DE102023121483A1

DE102023121483A1 - Batteriezellen- und modulalterung

Info

Publication number: DE102023121483A1
Application number: DE102023121483.7A
Authority: DE
Inventors: Kyungjin Park; Brian Utley; Mary Friederick; Daewon Han; Chi Paik
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2022-08-12
Filing date: 2023-08-10
Publication date: 2024-02-15
Also published as: CN117637996A; KR20240023371A; US20240055599A1

Abstract

Eine positive Elektrode für eine Lithium-Ionen-Batterie beinhaltet einen Stromkollektor und eine aktive Schicht der positiven Elektrode, die über dem Stromkollektor angeordnet ist. Die aktive Schicht der positiven Elektrode ist aus einer positiven Elektrodenzusammensetzung zusammengesetzt, die ein erstes aktives Material der positiven Elektrode beinhaltet, das für einen ersten vorgegebenen Zeitraum altern gelassen wurde.

Description

GEBIET DER TECHNIK
In mindestens einem Aspekt werden Lithium-Ionen-Batteriezellen bereitgestellt, die gealterte aktive Elektrodenmaterialien nutzten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Im Zuge der Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) in Richtung höherer Energiedichten kann thermisches Durchgehen aufgrund der hohen Energie aktiver Materialien zunehmen. Dementsprechend besteht ein Bedarf an neuen Lithium-Ionen-Batterie-Elektrodenzusammensetzungen, die das thermische Durchgehen angehen.
KURZDARSTELLUNG
In mindestens einem Aspekt wird eine positive Elektrode für eine Lithium-Ionen-Batterie bereitgestellt. Die positive Elektrode beinhaltet einen Stromkollektor und eine aktive Schicht der positiven Elektrode, die über dem Stromkollektor angeordnet ist. Die aktive Schicht der positiven Elektrode ist aus einer positiven Elektrodenzusammensetzung zusammengesetzt, die ein erstes aktives Material der positiven Elektrode beinhaltet, das für einen ersten vorgegebenen Zeitraum altern gelassen wurde.
In einem weiteren Aspekt wird eine positive Elektrode für eine Lithium-Ionen-Batterie bereitgestellt. Die positive Elektrode beinhaltet einen Stromkollektor und eine aktive Schicht der positiven Elektrode, die über dem Stromkollektor angeordnet ist. Die aktive Schicht der positiven Elektrode ist aus einer positiven Elektrodenzusammensetzung zusammengesetzt, die ein erstes aktives Material der positiven Elektrode beinhaltet, das für einen ersten vorgegebenen Zeitraum altern gelassen wurde, vermischt mit einem zweiten aktiven Material der positiven Elektrode, das für einen zweiten vorgegebenen Zeitraum altern gelassen wurde. In der Regel ist der erste vorgegebene Zeitraum größer als der zweite vorgegebene Zeitraum.
In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Bilden einer positiven Elektrode für eine Lithium-Ionen-Batterie bereitgestellt. Das Verfahren nutzt einen längeren Formierungsschritt als gewöhnlich, um eine Lithium-Ionen-Batteriezelle gezielt bei optimalen Bedingungen, welche die Zellleistung erhalten, altern zu lassen. Die Verwendung von gealterten aktiven Materialien ermöglicht es der Zellpassivität, die thermische Reaktion auf missbräuchliche Bedingungen (z. B. hohe Temperatur, Spannung und übermäßiger Strom) zu verzögern und den Schweregrad der thermischen Reaktion zu verringern.
Die vorstehende Kurzdarstellung dient lediglich der Veranschaulichung und soll in keiner Weise einschränkend sein. Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen veranschaulichenden Aspekten, Ausführungsformen und Merkmalen werden weitere Aspekte, Ausführungsformen und Merkmale durch Bezugnahme auf die Zeichnungen und die folgende detaillierte Beschreibung ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein tieferes Verständnis des Wesens, der Aufgaben und der Vorteile der vorliegenden Offenbarung soll auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen Bezug genommen werden, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:

1A ein schematischer Querschnitt einer Elektrode ist, die gealtertes aktives Elektrodenmaterial verwendet und auf eine Seite eines Stromkollektors geschichtet ist.
1B ein schematischer Querschnitt einer positiven Elektrode ist, die ein aktives Kathodenmaterial auf beiden Seiten eines Stromkollektors beinhaltet.
2 ein schematischer Querschnitt einer Batteriezelle ist, in die die Elektrode aus 1A integriert ist.
3 ein schematischer Querschnitt einer Batterie ist, in die die Batteriezelle aus 2 integriert ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nun wird detailliert auf gegenwärtig bevorzugte Zusammensetzungen, Ausführungsformen und Verfahren der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, welche die besten Wege der Umsetzung der Erfindung darstellen, die den Erfindern gegenwärtig bekannt sind. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann. Daher sind in dieser Schrift offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann den vielfältigen Einsatz der vorliegenden Erfindung zu lehren.
Des Weiteren, sofern nicht in den Beispielen oder an anderer Stelle ausdrücklich anders angegeben, sind alle numerischen Mengen in dieser Beschreibung, die Materialmengen oder Reaktions- und/oder Verwendungsbedingungen angeben, bei der Beschreibung des breitesten Schutzumfangs der Erfindung als durch das Wort „etwa“ modifiziert zu verstehen. Im Allgemeinen ist eine Umsetzung innerhalb der genannten numerischen Grenzen bevorzugt. Folgendes gilt, es sei denn, das Gegenteil ist ausdrücklich angegeben: wenn eine gegebene chemische Struktur einen Substituenten an einer chemischen Einheit (z. B. an einem Aryl, Alkyl usw.) beinhaltet, wird dieser Substituent einer allgemeineren chemischen Struktur zugeschrieben, welche die gegebene Struktur umfasst; Prozent, „Teile von“, und Verhältniswerte beziehen sich auf das Gewicht; der Begriff „Polymer“ beinhaltet „Oligopolymer“, „Copolymer“, „Terpolymer“ und dergleichen; Molekulargewichte, die für beliebige Polymere bereitgestellt sind, beziehen sich auf gewichtsmittleres Molekulargewicht, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben; die Beschreibung einer Gruppe oder Klasse von Materialien als für einen bestimmten Zweck in Verbindung mit der Erfindung geeignet oder bevorzugt impliziert, dass Mischungen aus beliebigen zwei oder mehr der Elemente der Gruppe oder Klasse gleich geeignet oder bevorzugt sind; die Beschreibung der Bestandteile in chemischen Begriffen bezieht sich auf die Bestandteile zum Zeitpunkt der Hinzufügung zu einer beliebigen Kombination, die in der Beschreibung angegeben ist, und schließt nicht unbedingt chemische Wechselwirkungen unter den Bestandteilen einer Mischung aus, sobald sie gemischt sind; die erste Definition eines Akronyms oder einer anderen Abkürzung gilt für alle nachfolgende Verwendungen derselben Abkürzung in dieser Schrift und gilt entsprechend für normale grammatische Variationen der anfänglich definierten Abkürzung; und, es sei denn, das Gegenteil ist ausdrücklich angegeben, die Messung einer Eigenschaft ist durch dieselbe Technik bestimmt, auf die vorstehend oder nachstehend für dieselbe Eigenschaft Bezug genommen wurde bzw. wird.
