (M ist zumindest ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fe, Co, Ni, Cu, Cr, V, Ti, und Zn, A ist zumindest ein Element von F oder S, 0,01 ≤ a ≤ 0,333, 0,01 ≤ x ≤ 0,6, 0,02 ≤ y ≤ 0,15).
  • Die koreanische Patentveröffentlichung Nr. 10-2010-0085941 offenbart ein Nanopartikel mit einem Kern, der aus einem ersten Material besteht, und einer Schicht, die aus einem zweiten Material besteht. Eines der ersten und zweiten Materialien ist ein Halbleitermaterial, das Ionen der Gruppe 13 und der Gruppe 15 des Periodensystems der Elemente beinhaltet, und das andere der ersten und zweiten Materialien ist ein Metalloxidmaterial, das Metallionen beinhaltet, die aus einer der Gruppen 1 bis 12, 14, und 15 des Periodensystems der Elemente ausgewählt sind.
  • Jede der vorstehend beschriebenen Techniken löst jedoch den Zusammenbruch der Kathodenstruktur gemäß Volumenausdehnung und -kontraktion während wiederholter Lade-/Entlade-Zyklen nicht grundlegend.
  • Die in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient lediglich dazu, das Verständnis des Hintergrundes der Erfindung zu steigern, und daher kann sie Information enthalten, die keinen Stand der Technik ausmacht, der einem Durchschnittsfachmann in diesem Land bereits geläufig ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung wurde versucht, die vorstehend genannten Probleme, die mit dem Stand der Technik einhergehen, zu lösen. Die vorliegende Offenbarung verbessert die Lebensdauer einer Lithium-Schwefel-Batterie.
  • Eine Schwefelkathode ist im vollständig geladenen Zustand fest, und ist im entladenen Zustand Li2S. Das Volumen von Li2S ist äquivalent zu 180% des Volumens von Schwefel. Die Kathodenstruktur der Lithium-Schwefel-Batterie kollabiert durch Volumenausdehnung und -kontraktion, die durch wiederholtes Laden und Entladen verursacht werden (siehe 3).
  • Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt eine Kathodenstruktur bereit, die mit Li2S-Pulver beschichtet ist, das mit einem leitenden Material komplexiert ist, damit die Lebensdauer einer Lithium-Schwefel-Batterie verbessert wird (siehe 4). Da diese Struktur die Struktur eines aktiven Materials im Volumenausdehnungszustand beibehält, kann die Lebensdauer der Lithium-Schwefel-Batterie verbessert werden, indem der Zusammenbruch der Kathodenstruktur verhindert wird, der durch die Volumenausdehnung nach wiederholten Lade-/Entlade-Zyklen verursacht wird.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Kathode einer Lithium-Schwefel-Sekundärbatterie das Pulverkomplexieren von Li2S als Mutterpartikel und eines leitenden Materials als Tochterpartikel. Das komplexierte Pulver und ein Bindemittel werden in einem Lösungsmittel unter Bildung eines Gemischs gemischt, zusätzliches leitendes Material wird dann zu dem Gemisch gegeben, und dann wird das Gemisch weiter gemischt. Das Gemisch wird in einer Kugelmühle untergebracht, und dann für 0,2–24 Stunden in der Kugelmühle gemischt, so dass ein Schlamm erhalten wird. Der Schlamm wird auf einem Kollektor in einer Dicke von 0,005–0,2 mm aufgebracht. Der aufgebrachte Schlamm wird mittels Heißluft bei einer Temperatur größer als Umgebungstemperatur getrocknet.
  • Das leitende Material kann ein Kohlenstoffmaterial sein.
  • Das Kohlenstoffmaterial kann eine Kohlenstoffnanoröhre (CNT), Acetylenschwarz, in der Dampfphase gezüchtete Kohlenstofffaser (VGCF), oder ein Gemisch von mindestens zwei davon sein.
  • Das Bindemittel kann Nitrilbutadienkautschuk (NBR), Styrolbutadienkautschuk (SBR), oder ein Gemisch davon sein.
  • Das Lösungsmittel kann ein aromatisches Lösungsmittel sein, ausgewählt aus Toluol, Xylol, Benzol, aliphatischem C6-C20-Lösungsmittel, oder einem Gemisch von mindestens zwei davon.
  • Der Kollektor kann Al an der Kathode und Cu an der Anode sein.
  • Die Pulverkomplexierung kann durch ein Mechanofusionsverfahren erfolgen.
  • Ein mittlerer Durchmesser des zu pulverkomplexierenden Li2S kann 10 Mal oder größer als der mittlere Durchmesser des leitenden Materials sein.
  • Eine mittlere Partikelgröße des Tochterpartikels kann 1/10 oder kleiner als eine mittlere Partikelgröße des Mutterpartikels sein.
  • Der Gehalt des zu pulverkomplexierenden Tochterpartikels (1/(a + 1)) lässt sich durch die folgenden Formeln 1 bis 3 bestimmen:
  • Formel 1
  • Wenn die Zahl des Tochterpartikels, die zur 100%igen Abdeckung einer Oberfläche des Mutterpartikels mit einem Radius x und des Tochterpartikels mit einem Radius r erforderlich ist, als X bezeichnet wird,
    Figure DE102014225052A1_0002
  • Formel 2
  • Ein Gewicht der Zahl von Kohlenstoffpulver X des komplexierten Pulvers mit einer Dichte (d) =
    Figure DE102014225052A1_0003
  • Formel 3
  • Ein Gewicht des Mutterpartikels/ein Gewicht des Tochterpartikels = a =
    Figure DE102014225052A1_0004
  • Andere Aspekte und Ausführungsformen der Erfindungen werden nachstehend erörtert.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorstehenden und anderen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun anhand ihrer bestimmten beispielhaften Ausführungsformen, die durch die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht werden, welche nachstehend lediglich der Veranschaulichung halber gegeben werden, eingehend beschrieben, und sollen somit die vorliegende Erfindung nicht einschränken.
  • Es zeigt:
  • 1 ein Schaubild, das das Mechanofusionsverfahren zeigt.
  • 2 Photographien von komplexiertem Li2S-Pulver.
  • 3 ein Schaubild, das einen Prozess des Strukturzusammenbruchs des Lithium-Schwefel-Batterie-Kathodenmaterials durch Volumenausdehnung und -kontraktion gemäß wiederholtem Laden/Entladen zeigt.
  • 4 ein Schaubild, das einen Prozess im Falle der Herstellung einer Elektrode mittels Li2S als Kathodenmaterial der vorliegenden Offenbarung, die charakteristische Lebensdauerverbesserung durch reduzierte Strukturmodifikation einer oberflächenbehandelten Kohlenstoffschicht ohne Volumenausdehnung, im Vergleich zur Anfangsstruktur zeigt.
  • 5 ein Schaubild, das visuell verschiedene Partikeldurchmesser zeigt.
  • Es sollte selbstverständlich sein, dass die beigefügten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu sind, sondern eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale sind, die die grundlegenden Prinzipien der Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Designmerkmale der vorliegenden Erfindung wie hier offenbart, einschließlich z. B. spezifischer Abmessungen, Ausrichtungen, Stellen und Formen, werden teilweise von der jeweils vorgesehenen Anwendung und Nutzungsumgebung bestimmt.
  • In den Figuren stehen die Bezugszahlen für gleiche oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung in sämtlichen verschiedenen Figuren der Zeichnung.
  • EINGEHENDE BESCHREIBUNG
  • Nachstehend werden eingehend verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht und nachstehend beschrieben sind. Die Erfindung wird zwar im Zusammenhang mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben, jedoch versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung die Erfindung nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen einschränken soll. Die Erfindung soll dagegen nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen Äquivalente und andere Ausführungsformen, die im Geist und Schutzbereich der Erfindung wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, enthalten sein können.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer Kathode einer Lithium-Schwefel-Sekundärbatterie bereit, umfassend die folgenden Schritte:
    • 1) Pulverkomplexierung von Li2S als Mutterpartikel und eines leitenden Materials als Tochterpartikel;
    • 2) Mischen des in Schritt 1) komplexierten Pulvers und eines Bindemittels in einem Lösungsmittel, so dass man ein Gemisch erhält, Zugeben von zusätzlichem leitenden Material zu dem Gemisch und dann weiteres Mischen des Gemischs;
    • 3) Unterbringen des Gemischs von Schritt 2) in einer Kugelmühle und dann Mischen für 0,2–24 Stunden, so dass man einen Schlamm erhält;
    • 4) Aufbringen des Schlammes von Schritt 3) auf einen Kollektor bis zu einer Dicke von 0,005–0,2 mm; und
    • 5) Trocknen des aufgebrachten Schlammes von Schritt 4) mit Heißluft bei einer höheren Temperatur als Umgebungstemperatur.
  • In Schritt 1) ist ein Verfahren der Pulverkomplexierung wie folgt.
  • Zerkleinertes Li2S-Pulver und das leitende Material werden in eine Komplexierungsvorrichtung vom Trockentyp gefüllt. Die Größe eines Kohlenstoffmaterials als Tochterpartikel ist 1/10 oder weniger der mittleren Partikelgröße des Li2S als das Mutterpartikel. Wenn die mittlere Partikelgröße des Tochterpartikels größer als 1/10 von der des Mutterpartikels ist, kann das Tochterpartikel das Mutterpartikel nicht effizient abdecken. Ein faseriges langes Material wird auf der Basis eines Durchmessers bestimmt. Das Gewichtsverhältnis von Li2S und dem Kohlenstoffmaterial wird unter Berücksichtigung der Dichte der Materialien und Ausmaß der Oberflächenabdeckung berechnet. Der erforderliche Mindestgehalt an Kohlenstoffmaterial wird durch die Formeln 1 bis 3 berechnet. Dies bedeutet, dass mindestens die Menge an Kohlenstoffmaterial zur Konstruktion von mindestens einer Schicht Kohlenstoffmaterial auf der Außenwand des Li2S-Partikels verwendet wird. Die Scherkraft der Komplexierungsvorrichtung vom Trockentyp wird auf 200–400 W geregelt, und die Pulverkomplexierung wird 4–20 min. durchgeführt.