Es ist zudem zu beachten, dass die in der Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen verwendeten Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ Pluralbezüge umfassen, sofern der Kontext nicht deutlich etwas anderes angibt. Zum Beispiel soll eine Bezugnahme auf eine Komponente im Singular eine Vielzahl von Komponenten umfassen.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck „etwa“, dass die fragliche Menge oder der fragliche Wert der konkrete festgelegte Wert oder ein anderer Wert in seiner Nachbarschaft sein kann. Im Allgemeinen soll der Ausdruck „etwa“, wenn er einen bestimmten Wert bezeichnet, einen Bereich innerhalb von +/- 5 % des Werts bezeichnen. Als ein Beispiel bezeichnet die Formulierung „etwa 100“ einen Bereich von 100 +/- 5, d. h. den Bereich von 95 bis 105. Im Allgemeinen kann, wenn der Begriff „etwa“ verwendet wird, erwartet werden, dass ähnliche Ergebnisse oder Wirkungen gemäß der Erfindung innerhalb eines Bereichs von +/-5 % des angegebenen Werts erhalten werden können.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck „und/oder“, dass entweder alle oder nur eines der Elemente dieser Gruppe vorhanden sein können. Zum Beispiel soll „A und/oder B“ „nur A oder nur B oder sowohl A als auch B“ bedeuten. Im Fall von „nur A“ deckt der Begriff auch die Möglichkeit ab, dass B nicht vorhanden ist, d. h. „nur A, nicht aber B“.
Es versteht sich auch, dass diese Erfindung nicht auf die nachstehend beschriebenen konkreten Ausführungsformen und Verfahren beschränkt ist, da spezifische Komponenten und/oder Bedingungen natürlich variieren können. Darüber hinaus wird die hierin verwendete Terminologie nur zum Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet und soll in keiner Weise einschränkend sein.
Der Ausdruck „umfassend“ ist synonym zu „beinhaltend“, „aufweisend“, „enthaltend“ oder „gekennzeichnet durch“. Diese Ausdrücke sind einschließend und offen und schließen zusätzliche, nicht aufgeführte Elemente oder Verfahrensschritte nicht aus.
Die Formulierung „bestehend aus“ schließt jedes Element, jeden Schritt oder jeden Inhaltsstoff aus, die nicht in dem Patentanspruch vorgegeben sind. Wenn diese Formulierung in einem Abschnitt des Hauptteils eines Patentanspruchs erscheint, anstatt unmittelbar auf den Oberbegriff zu folgen, schränkt sie nur das in diesem Abschnitt dargelegte Element ein; andere Elemente sind nicht von dem Anspruch als Ganzes ausgeschlossen.
Die Formulierung „im Wesentlichen bestehend aus“ beschränkt den Umfang eines Patentanspruchs auf die vorgegebenen Materialien oder Schritte, plus jene, welche die grundlegende(n) und neuartige(n) Eigenschaft(en) des beanspruchten Gegenstands nicht wesentlich beeinflussen.
Der Ausdruck „zusammengesetzt aus“ bedeutet „beinhaltend“ oder „bestehend aus“. In der Regel wird dieser Ausdruck verwendet, um zu bezeichnen, dass ein Objekt aus einem Material gebildet ist.
In Bezug auf die Ausdrücke „umfassend“, „bestehend aus“ und „im Wesentlichen bestehend aus“, kann, wenn einer dieser drei Ausdrücke hierin verwendet wird, der gegenwärtig offenbarte und beanspruchte Gegenstand die Verwendung eines beliebigen der anderen beiden Ausdrücke beinhalten.
Der Ausdruck „eines oder mehrere“ bedeutet „mindestens eines“ und der Ausdruck „mindestens eines“ bedeutet „eines oder mehrere“. Die Ausdrücke „eine oder mehrere“ und „mindestens eine“ beinhalten „Vielzahl“ und „mehrere“ als eine Teilmenge. In einer Verbesserung beinhaltet „einer oder mehrere“ „zwei oder mehr“.
Der Ausdruck „im Wesentlichen“, „im Allgemeinen“ oder „etwa“ kann in dieser Schrift verwendet werden, um offenbarte oder beanspruchte Ausführungsformen zu beschreiben. Der Ausdruck „im Wesentlichen“ kann einen Wert oder eine relative Charakteristik modifizieren, der bzw. die in der vorliegenden Offenbarung offenbart oder beansprucht wird. In derartigen Fällen kann „im Wesentlichen“ bedeuten, dass der Wert oder die relative Charakteristik, den bzw. die es modifiziert, innerhalb von ± 0 %, 0,1 %, 0,5 %, 1 %, 2 %, 3 %, 4 %, 5 % oder 10 % des Werts oder der relativen Charakteristik liegt.