  • Formel 1
  • Wenn die Zahl des Kohlenstoffpulvers, die zur 100%igen Abdeckung der Oberfläche von Li2S mit einem Radius x und des Kohlenstoffmaterials einem Radius r erforderlich ist, als X bezeichnet wird,
    Figure DE102014225052A1_0005
  • Formel 2
  • Gewicht von X des komplexierten Pulvers mit der Dichte (d) =
    Figure DE102014225052A1_0006
  • Formel 3
  • Li2S/Kohlenstoffmaterial (Gewichtsverhältnis)
    Figure DE102014225052A1_0007
  • Ist das Gewichtsverhältnis gleich a, ist der Gehalt an Kohlenstoffmaterial, welches das Tochterpartikel im gesamten Pulver ist, gleich 1/(a + 1). Dieser Wert wird berechnet, und das Resultat ist in Tabelle 4, welches das Mindestgewichtsverhältnis des Kohlenstoffs zur Konstruktion von mindestens einer Schicht Kohlenstoffmaterial auf der Außenwand von Li2S ist, und die Komplexierung wäre möglich, wenn die Mindestmengen verwendet würden. Tabelle 4
    Li2S-Größe/Kohlenstoff-Materialgröße 3 μm 5 μm 10 μm 20 μm 30 μm 40 μm
    0,01 μm 1,6% 1,0% 0,5% 0,2% 0,2% 0,1%
    0,02 μm 3,2% 1,9% 1,0% 0,5% 0,3% 0,2%
    0,03 μm 4,7% 2,8% 1,4% 0,7% 0,5% 0,4%
    0,04 μm 6,2% 3,8% 1,9% 1,0% 0,6% 0,5%
    0,05 μm 7,7% 4,7% 2,4% 1,2% 0,8% 0,6%
    0,1 μm 14,6% 9,1% 4,7% 2,4% 1,6% 1,2%
    0,15 μm 21,0% 13,3% 6,9% 3,5% 2,4% 1,8%
    0,2 μm 26,8% 17,3% 9,1% 4,7% 3,2% 2,4%
  • In Schritt 3) wird das Gemisch 0,2–24 Stunden gemischt, so dass der Schlamm erhalten wird. Ist die Zeit kürzer als dieser Bereich, reicht das Mischen nicht aus, und wenn die Zeit länger als dieser Bereich ist, können das komplexierte Pulver und das Bindemittel zerstört werden.
  • Das leitende Material kann ein Kohlenstoffmaterial sein, und das Kohlenstoffmaterial kann eine Kohlenstoffnanoröhre (CNT), Acetylenschwarz, in der Dampfphase gezüchtete Kohlenstoffaser (VGCF), oder ein Gemisch von mindestens zwei davon sein.
  • Das Bindemittel kann ein Nitrilbutadienkautschuk (NBR), ein Styrolbutadienkautschuk (SBR), oder ein Gemisch von mindestens zwei davon sein.
  • Das Lösungsmittel kann vorwiegend ein aromatisches Lösungsmittel, wie Toluol, Xylol, Benzol, aliphatisches C6-C20-Lösungsmittel, oder ein Gemisch von mindestens zwei davon sein. Dieses Lösungsmittel wird zur stabilen Aufrechterhaltung des Li2S-Partikels verwendet, ohne dass das Li2S-Partikel im Lösungsmittel gelöst wird, und das Bindemittel wird verwendet, da es in Kombination mit dem Lösungsmittel, dem Li2S, und dem leitenden Material wirksam ist.
  • Der Kollektor kann Al sein.
  • Die Pulverkomplexierung kann über ein Mechanofusionsverfahren erfolgen. Der mittlere Durchmesser des pulverkomplexierten Li2S kann 10 Mal oder mehr als der mittlere Durchmesser des leitenden Materials sein.
  • Bei der Herstellung der Schwefelkathode durch das offenbarte Verfahren bildet das Schwefelmaterial eine Mantelstruktur, die zum vollständig expandierten Li2S-Kern passt, wodurch eine Kathode bereitgestellt werden kann, deren Struktur ohne Strukturzusammenbruch stabil gehalten wird, sogar wenn Laden und Entladen wiederholt werden.
  • Als Verfahren zur Bildung einer Kern-/Mantel-Struktur wird ein Pulverkomplexierungsverfahren angewendet, und insbesondere kann das Mechanofusionsverfahren angewendet werden. Die Pulverkomplexierungstechnik bildet die Kern-/Mantel-Struktur, indem die Li2S-Oberfläche mit dem leitenden Material bedeckt wird, und wenn die Oberfläche mit dem faserförmigen Kohlenstoff behandelt wird, kann ein wirksames Leitnetzwerk gebildet werden, und im Inneren des Kerns kann ein aktives Material stabil gehalten werden.
  • Als Pulverkomplexierungstechnik zur Bildung der Kern-/Mantel-Struktur kann die Mechanofusionstechnik die Pulverform steuern, indem eine Presskraft und eine Scherkraft ausgeübt werden, und sie kann eine mechanische Legierung, Oberflächenmodifikation und ein Pulver mit einer mehrschichtigen Struktur durch Oberflächenbindung zwischen heterogenen Materialien herstellen. Wenn die mittlere Partikelgröße des Tochterpartikels 1/10 oder kleiner ist als die mittlere Größe des Mutterpartikels, kann die Mechanofusionstechnik ungeachtet der Materialdichte angewendet werden. Der Reaktionsmechanismus der Mechanofusion kann durch 1 und die folgenden Schritte erläutert werden. Schritt 1 mischt das Mutterpartikel und das Tochterpartikel. Im Allgemeinen ist die Größe des Tochterpartikels 1/10 oder kleiner als die Größe des Mutterpartikels. Schritt 2 heftet die Tochterpartikelgruppen an die Oberfläche des Mutterpartikels, und die durch Scherkraft verklumpten Tochterpartikel bedecken ungleichförmig die Oberfläche des Mutterpartikels. Schritt 3 überträgt die Tochterpartikelgruppe zwischen den Mutterpartikeln durch Austauschen der Scherkraft zwischen den Mutterpartikeln. Schritt 4 ist ein Beschichtungsschritt, bei dem die Tochterpartikelgruppen auf der Oberfläche des Mutterpartikels abgebaut werden, und die Oberfläche des Mutterpartikels gleichmäßig beschichtet wird. Bei Schritt 5 werden die Tochterpartikel im Inneren des Mutterpartikels eingefügt, da die Bindungskräfte zwischen dem Tochterpartikel und dem Mutterpartikel mit steigender Komplexierungszeit zunehmen.
  • Die auf das Pulver ausgeübte Scherkraft kann gemäß einer Partikelgrößendifferenz zwischen dem Mutterpartikel und dem Tochterpartikel, dem Volumenverhältnis des Mutterpartikels und des Tochterpartikels, der Gesamt-Pulverfüllmenge, und Rotorspalt und Rotor-U/min einer Vorrichtung bestimmt werden, und die Pulverkomplexierung erfolgt durch Steuern der Komplexierungsbehandlungsdauer. Zur Beseitigung der während der Pulverbehandlung entstehenden Reibungswärme wird das Äußere der Vorrichtung mit einem Wasserkühlmantel geschützt.
  • BEISPIELE
  • Nachstehend wird die vorliegende Offenbarung anhand der Beispiele und der beigefügten Zeichnungen eingehend beschrieben. Die folgenden Beispiele veranschaulichen das Verfahren zur Herstellung einer Schwefelkathode und sollen selbige nicht einschränken.
  • Beispiel 1 bis 5: Komplexierung von Li2S als aktives Material und Kohlenstoff
  • Ein trockenes Komplexierungsverfahren wird bei einem feuchtegesteuerten Bereich durchgeführt, da Li2S gegenüber Feuchtigkeit empfindlich ist.
  • Das Li2S und ein leitendes Material wurden einer Pulverkomplexierung unterzogen. Das Li2S-Pulver wird auf einen mittleren Partikeldurchmesser von 5 μm zerkleinert, und das selektierte leitende Material wurde in eine Komplexierungsvorrichtung vom Trockentyp bei 86:14 Gew.-% leitendes Li2S-Material gefüllt.
  • Das Verfahren erfolgte bei 300 U/min für 6 min bei einer konstant gehaltenen Pulverfüllmenge von 70% oder mehr (Schritt 1). 6 g zusätzliches leitendes Material und 20 g eines selektierten Bindemittels pro 100 g Pulver, die durch Schritt 1 komplexiert wurden, wurden miteinander gemischt. 50 g des Gemischs wurden mit 60 g eines Xylol-Lösungsmittels (Schritt 2) gemischt. Das Gemisch von Schritt 2 wurde in einer Kugelmühle untergebracht und für etwa 3 Stunden gemischt, so dass ein Schlamm erhalten wurde (Schritt 3). Der Schlamm von Schritt 3 wurde auf einen Kollektor auf eine bestimmte Dicke (beispielsweise: 20 μm) aufgebracht (Schritt 4). Der aufgebrachte Schlamm von Schritt 4 wurde mit 100°C heißer Luft getrocknet (Schritt 5).
  • Das in Schritt 1 verwendete Pulverkomplexierungsverfahren wird nachstehend eingehend beschrieben.
  • Die Pulverkomplexierung erfolgte mit der Nobilta Ausrüstung von Hosokawa Micron Corporation, einem Hersteller von Pulverausrüstung. Es wurde eine Ausrüstung mit 40 cc-Qualität zur Forschung, das Nobilta-mini, verwendet.