Es versteht sich zudem, dass Ganzzahlbereiche ausdrücklich alle dazwischenliegenden ganzen Zahlen beinhalten. Zum Beispiel beinhaltet der Ganzzahlbereich 1-10 ausdrücklich 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10. Gleichermaßen beinhaltet der Bereich 1 bis 100 1, 2, 3, 4, ..., 97, 98, 99, 100. Gleichermaßen können, wenn ein beliebiger Bereich erforderlich ist, dazwischenliegende Zahlen, die Inkremente der Differenz zwischen der oberen Grenze und der unteren Grenze geteilt durch 10 sind, als alternative obere oder untere Grenzen genommen werden. Wenn zum Beispiel der Bereich 1,1 bis 2,1 ist, können die folgenden Zahlen 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9 und 2,0 als untere oder obere Grenze ausgewählt werden.
Wenn auf eine numerische Größe Bezug genommen wird, beinhaltet der Ausdruck „kleiner/weniger als“ in einer Verfeinerung eine untere nicht beinhaltete Grenze, die 5 Prozent der nach „kleiner/weniger als“ angegebenen Zahl beträgt. Zum Beispiel beinhaltet „kleiner/weniger als 20“ in einer Verfeinerung eine untere nicht beinhaltete Grenze von 1. Daher beinhaltet diese Verfeinerung von „kleiner/weniger als 20“ einen Bereich zwischen 1 und 20. In einer anderen Verfeinerung beinhaltet der Ausdruck „kleiner/weniger als“ einen unteren nicht beinhalteten Grenzwert, der in aufsteigender Präferenzreihenfolge 20 Prozent, 10 Prozent, 5 Prozent oder 1 Prozent der nach „kleiner/weniger als“ angegebenen Zahl ist.
Der Ausdruck „positive Elektrode“ bezeichnet eine Batteriezellenelektrode, aus der Strom abfließt, wenn die Lithium-Ionen-Batteriezelle oder -batterie entladen wird. Mitunter wird eine „positive Elektrode“ als „Kathode“ bezeichnet.
Der Ausdruck „negative Elektrode“ bezeichnet eine Batteriezellenelektrode, zu der Strom fließt, wenn die Lithium-Ionen-Batteriezelle oder -batterie entladen wird. Mitunter wird eine „negative Elektrode“ als „Anode“ bezeichnet.
Der Ausdruck „Zelle“ oder „Batteriezelle“ bezeichnet eine elektrochemische Zelle, die aus mindestens einer positiven Elektrode, mindestens einer negativen Elektrode, einem Elektrolyten und einer Separatormembran hergestellt ist.
Der Begriff „Batterie“ oder „Batteriepack“ bezeichnet eine elektrische Speichervorrichtung, die aus mindestens einer Batteriezelle hergestellt ist. In einer Verfeinerung ist „Batterie“ oder „Batteriepack“ eine elektrische Speichervorrichtung, die aus einer Vielzahl von Batteriezellen hergestellt ist.
Abkürzungen:

„BEV“ bedeutet ein Batterieelektrofahrzeug.
„LCO“ bedeutet Lithiumkobaltoxid.
„NCMA“ bedeutet quartäres Nickel-Kobalt-Mangan-Aluminium-Material.
„NCA“ bedeutet ternäres Nickel-Kobalt-Aluminium-Material.
„LFP“ bedeutet Lithiumeisenphosphat.
„LMP“ bedeutet Lithiummanganphosphat.
„LVP“ bedeutet Lithiumvanadiumphosphat.
„LMO“ bedeutet Lithiummanganat.

Unter Bezugnahme auf die 1A und 1B sind positive Elektroden für eine Lithium-Ionen-Batterie schematisch veranschaulicht. Die positive Elektrode 10 beinhaltet eine aktive Schicht 12 der positiven Elektrode, die über einem Stromkollektor 14 angeordnet ist und wahlweise damit in Kontakt steht. Die aktive Schicht 12 der positiven Elektrode ist aus einer positiven Elektrodenzusammensetzung zusammengesetzt, die ein erstes aktives Material der positiven Elektrode beinhaltet, das für einen ersten vorgegebenen Zeitraum altern gelassen wurde. 1A stellt das aktive Material der positiven Elektrode dar, das auf eine einzelne Fläche (d. h. Seite) des Stromkollektors geschichtet ist, während 1B das aktive Material der positiven Elektrode darstellt, das auf gegenüberliegende Flächen (d. h. Seiten) des Stromkollektors geschichtet ist.
In einer Abwandlung beinhaltet die aktive Schicht 12 der positiven Elektrode ferner ein zweites positives Elektrodenmaterial, das für einen zweiten vorgegebenen Zeitraum altern gelassen wurde, wobei der zweite vorgegebene Zeitraum größer als der erste vorgegebene Zeitraum ist. Vorteilhafterweise kann das erste aktive Material der positiven Elektrode mit dem zweiten aktiven Material der positiven Elektrode vermischt sein. In einer Abwandlung beinhaltet die aktive Schicht 12 der positiven Elektrode zusätzliche positive Elektrodenmaterialien, die für vorgegebene Zeiträume altern gelassen wurden, die sich von dem ersten vorgegebenen Zeitraum und dem zweiten vorgegebenen Zeitraum unterscheiden. Der erste vorgegebene Zeitraum und der zweite vorgegebene Zeitraum können größer oder gleich 1 Stunde, 2 Stunden, 5 Stunden, 10 Stunden, 1 Tag, 2 Tage, 5 Tage oder 10 Tage sein. In einer Verfeinerung können der erste vorgegebene Zeitraum und der zweite vorgegebene Zeitraum größer oder gleich 20 Tage, 15 Tage, 10 Tage, 5 Tage oder 1 Tag sein.
Das erste positive Elektrodenmaterial und das zweite positive Elektrodenmaterial (und jedes hierin verwendete zusätzliche positive Elektrodenmaterial) können ein beliebiges im Stand der Technik bekanntes Material sein, das als primäres Elektrodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien verwendet wird. Geeignete positive Elektrodenmaterialien beinhalten unter anderem Lithium-Mangan-dotiertes Eisenphosphat (LMFP), ternäres Nickel-Kobalt-Mangan-Material (NCM), ternäres Nickel-Kobalt-Aluminium-Material (NCA), quartäres Nickel-Kobalt-Mangan-Aluminium-Material (NCMA) oder Kombinationen davon. In einer Verfeinerung ist das erste aktive Material der positiven Elektrode ultrafeines Lithium-Mangan-dotiertes Eisenphosphat (LMFP) und das zweite aktive Material der positiven Elektrode Nickel-Kobalt-Mangan (NCM). In einer Verfeinerung weisen die geeigneten positiven Elektrodenmaterialien eine Partikelgröße von etwa 10 bis 150 nm auf. In einer Verfeinerung weisen die geeigneten positiven Elektrodenmaterialien eine Partikelgröße von etwa 30 bis 100 nm auf.