  • Von den Rohmaterialien besteht Li2S als Mutterpartikel aus Pulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 5 μm Pulver, und ein als leitendes Material verwendetes Kohlenstoff-Tochterpartikel wurde aus einer in der Dampfphase gezüchteten Kohlenstofffaser (VGCF), einer Kohlenstoffnanoröhre (CNT), Super C, bei dem es sich um eine Art Acetylenschwarz handelt, und Graphit gewählt.
  • Während der Komplexierung wurde die Pulverscherkraft bei 400 W gehalten, und die Verfahrenszeit betrug 6 min. Photographien des komplexierten Li2S sind in 2 (Verfahrenszeit: 3 min, 6 min, und 9 min) gezeigt.
  • Tabelle 1 zeigt die in den Beispielen verwendeten leitenden Materialien und Bindemittel. Tabelle 1
    Leitendes Material Bindemittel
    Beispiel 1 VGCF NBR
    Beispiel 2 CNT NBR
    Beispiel 3 Super C NBR
    Beispiel 4 Graphit NBR
    Beispiel 5 VGCF SBR
  • Tabelle 2 zeigt die physikalischen Eigenschaften der in den Beispielen verwendeten leitenden Materialien. Tabelle 2
    VGCF CNT Super C Graphite
    Form Faser Nadel Kreis Platte
    Größe Durchmesser: 150 Länge: 15 Durchmesser: 15 Länge: 0,5 Durchmesser: 40 Durchmesser: 3
    Kristallinität Kristallin Amorph Amorph Kristallin
    Klopfdichte (g/cc) 0,12 0,13 0,09 0,17
  • Vergleichsbeispiel 1: Herstellung der Kathode mittels Schwefelpulver
  • Zur Herstellung einer Schwefelelektrode wurden Schwefelpulver, ein leitendes Material, (in der Dampfphase gezüchtete Kohlenstofffaser; VGCF), und ein Bindemittel (PVdF) bei einem Gewichtsverhältnis von 60:20:20 zur Gesamtmenge von 50 g eingewogen, und zu 60 g eines Lösungsmittels (NMP, N-Methyl-2-pyrolidon) gegeben (Schritt 1).
  • Anschließend wurden die Schritte 3 und 4 von Beispiel 1 wiederholt.
  • Vergleichsbeispiel 2: Herstellung der Kathode mittels Li2S (ohne Komplexierungsverfahren)
  • Li2S, ein leitendes Material (in der Dampfphase gezüchtete Kohlenstofffaser (VGCF)) und ein Bindemittel (NBR) wurden bei feuchtegesteuerter Fläche hergestellt (Schritt 1). Das Li2S, das leitende Material (in der Dampfphase gezüchtete Kohlenstofffaser; VGCF) und das Bindemittel (NBR) wurden in einem Gewichtsverhältnis von 70:15:15 zu einer Gesamtmenge von 50 g eingewogen, und zu 60 g Lösungsmittel (Xylol) gegeben (Schritt 2). Das Gemisch von Schritt 2 wurde in einer Kugelmühle untergebracht und für etwa 3 Std. gemischt, so dass ein Schlamm erhalten wurde (Schritt 3). Der Schlamm von Schritt 3 wurde in einer bestimmten Dicke (zum Beispiel, 20 μm) auf einen Kollektor aufgebracht (Schritt 4). Der aufgebrachte Schlamm von Schritt 4 wurde mit 100°C heißer Luft getrocknet. (Schritt 5).
  • Die Kathode wurde wie oben beschrieben fertig gestellt.
  • Experimentelles Beispiel: Bewertung von Ladung/Entladung
  • Eine 2032 Knopfzelle wurde durch Verwendung der Schwefelkathode, die nach der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, Lithiummetallanode als Gegenelektrode, und einem Elektrolyt, wobei Lithium-bis-(trifluormethansulfonyl)imid (LiTFSi)-Salz in Tetraethylenglycoldimethyletherdioxid (TEGDME/DIOX) gelöst wurde, hergestellt, und die Entladekapazität wurde durch 100-maliges wiederholtes Laden/Entladen bewertet.
  • Im Falle der Knopfzellen mit den Elektroden der Beispiele und des Vergleichsbeispiels 2, die direkt nach der Herstellung im entladenen Zustand vorlagen, wurde die Entladekapazität nach dem Laden getestet. Im Falle der Verwendung der Elektrode von Vergleichsbeispiel 1, die direkt nach der Herstellung im geladenen Zustand vorlag, wurde die Entladekapazität sofort getestet. Tabelle 3
    Entladekapazität nach 1 Zyklus (mAh/g_s) Entladekapazität nach 100 Zyklen (mAh/g_s) Kapazitäts-Erhaltungsrate (%)
    Beispiel 1 950 708 75%
    Beispiel 2 980 690 70%
    Beispiel 3 960 710 74%
    Beispiel 4 700 400 57%
    Beispiel 5 960 695 72%
    Vergleichsbeispiel 1 1010 480 48%
    Vergleichsbeispiel 2 970 502 52%
  • Nach 100 Zyklen zeigten die Beispiele einen hohen Entladekapazitätsanstieg im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen.
  • Die anfängliche Entladekapazität war relativ niedriger als die des Vergleichsbeispiels 1, aber die Kapazitätserhaltungsrate war höher. Dies zeigt, dass die Lebensdauer der Batterie verbessert ist.
  • Beim Vergleich der Leistungen der Beispiel zeigt der Fall der Verwendung von Graphit mit großer Partikelgröße als leitendes Material schlechte anfängliche Entladekapazität und Kapazitätsbeibehaltungsrate.
  • Folglich behält eine Kathodenstruktur, bei der Li2S-Pulver mit einem leitenden Material komplexiert und bedeckt ist, die Struktur bei, die an das volumenexpandierte aktive Material angepasst ist. Folglich wird die Lebensdauer der Lithium-Schwefel-Batterie verbessert, indem der Zusammenbruch der Kathodenstruktur, der durch eine Volumenausdehnung nach wiederholten Lade-/Entlade-Zyklen verursacht wird, verhindert wird.
  • Die Lithium-Schwefel-Batterie, die die durch das Verfahren der vorliegenden Offenbarung hergestellte Kathodenstruktur verwendet, zeigt verbesserte Lebensdauer. Beim Vergleich der Kapazitätshalteraten bei 1/20 C nach dem Lebensdauertest von 100 Zyklen, zeigte die Knopfzelle gemäß der vorliegenden Offenbarung beispielsweise eine Kapazitätshalterate von etwa 70–80%, im Vergleich zu der Knopfzelle, die die herkömmliche Kathode verwendet, die eine Kapazität von etwa 50% zeigte.
  • Die Erfindung wurde anhand ihrer Ausführungsformen eingehend beschrieben. Der Fachmann erkennt jedoch, dass an diesen Ausführungsformen Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass man von den Prinzipien und vom Geist der Erfindung abweicht, deren Schutzbereich in den beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2012/0094189 A1 [0004]
    • US 2013-0164625 [0005]
    • US 2013-0224594 [0006]
    • KR 10-2006-0130964 [0007]
    • KR 10-2010-0085941 [0008]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Kathode einer Lithium-Schwefel-Sekundärbatterie, umfassend die folgenden Schritte: 1) Pulverkomplexieren von Li2S als Mutterpartikel und eines leitenden Materials als Tochterpartikel; 2) Mischen des in Schritt 1) komplexierten Pulvers und eines Bindemittels in einem Lösungsmittel, so dass man ein Gemisch erhält, Zugeben von zusätzlichem leitenden Material zu dem Gemisch und dann weiteres Mischen des Gemischs; 3) Unterbringen des Gemischs von Schritt 2) in einer Kugelmühle und dann Mischen für 0,2–24 Stunden, so dass man einen Schlamm erhält; 4) Aufbringen des Schlammes von Schritt 3) auf einen Kollektor bis zu einer Dicke von 0,005–0,2 mm; und 5) Trocknen des aufgebrachten Schlammes von Schritt 4) mit heißer Luft bei einer höheren Temperatur als Umgebungstemperatur.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das leitende Material ein Kohlenstoffmaterial ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Kohlenstoffmaterial eine Kohlenstoffnanoröhre (CNT), Acetylenschwarz, in der Dampfphase gezüchtete Kohlenstofffaser (VGCF) oder ein Gemisch von mindestens zwei davon ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bindemittel Nitrilbutadienkautschuk (NBR), Styrolbutadienkautschuk (SBR), oder ein Gemisch davon ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lösungsmittel ein aromatisches Lösungsmittel ist, das aus Toluol, Xylol, Benzol, aliphatischem C6-C20-Lösungsmittel, oder einem Gemisch von mindestens zwei davon ausgewählt ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kollektor Al ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pulverkomplexierung von Schritt 1) durch ein Mechanofusionsverfahren erfolgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein mittlerer Durchmesser von Li2S, das in Schritt 1) pulverkomplexiert werden soll, 10 Mal größer als ein Durchmesser des ersten leitenden Materials ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine mittlere Partikelgröße des Tochterpartikels 1/10 oder weniger einer mittleren Partikelgröße des Mutterpartikels ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich der Gehalt des zu pulverkomplexierenden Tochterpartikels (1/(a + 1)) durch die folgenden Formeln 1 bis 3 bestimmen lässt: Formel 1 Wenn die Zahl des Tochterpartikels, die zur 100%igen Abdeckung einer Oberfläche des Mutterpartikels mit einem Radius x und des Tochterpartikels mit einem Radius r erforderlich ist, als X bezeichnet wird