In einer Abwandlung werden das erste aktive Material der positiven Elektrode und das zweite aktive Material der positiven Elektrode, falls vorhanden, während deren Bildung jeweils unabhängig altern gelassen, indem sie Temperaturen von mehr als 40 °C ausgesetzt werden. In einer Verfeinerung werden das aktive Material der positiven Elektrode und das zweite aktive Material der positiven Elektrode während deren Bildung jeweils unabhängig altern gelassen, indem sie Temperaturen von 45 bis 60 °C ausgesetzt werden. In einer anderen Verfeinerung können das aktive Material der positiven Elektrode und das zweite aktive Materialien der positiven Elektrode unter optimalen Wachstumsbedingungen wachsen gelassen werden, wobei ein 1 bis 100 nm dicker Film bei 45 bis 60 °C gebildet wird.
In noch einer anderen Abwandlung werden das erste und das zweite aktive Material der positiven Elektrode altern gelassen, indem die positive Elektrode für mindestens einen Ladezyklus zyklisiert wird. Zum Beispiel kann der mindestens eine Ladezyklus bei 3 bis 5 V (z. B. 3,2 bis 4,1 V) mit einer Laderate von C/20 oder höher durchgeführt werden. In einer Verfeinerung werden das erste und/oder das zweite aktive Material der positiven Elektrode altern gelassen, indem die positive Elektrode für mindestens 1, 2, 5, 20, 200, 1000 oder 5000 Ladezyklen zyklisiert wird. In weiteren Verfeinerung werden das erste und/oder das zweite aktive Material der positiven Elektrode altern gelassen, indem die positive Elektrode für höchstens 2000, 10000, 5000, 1000, 500, 200, 100 oder 50 Ladezyklen zyklisiert wird.
In einer anderen Abwandlung werden das erste aktive Material der positiven Elektrode und das zweite aktive Material der positiven Elektrode, falls vorhanden, jeweils unabhängig unter Vorhandensein eines Elektrolyten altern gelassen, der ein Passivierungsmittel beinhaltet, um einen robusten Passivfilm zu bilden, der als schützende „Wärmedecke“ und gleichzeitig als effektiver Li+-Ionenleiter fungiert. In einer Verfeinerung ist das Passivierungsmittel ein Vinylencarbonat wie etwa Ethylencarbonat.
Vorteilhafterweise können die hierin dargelegten Alterungsprozesse für eine höhere Durchsatzeffizienz auf einer Modulebene durchgeführt werden. In einer Verfeinerung können die Alterungsprozesse mit Zellen unter Kompression durchgeführt werden.
In einer Abwandlung können die positiven Elektrodenmaterialien ein Material mit hohem Nickelgehalt (z. B. eine NCM mit hohem Nickelgehalt) sein, das einen Nickelanteil von etwa größer als oder gleich 35 Gewichtsprozent bis etwa 75 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts des ersten und/oder zweiten positiven Elektrodenmaterials aufweist. Das erste und/oder das zweite positive Elektrodenmaterial (z. B. NCM mit hohem Nickelgehalt) beinhalten Nickel jeweils in einer Menge von etwa größer als oder gleich 35 Gewichtsprozent bis etwa 75 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts des ersten und/oder zweiten positiven Elektrodenmaterials. In einigen Verfeinerungen beinhalten das erste positive Elektrodenmaterial und/oder das zweite positive Elektrodenmaterial Nickel in einer Menge von mindestens 30 Gewichtsprozent, 35 Gewichtsprozent, 40 Gewichtsprozent, 45 Gewichtsprozent, 50 Gewichtsprozent oder 55 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts des ersten und/oder zweiten positiven Elektrodenmaterials und höchstens in aufsteigender Reihenfolge der Präferenz jeweils 99 Gewichtsprozent, 95 Gewichtsprozent, 90 Gewichtsprozent, 85 Gewichtsprozent, 80 Gewichtsprozent oder 70 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts des ersten und/oder zweiten positiven Elektrodenmaterials.
Unter Bezugnahme auf 2 ist eine schematische Darstellung einer wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batteriezelle bereitgestellt, in die die positive Elektrode aus 1 integriert ist. Die Batteriezelle 20 beinhaltet die positive Elektrode 10, eine negative Elektrode 22 und einen Separator 24, der zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode angeordnet ist. Die positive Elektrode 10 beinhaltet einen Stromkollektor 14 der positiven Elektrode und eine aktive Schicht 12 der positiven Elektrode, die über dem Stromkollektor der positiven Elektrode angeordnet ist. In der Regel ist der Stromkollektor 14 der positiven Elektrode eine Metallplatte oder Metallfolie, die aus einem Metall wie etwa Aluminium, Kupfer, Platin, Zink, Titan und dergleichen zusammengesetzt ist. Gegenwärtig wird Aluminium am häufigsten für den Stromkollektor der negativen Elektrode verwendet. Gleichermaßen beinhaltet die negative Elektrode 22 einen Stromkollektor 26 der negativen Elektrode und eine aktive Materialschicht 28, die über dem negativen Stromkollektor angeordnet ist und in der Regel mit diesem in Kontakt steht. In der Regel ist der Stromkollektor 26 der negativen Elektrode eine Metallplatte oder Metallfolie, die aus einem Metall, wie etwa Aluminium, Kupfer, Platin, Zink, Titan und dergleichen, zusammengesetzt ist. Gegenwärtig wird Kupfer am häufigsten für den Stromkollektor der negativen Elektrode verwendet. Die Batteriezelle ist in den Elektrolyten 30 eingetaucht, der durch das Batteriezellengehäuse 32 umschlossen ist. Der Elektrolyt 30 ist in den Separator 24 aufgesaugt. Mit anderen Worten beinhaltet der Separator 24 den Elektrolyten, wodurch ermöglicht wird, dass sich Lithiumionen zwischen der negativen und der positiven Elektrode bewegen. Der Elektrolyt beinhaltet ein nichtwässriges organisches Lösungsmittel und ein Lithiumsalz. Das nichtwässrige organische Lösungsmittel dient als Medium zum Übertragen von Ionen, die an der elektrochemischen Reaktion einer Batterie teilnehmen.
Unter Bezugnahme auf 3 ist ein Schema einer wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterie bereitgestellt, in welche die positive Elektrode aus 1 und die Batteriezellen aus 2 integriert sind. Die wiederaufladbare Lithiumionenbatterie 40 beinhaltet mindestens eine Batteriezelle der Ausgestaltung aus 2. In dr Regel beinhaltet die wiederaufladbare Lithiumionenbatterie 40 eine Vielzahl von Batteriezellen 20ⁱ der Ausgestaltung aus 2, wobei i eine ganzzahlige Kennung für jede Batteriezelle ist. Die Kennung i verläuft von 1 bis nmax, wobei nmax die Gesamtanzahl der Batteriezellen in der wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterie 40 ist. Jede Lithium-Ionen-Batteriezelle 20ⁱ beinhaltet eine positive Elektrode 10, die ein aktives Material der positiven Elektrode beinhaltet, eine negative Elektrode 22, die ein negatives aktives Material beinhaltet, und einen Elektrolyten 30. Der Elektrolyt beinhaltet ein nichtwässriges organisches Lösungsmittel und ein Lithiumsalz. Das nichtwässrige organische Lösungsmittel dient als Medium zum Übertragen von Ionen, die an der elektrochemischen Reaktion einer Batterie teilnehmen. Die Vielzahl von Batteriezellen kann in Reihe, parallel und/oder in einer Kombination davon geschaltet sein. Der Spannungsausgang von der Batterie 40 wird über die Anschlüsse 42 und 44 bereitgestellt.
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 trennt der Separator 24 die negative Elektrode 22 physisch von der positiven Elektrode 10, wodurch ein Kurzschluss verhindert wird, während der Transport von Lithiumionen zum Laden und Entladen ermöglicht wird. Daher kann der Separator 24 aus einem beliebigen Material zusammengesetzt sein, das für diesen Zweck geeignet ist. Beispiele für geeignete Materialien, aus denen der Separator 24 zusammengesetzt sein kann, beinhalten unter anderem Polytetrafluorethylen (z. B. TEFLON^®), Glasfaser, Polyester, Polyethylen, Polypropylen und Kombinationen davon. Der Separator 24 kann entweder in Form eines Gewebes oder eines Vlieses vorliegen. Der Separator 24 kann in Form eines Vlieses oder eines Gewebes vorliegen. Zum Beispiel wird in der Regel ein Polymerseparator auf Polyolefinbasis, wie etwa Polyethylen und/oder Polypropylen, für eine Lithium-Ionen-Batterie verwendet. Um Hitzebeständigkeit oder mechanische Festigkeit sicherzustellen, beinhaltet ein beschichteter Separator eine Beschichtung aus Keramik oder einem Polymermaterial.
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beinhaltet der Elektrolyt 30 ein Lithiumsalz, das in einem nichtwässrigen organischen Lösungsmittel gelöst ist. Daher beinhaltet der Elektrolyt 30 Lithiumionen, die während des Ladens in das aktive Material der positiven Elektrode und während des Entladens in das aktive Anodenmaterial interkaliert werden können. Beispiele für Lithiumsalze beinhalten unter anderem LiPF₆, LiBF₄, LiSbF₆, LiAsF₆, LiC₄F₉SO₃, LiClO₄, LiAlO₂, LiAlCl₄, LiCl, LiI, LiB(C₂O4)₂ und Kombinationen davon. In einer Verfeinerung beinhaltet der Elektrolyt das Lithiumsalz in einer Menge von etwa 0,1 M bis etwa 2,0 M.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 2 und 3 beinhaltet der Elektrolyt ein nicht wässriges organisches Lösungsmittel und ein Lithiumsalz. Das nicht wässrige organische Lösungsmittel dient vorteilhafterweise als Medium zum Übertragen von Ionen, und insbesondere Lithium-Ionen, die an der elektrochemischen Reaktion einer Batterie teilnehmen. Geeignete nichtwässrige organische Lösungsmittel beinhalten carbonatbasierte Lösungsmittel, esterbasierte Lösungsmittel, etherbasierte Lösungsmittel, ketonbasierte Lösungsmittel, alkoholbasierte Lösungsmittel, aprotische Lösungsmittel und Kombinationen davon. Beispiele für carbonatbasierte Lösungsmittel beinhalten unter anderem Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Dipropylcarbonat, Methylpropylcarbonat, Ethylpropylcarbonat, Methylethylcarbonat, Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Butylencarbonat und Kombinationen davon. Beispiele für Lösungsmittel auf Esterbasis beinhalten unter anderem Methylacetat, Ethylacetat, n-Propylacetat, Methylpropionat, Ethylpropionat, γ-Butyrolakton, Decanolid, Valerolakton, Mevalonolakton, Caprolakton und Kombinationen davon. Beispiele für etherbasierte Lösungsmittel beinhalten unter anderem Dibutylether, Tetraglym, Diglyme, Dimethyhmethan, 2-Methyltetrahydrofuran, Tetrahydrofuran und dergleichen, und das ketonbasierte Lösungsmittel kann Cyclohexanon und dergleichen beinhalten. Beispiele für Lösungsmittel auf Alkoholbasis beinhalten unter anderem Methanol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol und dergleichen. Beispiele für das aprotische Lösungsmittel beinhalten unter anderem Nitrile, wie etwa R—CN (wobei R ein linearer, verzweigter oder zyklischer C_2-20-Kohlenwasserstoff ist, der eine Doppelbindung, einen aromatischen Ring oder eine Ätherbindung beinhalten kann), Amide, wie etwa Dimethylformamid, Dioxolane, wie etwa 1,3-Dioxolan, Sulfolane und dergleichen. Vorteilhafterweise kann das nichtwässrige organische Lösungsmittel einzeln verwendet werden. In anderen Abwandlungen können Mischungen des nichtwässrigen organischen Lösungsmittels verwendet werden. Derartige Mischungen werden in der regel formuliert, um die Batterieleistung zu optimieren. In einer Verfeinerung wird ein carbonatbasiertes Lösungsmittel durch Mischen eines zyklischen Carbonats und eines linearen Carbonats hergestellt. In einer Abwandlung kann der Elektrolyt 30 ferner Vinylencarbonat oder eine Verbindung auf Ethylencarbonatbasis beinhalten, um die Lebensdauer der Batterie zu erhöhen.
Unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 können die negative Elektrode und die positive Elektrode durch Verfahren hergestellt werden, die dem Fachmann auf dem Gebiet von Lithium-Ionen-Batterien bekannt sind. Typischerweise wird ein aktives Material (z. B. das positive oder negative aktive Material) mit einem leitfähigen Material und einem Bindemittel in einem Lösungsmittel (z. B. N-Methylpyrrolidon) zu einer aktiven Materialzusammensetzung gemischt und die Zusammensetzung auf einen Stromkollektor geschichtet. Das Elektrodenherstellungsverfahren ist hinlänglich bekannt und wird daher in der vorliegenden Beschreibung nicht im Detail beschrieben. Das Lösungsmittel beinhaltet N-Methylpyrrolidon und dergleichen, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 beinhaltet die aktive Materialschicht 12 der positiven Elektrode aktives Material der positiven Elektrode, ein Bindemittel und ein leitendes Material. Die in dieser Schrift verwendeten aktiven Materialien der positiven Elektrode können diejenigen positiven Elektrodenmaterialien sein, die dem Fachmann auf dem Gebiet von Lithium-Ionen-Batterien bekannt sind. Insbesondere kann die positive Elektrode 10 aus einem aktiven Material auf Lithiumbasis gebildet sein, das ausreichend Lithiuminterkalation und - deinterkalation durchlaufen kann. Die aktiven Materialien der positiven Elektrode 10 können ein oder mehrere Übergangsmetalle beinhalten, wie etwa Mangan (Mn), Nickel (Ni), Kobalt (Co), Chrom (Cr), Eisen (Fe), Vanadium (V) und Kombinationen davon. Gängige Klassen von aktiven Materialien der positiven Elektrode beinhalten Lithium-Übergangsmetalloxide mit Schichtstruktur und Lithium-Übergangsmetalloxide mit Spinellphase. Beispiele für Lithium-Übergangsmetalloxide mit Schichtstruktur beinhalten unter anderem Lithium-Kobalt-Oxid (LiCoO2), Lithium-Nickel-Oxid (LiNiO₂), ein Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (z. B. Li(Ni_xMnyCo_z)O₂), wobei 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1 und x+y+z=1), ein Lithium-Nickel-Kobalt-Metalloxid (z. B. LiNi_(1-x-y)Co_xMyO₂), wobei 0<x<1, 0<y<1 und M Al, Mn ist). Andere bekannte Lithium-Übergangsmetall-Verbindungen, wie etwa Lithiumeisenphosphat (LiFePO₄) oder Lithiumeisenfluorphosphat (Li₂FePO₄F) können ebenfalls verwendet werden. In bestimmten Aspekten kann die positive Elektrode 10 ein elektroaktives Material beinhalten, das Mangan beinhaltet, wie etwa Lithiummanganoxid (Li_(1+x)Mn_(2-x)O₄), ein gemischtes Lithium-Mangan-Nickel-Oxid (LiMn_(2-x)Ni_xO₄), wobei 0≤x≤1, und/oder ein Lithium-Mangan-Nickel-Kobalt-Oxid. Weitere Beispiele für Materialien der positive Elektrode beinhalten unter anderem Lithium-Mangan-dotiertes Eisenphosphat (LMFP), ternäres Nickel-Kobalt-Mangan-Material (NCM), ternäres Nickel-Kobalt-Aluminium-Material (NCA), quartäres Nickel-Kobalt-Mangan-Aluminium-Material (NCMA) oder Kombinationen davon. In einer Verfeinerung ist das erste aktive Material der positiven Elektrode ultrafeines Lithium-Mangan-dotiertes Eisenphosphat (LMFP) und das zweite aktive Material der positiven Elektrode Nickel-Kobalt-Mangan (NCM). Jedes der hierin beschriebenen aktiven Materialien der positiven Elektrode kann wie vorstehend dargelegt altern gelassen werden.
Das Bindemittel für das aktive Material der positiven Elektrode kann die Bindungseigenschaften von Partikeln des aktiven Materials der positiven Elektrode untereinander und mit dem Stromkollektor 14 der positiven Elektrode erhöhen. Beispiele für geeignete Bindemittel beinhalten unter anderem Polyvinylalkohol, Carboxylmethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Diacetylcellulose, Polyvinylchlorid, carboxyliertes Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, ein ethylenoxidhaltiges Polymer, Polyvinylpyrrolidon, Polyurethan, Polytetrafluorethylen, Polyvinylidenfluorid, Polyethylen, Polypropylen, einen Styrol-Butadien-Kautschuk, einen Acrylat-Styrol-Butadien-Kautschuk, ein Epoxidharz, Nylon und dergleichen und Kombinationen davon. Das leitfähige Material stellt der positiven Elektrode 10 elektrische Leitfähigkeit bereit. Beispiele für geeignete elektrisch leitfähige Materialien beinhalten unter anderem natürliches Graphit, künstliches Graphit, Ruß, Acetylenruß, Ketjen-Schwarz, Kohlenstofffasern, Kupfer, Metallpulver, Metallfasern und Kombinationen davon. Beispiele für Metallpulver und Metallfasern sind aus Nickel, Aluminium, Silber und dergleichen zusammengesetzt.
Unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 beinhaltet die Schicht 26 des negativen aktiven Materials ein negatives aktives Material, beinhaltet ein Bindemittel und wahlweise ein leitfähiges Material. Die in dieser Schrift verwendeten negativen aktiven Materialien können diejenigen negativen Materialien sein, die dem Fachmann auf dem Gebiet von Lithium-Ionen-Batterien bekannt sind. Negative aktive Materialien beinhalten unter anderem kohlenstoffbasierte negative aktive Materialien, siliziumbasierte negative aktive Materialien und Kombinationen davon. Ein geeignetes kohlenstoffbasiertes negatives aktives Material kann Graphit und Graphen beinhalten. Ein geeignetes negatives aktives Material auf Siliziumbasis kann mindestens eines beinhalten, das aus Silizium, Siliziumoxid, mit leitfähigem Kohlenstoff auf der Oberfläche beschichtetem Siliziumoxid und mit leitfähigem Kohlenstoff auf der Oberfläche beschichtetem Silizium (Si) ausgewählt ist. Zum Beispiel kann Siliziumoxid durch die Formel SiO_z beschrieben werden, wobei z 0,09 bis 1,1 ist. Mischungen aus kohlenstoffbasierten negativen aktiven Materialien und siliziumbasierten negativen aktiven Materialien können ebenfalls für das negative aktive Material verwendet werden.
Das Bindemittel der negativen Elektrode erhöht die Bindungseigenschaften der Partikel des negativen aktiven Materials untereinander und mit einem Stromkollektor. Das Bindemittel kann ein nichtwässriges Bindemittel, ein wässriges Bindemittel oder eine Kombination davon sein. Beispiele für nichtwässrige Bindemittel können Polyvinylchlorid, carboxyliertes Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, ein ethylenoxidhaltiges Polymer, Polyvinylpyrrolidon, Polyurethan, Polytetrafluorethylen, Polyvinylidenfluorid, Polyethylen, Polypropylen, Polyamidimid, Polyimid oder eine Kombination davon sein. Wässrige Bindemittel können Bindemittel auf Kautschukbasis oder Polymerharzbindemittel sein. Beispiele für Bindemittel auf Kautschukbasis beinhalten unter anderem Styrol-Butadien-Kautschuke, acrylierte Styrol-Butadien-Kautschuke, Acrylnitril-Butadien-Kautschuke, Acrylkautschuke, Butylkautschuke, Fluorkautschuke und Kombinationen davon. Beispiele für Polymerharzbindemittel beinhalten unter anderem Polyethylen, Polypropylen, Ethylenpropylen-Copolymer, Polyethylenoxid, Polyvinylpyrrolidon, Epichlorhydrin, Polyphosphazen, Polyacrylnitril, Polystyrol, Ethylenpropylendien-Copolymer, Polyvinylpyrrid, chlorsulfoniertes Polyethylen, Latex, ein Polyesterharz, ein Acrylharz, ein Phenolharz, ein Epoxidharz, Polyvinylalkohol und Kombinationen davon.
Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke beschreibende und keine einschränkenden Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen zum Implementieren kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine positive Elektrode für eine Lithium-Ionen-Batterie bereitgestellt, die Folgendes aufweist: einen Stromkollektor; und eine aktive Schicht der positiven Elektrode, die über dem Stromkollektor angeordnet ist, wobei die aktive Schicht der positiven Elektrode aus einer Zusammensetzung der positiven Elektrode zusammengesetzt ist, die ein erstes aktives Material der positiven Elektrode beinhaltet, das für einen ersten vorgegebenen Zeitraum altern gelassen wurde.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das erste aktive Material der positiven Elektrode eine Komponente, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lithium-Mangan-dotiertem Eisenphosphat (LMFP), ternärem Nickel-Kobalt-Mangan-Material (NCM), ternärem Nickel-Kobalt-Aluminium-Material (NCA), quartärem Nickel-Kobalt-Mangan-Aluminium-Material (NCMA) oder Kombinationen davon.
Gemäß einer Ausführungsform weist das erste aktive Material der positiven Elektrode eine Partikelgröße von etwa 10 bis 150 nm auf.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das erste aktive Material der positiven Elektrode Nickel in einer Menge von größer als oder gleich 35 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts des ersten aktiven Materials der positiven Elektrode.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die aktive Schicht der positiven Elektrode ferner ein zweites positives Elektrodenmaterial, das für einen zweiten vorgegebenen Zeitraum altern gelassen wurde, wobei der zweite vorgegebene Zeitraum größer als der erste vorgegebene Zeitraum ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist das erste aktive Material der positiven Elektrode mit dem zweiten aktiven Material der positiven Elektrode vermischt.
Gemäß einer Ausführungsform ist das erste aktive Material der positiven Elektrode ultrafeines Lithium-Mangan-dotiertes Eisenphosphat (LMFP) und das zweite aktive Material der positiven Elektrode Nickel-Kobalt-Mangan (NCM).
Gemäß einer Ausführungsform werden das erste aktive Material der positiven Elektrode und das zweite aktive Material der positiven Elektrode jeweils unabhängig während ihrer Bildung altern gelassen, indem sie Temperaturen von mehr als 40 °C ausgesetzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform werden das erste aktive Material der positiven Elektrode und/oder das zweite aktive Material der positiven Elektrode jeweils unabhängig unter Vorhandensein eines Elektrolyten altern gelassen, der ein Passivierungsmittel beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Passivierungsmittel ein Vinylencarbonat.
Gemäß einer Ausführungsform werden das erste aktive Material der positiven Elektrode und das zweite aktive Material der positiven Elektrode jeweils unabhängig während ihrer Bildung altern gelassen, indem sie Temperaturen von 45 bis 60 °C ausgesetzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Zusammensetzung der positiven Elektrode altern gelassen, indem die positive Elektrode für mindestens einen Ladezyklus zyklisiert wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird der mindestens eine Ladezyklus bei 3,2 bis 4,1 V mit einer Laderate von C/20 oder höher durchgeführt.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Altern auf einer Modulebene für eine höhere Durchsatzeffizienz und/oder unter Kompression durchgeführt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine positive Elektrode für eine Lithium-Ionen-Batterie bereitgestellt, die Folgendes aufweist: einen Stromkollektor; und eine aktive Schicht der positiven Elektrode, die über dem Stromkollektor angeordnet ist, wobei die aktive Schicht der positiven Elektrode aus einer Zusammensetzung der positiven Elektrode zusammengesetzt ist, die ein erstes aktives Material der positiven Elektrode beinhaltet, das für einen ersten vorgegebenen Zeitraum altern gelassen wurde, vermischt mit einem aktiven Material der positiven Elektrode, das für einen zweiten vorgegebenen Zeitraum altern gelassen wurde, wobei der erste vorgegebene Zeitraum größer als der zweite vorgegebene Zeitraum ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten das erste aktive Material der positiven Elektrode und das zweite aktivie Material der positiven Elektrode unabhängig voneinander eine Komponente, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lithium-Mangan-dotiertem Eisenphosphat (LMFP), ternärem Nickel-Kobalt-Mangan-Material (NCM), ternärem Nickel-Kobalt-Aluminium-Material (NCA), quartärem Nickel-Kobalt-Mangan-Aluminium-Material (NCMA) oder Kombinationen davon.
Gemäß einer Ausführungsform weisen das erste aktive Material der positiven Elektrode und das zweite aktive Material der positiven Elektrode jeweils unabhängig eine Partikelgröße von etwa 10 bis 150 nm auf.
Gemäß einer Ausführungsform ist das erste aktive Material der positiven Elektrode ultrafeines Lithium-Mangan-dotiertes Eisenphosphat (LMFP) und das zweite aktive Material der positiven Elektrode Nickel-Kobalt-Mangan (NCM).
Gemäß einer Ausführungsform werden das erste aktive Material der positiven Elektrode und/oder das zweite aktive Material der positiven Elektrode jeweils unabhängig unter Vorhandensein eines Elektrolyten altern gelassen, der ein Passivierungsmittel beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Passivierungsmittel ein Vinylencarbonat.

Claims

Positive Elektrode für eine Lithium-Ionen-Batterie, umfassend: einen Stromkollektor; und eine aktive Schicht der positiven Elektrode, die über dem Stromkollektor angeordnet ist, wobei die aktive Schicht der positiven Elektrode aus einer Zusammensetzung der positiven Elektrode zusammengesetzt ist, die ein erstes aktives Material der positiven Elektrode beinhaltet, das für einen ersten vorgegebenen Zeitraum altern gelassen wurde.
Positive Elektrode nach Anspruch 1, wobei das erste aktive Material der positiven Elektrode eine Komponente beinhaltet, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lithium-Mangan-dotiertem Eisenphosphat (LMFP), ternärem Nickel-Kobalt-Mangan-Material (NCM), ternärem Nickel-Kobalt-Aluminium-Material (NCA), quartärem Nickel-Kobalt-Mangan-Aluminium-Material (NCMA) oder Kombinationen davon.
Positive Elektrode nach Anspruch 1, wobei das erste aktive Material der positiven Elektrode eine Partikelgröße von etwa 10 bis 150 nm aufweist.
Positive Elektrode nach Anspruch 1, wobei das erste aktive Material der positiven Elektrode Nickel in einer Menge von größer als oder gleich 35 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts des ersten aktiven Materials der positiven Elektrode beinhaltet.
Positive Elektrode nach Anspruch 1, wobei die aktive Schicht der positiven Elektrode ferner ein zweites positives Elektrodenmaterial beinhaltet, das für einen zweiten vorgegebenen Zeitraum altern gelassen wurde, wobei der zweite vorgegebene Zeitraum größer als der erste vorgegebene Zeitraum ist.
Positive Elektrode nach Anspruch 5, wobei das erste aktive Material der positiven Elektrode mit dem zweiten aktiven Material der positiven Elektrode vermischt ist.
Positive Elektrode nach Anspruch 6, wobei das erste aktive Material der positiven Elektrode ultrafeines Lithium-Mangan-dotiertes Eisenphosphat (LMFP) ist und das zweite aktive Material der positiven Elektrode Nickel-Kobalt-Mangan (NCM) ist.
Positive Elektrode nach Anspruch 6, wobei das erste aktive Material der positiven Elektrode und das zweite aktive Material der positiven Elektrode jeweils unabhängig während ihrer Bildung altern gelassen werden, indem sie Temperaturen von mehr als 40 °C ausgesetzt werden.
Positive Elektrode nach Anspruch 6, wobei das erste aktive Material der positiven Elektrode und/oder das zweite aktive Material der positiven Elektrode jeweils unabhängig unter Vorhandensein eines Elektrolyten, der ein Passivierungsmittel beinhaltet, altern gelassen werden.
Positive Elektrode nach Anspruch 9, wobei das Passivierungsmittel ein Vinylencarbonat ist.
Positive Elektrode nach Anspruch 6, wobei das erste aktive Material der positiven Elektrode und das zweite aktive Material der positiven Elektrode jeweils unabhängig während ihrer Bildung altern gelassen werden, indem sie Temperaturen von mehr 45 bis 60 °C ausgesetzt werden.
Positive Elektrode nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung der positiven Elektrode altern gelassen wird, indem die positive Elektrode für mindestens einen Ladezyklus zyklisiert wird.
Positive Elektrode nach Anspruch 12, wobei der mindestens eine Ladezyklus bei 3,2 bis 4,1 V mit einer Laderate von C/20 oder höher durchgeführt wird.
Positive Elektrode nach Anspruch 1, wobei das Altern auf einer Modulebene für eine höhere Durchsatzeffizienz und/oder unter Kompression durchgeführt wird.
Positive Elektrode für eine Lithium-Ionen-Batterie, umfassend: einen Stromkollektor; und eine aktive Schicht der positiven Elektrode, die über dem Stromkollektor angeordnet ist, wobei die aktive Schicht der positiven Elektrode aus einer Zusammensetzung der positiven Elektrode zusammengesetzt ist, die ein erstes aktives Material der positiven Elektrode beinhaltet, das für einen ersten vorgegebenen Zeitraum altern gelassen wurde, vermischt mit einem aktiven Material der positiven Elektrode, das für einen zweiten vorgegebenen Zeitraum altern gelassen wurde, wobei der erste vorgegebene Zeitraum größer als der zweite vorgegebene Zeitraum ist.