    Figure DE102014225052A1_0008
    Formel 2 ein Gewicht von X des komplexierten Pulvers von Schritt 1) mit einer Dichte (d) =
    Figure DE102014225052A1_0009
    Formel 3 ein Gewicht des Mutterpartikels/Gewicht des Tochterpartikels = a =
    Figure DE102014225052A1_0010
DE102014225052.8A 2014-05-15 2014-12-05 Struktur einer komplexierten Kathode mit Li₂S Withdrawn DE102014225052A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140058631A KR20150131652A (ko) 2014-05-15 2014-05-15 Li2S를 이용한 복합화된 양극 구조
KR10-2014-0058631 2014-05-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014225052A1 true DE102014225052A1 (de) 2015-11-19

Family

ID=54361757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014225052.8A Withdrawn DE102014225052A1 (de) 2014-05-15 2014-12-05 Struktur einer komplexierten Kathode mit Li₂S

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150333317A1 (de)
JP (1) JP2015220225A (de)
KR (1) KR20150131652A (de)
CN (1) CN105098141A (de)
DE (1) DE102014225052A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ306995B6 (cs) * 2017-01-16 2017-11-01 Contipro A.S. Způsob výroby kompozitního materiálu pro aktivní katody Li-S baterií

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102268081B1 (ko) 2017-04-28 2021-06-23 주식회사 엘지에너지솔루션 양극, 이를 포함하는 이차 전지, 및 상기 양극의 제조 방법
WO2018199702A1 (ko) 2017-04-28 2018-11-01 주식회사 엘지화학 양극, 이를 포함하는 이차 전지, 및 상기 양극의 제조 방법
FR3071361B1 (fr) * 2017-09-15 2019-09-13 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de fabrication d'une electrode pour accumulateur lithium-soufre utilisant du li2s comme materiau actif
CN110838577A (zh) * 2018-08-17 2020-02-25 中国科学院物理研究所 用于固态电池的硫基正极活性材料及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060130964A (ko) 2005-06-14 2006-12-20 에스케이 주식회사 코아·쉘 다층구조를 갖는 리튬이차전지용 양극 활물질과이를 사용한 리튬이차전지 및 그 제조 방법
KR20100085941A (ko) 2007-09-28 2010-07-29 나노코 테크놀로지스 리미티드 코어 쉘 나노입자들 및 이들의 준비 방법
US20120094189A1 (en) 2009-04-08 2012-04-19 IUCF-HYU (Industry-University Cooperation Foundation Hanyang Univeristy) Lithium-sulfur battery
US20130164625A1 (en) 2011-12-22 2013-06-27 Arumugam Manthiram Sulfur-carbon composite cathodes for rechargeable lithium-sulfur batteries and methods of making the same
US20130224594A1 (en) 2012-02-28 2013-08-29 Sila Nanotechnologies Inc. Core-Shell Composites for Sulfur-Based Cathodes in Metal-Ion Batteries

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6329789B1 (en) * 1999-12-21 2001-12-11 Moltech Corporation Methods of charging lithium-sulfur batteries
JP4693371B2 (ja) * 2004-07-16 2011-06-01 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
JP5640324B2 (ja) * 2009-04-23 2014-12-17 株式会社豊田中央研究所 リチウム硫黄電池
WO2013068523A2 (de) * 2011-11-09 2013-05-16 Chemetall Gmbh Li2s@c beschichtetes lithiummetallproduktes, verfahren zu dessen herstellung und verwendung
US20130164615A1 (en) * 2011-12-22 2013-06-27 Arumugam Manthiram Conductive polymer-coated, shaped sulfur-nanocomposite cathodes for rechargeable lithium-sulfur batteries and methods of making the same
JP6182901B2 (ja) * 2012-03-09 2017-08-23 東レ株式会社 カーボン硫黄複合体の製造方法
JP6004274B2 (ja) * 2012-03-19 2016-10-05 国立大学法人横浜国立大学 アルカリ金属−硫黄系二次電池
US8597838B2 (en) * 2012-05-03 2013-12-03 Ut-Battelle, Llc Lithium sulfide compositions for battery electrolyte and battery electrode coatings
TWI441947B (zh) * 2012-07-20 2014-06-21 Academia Sinica 電化學石墨烯及包含其之電極複合材料與鋰電池
JP6065450B2 (ja) * 2012-08-09 2017-01-25 国立大学法人山口大学 硫黄複合体を含む正極及び二次電池
WO2014027272A2 (de) * 2012-08-14 2014-02-20 Basf Se Kompositmaterialien für lithium-schwefel batterien
WO2014074150A1 (en) * 2012-11-07 2014-05-15 The Regents Of The University Of California Core-shell structured nanoparticles for lithium-sulfur cells
EP2929583A4 (de) * 2012-12-05 2015-12-23 Chinese Acad Inst Chemistry Schwefel-kohlenstoff-verbundstoffmaterial, dessen anwendung in lithium-schwefel-batterie und verfahren zur herstellung des besagten verbundstoffmaterials
KR20140077248A (ko) * 2012-12-12 2014-06-24 한국전자통신연구원 금속 잉크용 코어-쉘 나노입자의 형성 방법
US9590252B2 (en) * 2014-02-14 2017-03-07 Nissan North America, Inc. Lithium sulfur battery having cathode with nucleation agents
US10147966B2 (en) * 2014-02-20 2018-12-04 Sila Nanotechnologies, Inc. Metal sulfide composite materials for batteries
DE102014206829A1 (de) * 2014-04-09 2015-10-15 Robert Bosch Gmbh Galvanisches Element

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060130964A (ko) 2005-06-14 2006-12-20 에스케이 주식회사 코아·쉘 다층구조를 갖는 리튬이차전지용 양극 활물질과이를 사용한 리튬이차전지 및 그 제조 방법
KR20100085941A (ko) 2007-09-28 2010-07-29 나노코 테크놀로지스 리미티드 코어 쉘 나노입자들 및 이들의 준비 방법
US20120094189A1 (en) 2009-04-08 2012-04-19 IUCF-HYU (Industry-University Cooperation Foundation Hanyang Univeristy) Lithium-sulfur battery
US20130164625A1 (en) 2011-12-22 2013-06-27 Arumugam Manthiram Sulfur-carbon composite cathodes for rechargeable lithium-sulfur batteries and methods of making the same
US20130224594A1 (en) 2012-02-28 2013-08-29 Sila Nanotechnologies Inc. Core-Shell Composites for Sulfur-Based Cathodes in Metal-Ion Batteries

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ306995B6 (cs) * 2017-01-16 2017-11-01 Contipro A.S. Způsob výroby kompozitního materiálu pro aktivní katody Li-S baterií

Also Published As

Publication number Publication date
CN105098141A (zh) 2015-11-25
KR20150131652A (ko) 2015-11-25
US20150333317A1 (en) 2015-11-19
JP2015220225A (ja) 2015-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602004012658T2 (de) Anodezusammensetzung für eine Litihumbatterie, und Anode und diese enthaltende Lithiumbatterie
DE112012006684B4 (de) Kompositkathodenmatrialien mit gesteuertem irreversiblem Kapazitätsverlust für Lithiumionenbatterien
DE102015222553B4 (de) Kathode für eine Festkörper-Lithium-Batterie und Akkumulator, bei welchem diese eingesetzt wird
DE102015110661A1 (de) Verbundaktivmaterial und Verfahren für dessen Herstellung
DE112014000685T5 (de) Elektrodenmaterialien mit einer synthetischen Festelektrolyt-Grenzfläche
DE102016200528A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Verbundes aus einem aktiven Material für eine positive Elektrode und einem festen Elektrolyten für einen Lithium-Schwefel-Festkörperakkumulator
DE112012003230T5 (de) Mesoporöser Silizium-Verbundwerkstoff als Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterie sowie ein Verfahren für die Herstellung dieses Verbundwerkstoffs
DE102019107269A1 (de) Bindemittellösung für Festkörperbatterien, Elektrodenschlämme, welche die Bindemittellösung aufweist, und Verfahren des Herstellens einer Festkörperbatterie unter Verwendung der Elektrodenschlämme
WO2009012899A1 (de) Elektroden und lithium-ionen-zellen mit neuartigem elektrodenbinder
DE102017128713A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolyten und einer Festkörperbatterie, welche diesen aufweist
DE102016115875A1 (de) Anodenaktivmaterialteilchen und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102013016560A1 (de) Wiederaufladbare elektrochemische Batteriezelle
DE102014225052A1 (de) Struktur einer komplexierten Kathode mit Li₂S
DE112014006437T5 (de) Kathodenaktivmaterial, Lithiumsekundärbatterie mit demselben und Verfahren zur Zubereitung desselben
EP3063811B1 (de) Kohlenstoffbeschichtetes lithiumsulfid
WO2015022101A1 (de) Elektrochemisches aktivmaterial und seine herstellung
WO2013045327A1 (de) Strukturstabiles aktivmaterial für batterieelektroden
DE102023123316A1 (de) Negatives elektrodenmaterial, negatives polstück und natrium-ionen-batterie
DE102014205356A1 (de) Elektrode für eine Lithium-Zelle
DE4019946A1 (de) Zelle mit einer positiven polyanilin-elektrode und verfahren zur herstellung von polyanilin-pulver fuer diese
DE102020123022A1 (de) Anodenmaterial für lithium-batterie und verfahren zu dessen herstellung
WO2016150639A1 (de) Anodenmaterial aus siliciumkompositpartikeln und siliciumnanopartikeln
DE112016006923T5 (de) Verfahren zur Herstellung eines Materials für die negative Elektrode einer Batterie, Lithium-Ionen-Batterie und Festkörperbatterie
DE112016001947T5 (de) Negative elektrode für nichtwässrige elektrolyt-energiespeichervorrichtung
DE102022101539A1 (de) Anodenaktivmaterialschicht

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee