DE102023127125A1

DE102023127125A1 - Aktives anodenmaterial und hochleistungs-sekundärbatterie zum hochgeschwindigkeitsladen mit demselben

Info

Publication number: DE102023127125A1
Application number: DE102023127125.3A
Authority: DE
Inventors: Seung-wan Song; Dong Guk Kang; Thi Hai Yen Tran
Original assignee: Industry Academic Cooperation Foundation of Chungnam National University
Current assignee: Industry Academic Cooperation Foundation of Chungnam National University
Priority date: 2022-10-11
Filing date: 2023-10-05
Publication date: 2024-04-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein aktives Anodenmaterial und eine Hochleistungssekundärbatterie zum Hochgeschwindigkeitsladen, die dieses beinhalten. Wenn ein aktives Anodenmaterial, das ein Verbundmaterial, in dem ein aktives Anodenmaterial auf Siliziumbasis mit hoher Kapazität und ein aktives Graphitmaterial, das in der Lage ist, ein Hochgeschwindigkeitsladen durch Erhöhen des Zwischenschichtabstands zu ermöglichen, gemischt sind, als Anode verwendet wird, kann die Hochgeschwindigkeitsladeleistung einer Sekundärbatterie verbessert und deren Kapazität erhöht werden, und eine Sekundärbatterie, die an kleinen und mittleren elektronischen Vorrichtungen, wie etwa tragbaren Telefonen und dergleichen, montiert werden kann, können verschiedene elektrische Mobilitäten, einschließlich gewerblicher Elektrofahrzeuge, und Energiespeichersysteme (ESS) bereitgestellt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein aktives Anodenmaterial und eine Hochleistungssekundärbatterie zum Hochgeschwindigkeitsladen, die dieses beinhalten.
Stand der Technik
Eine Lithium-Sekundärbatterie besteht aus einer Kathode, einer Anode, einem Separator und einer Elektrolytlösung, und die Anode ist eine Gegenelektrode, die Energie speichert, indem Lithiumionen interkaliert und deinterkaliert werden, die während des Ladens und Entladens der Kathode deinterkaliert und interkaliert und bewegt werden, und schließt die Lade- und Entladezyklen einer Sekundärbatterie unter Verwendung von Lithium ab.
Im Allgemeinen wird eine Graphitanode in einer Lithiumionenbatterie verwendet, und ein Staging-Phänomen tritt aufgrund der inhärenten Eigenschaften von Graphit mit einem hohen Grad an struktureller Ordnung auf, und die Lithiumionenbatterie wird mit einer langsamen Rate geladen, bis ein Lithiumion pro sechs Kohlenstoffatome eingelagert ist. Insbesondere Aktivmaterialien auf Graphitbasis weisen Eigenschaften auf, die für den Hochgeschwindigkeitseinsatz von Batterien nachteilig sind, wie beispielsweise Lade- und Entladezeiten von jeweils 20 Stunden oder mehr erfordern, um eine theoretische Kapazität von 372 mAh/g zu erreichen. Die theoretische Kapazität ist ebenfalls begrenzt, so dass nachteilige Eigenschaften darin bestehen, dass auch eine Begrenzung der Kapazitätserhöhung vorliegt.
Während man sich auf eine Technologie konzentriert, um die Laufleistung von Elektrofahrzeugen zu erhöhen und sie gleichzeitig schnell zu laden, das heißt, eine Verbesserung der Energiedichte von Sekundärbatterien und eine Verbesserung der Hochgeschwindigkeitsladeleistung, da die Kommerzialisierung von Elektrofahrzeugen in letzter Zeit aktiv vorangekommen ist, werden die oben beschriebenen Eigenschaften zu dem größten Faktor, der es schwierig macht, Anoden auf Elektrofahrzeugbatterien nur mit dem Graphitmaterial anzuwenden, das den Lithium Sekundärbatterie am meisten besetzt.
Als eines der Materialien, die als Anodenmaterial für Sekundärbatterien im Rampenlicht stehen, ist Silizium (Si) ein Anodenmaterial mit einer theoretischen Kapazität von 4.200 mAh/g und hat den Vorteil, dass es eine sehr hohe Kapazität, eine geringe Potentialdifferenz zu Lithium und reichlich Reserven aufweist.
Obwohl Silizium theoretisch eine hohe theoretische Kapazität hat, wie oben beschrieben, besteht jedoch das Problem, dass sich die Kapazität aufgrund des Problems der Volumenexpansion schnell verschlechtert, wenn das Laden und Entladen fortgesetzt wird.
Um ein solches Problem zu lösen, wurde ein aktives Anodenmaterial entwickelt, in dem Silizium und Graphit komplexiert sind.
Aber selbst im Falle des anodenaktiven Materials, in dem Silizium und Graphit wie oben beschrieben komplexiert sind, gibt es aufgrund der langsamen Ladegeschwindigkeit von Graphit eine Einschränkung in seiner Verwendung für die Hochgeschwindigkeitsladung.
[Stand der Technik Dokumente]
[Patentdokument]
(Patentdokument 0001) KR 10-1795778 B1
OFFENBARUNG
Technische Aufgabe
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein aktives Anodenmaterial bereitzustellen, das in der Lage ist, die Hochgeschwindigkeitsladeleistung der Sekundärbatterie zu verbessern und die Kapazität der Sekundärbatterie zu erhöhen, wenn es als Anode einer Sekundärbatterie verwendet wird, indem es ein aktives Graphitmaterial und ein aktives Material auf Siliziumbasis beinhaltet, die einen vergrößerten Zwischenschichtabstand aufweisen.
Ferner ist es ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Sekundärbatterie bereitzustellen, die an kleinen und mittleren elektronischen Vorrichtungen, wie etwa Mobiltelefonen, verschiedenen elektrischen Mobilitäten, einschließlich gewerblicher Elektrofahrzeuge, und Energiespeichersystemen (ESS) montiert werden kann.
Technische Lösung
Ein aktives Anodenmaterial der vorliegenden Erfindung zur Lösung der obigen Aufgabe beinhaltet ein graphitaktives Material und ein aktives Material auf Siliziumbasis, wobei das graphitaktive Material einen um 0,001 Å auf 0,003 Å erhöhten Zwischenschichtabstand d₀₀₂ aufweisen kann.
Das siliziumbasierte aktive Material und das graphitaktive Material können in einem Gewichtsverhältnis von 1:99 bis 99:1 enthalten sein.
Das graphitaktive Material kann ein natürliches graphitaktives Material oder ein künstliches graphitaktives Material sein.
Das künstliche graphitaktive Material kann einen Zwischenschichtabstand d₀₀₂ von 3, 368 Å bis 3, 370 Å aufweisen.
Das aktive Material auf Siliziumbasis kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Silizium (Si), Siliziumoxiden (SiO und SiO_x (1 < x ≤ 2)), Siliziumlegierungen (Legierungen), Siliziumnanoröhren, Siliziumnanodrähten und Mischungen davon besteht.
Die Lithiumsekundärbatterie, die das aktive Anodenmaterial beinhaltet, kann eine Entladekapazität pro Gewicht von 400 mAh/g oder mehr während 1C Laden und Entladen und eine Kapazitätsrückhalterate von 90 bis 99 % aufweisen.
Das graphitaktive Material kann eine um 127 % oder mehr erhöhte spezifische BET-Oberfläche aufweisen.
Eine Anode für eine Sekundärbatterie gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das aktive Anodenmaterial beinhalten.
Eine Sekundärbatterie gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Elektrode für eine Sekundärbatterie beinhalten.
Die Anode für eine Sekundärbatterie kann eine Entladekapazität pro Gewicht von mehr als 374 mAh/g bis weniger als 2.500 mAh/g während 1C Laden und Entladen aufweisen und kann einen 1C bis 3C Ladezyklus ermöglichen.
Ein Verfahren zum Herstellen eines aktiven Anodenmaterials gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Schritte: Unterstützen von Graphit in einem organischen Lösungsmittel; Tieftemperaturbehandeln von Graphit, der in dem organischen Lösungsmittel unterstützt wird; Trocknen von tieftemperaturbehandeltem Graphit; und Mischen von getrocknetem Graphit mit einem aktiven Material auf Siliziumbasis, wobei Graphit einen Zwischenschichtabstand d₀₀₂ aufweisen kann, der um 0,001 Ä bis 0,003 Ä erhöht ist.
Das organische Lösungsmittel kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus einem linearen organischen Lösungsmittel auf Alkoholbasis, einem linearen organischen Lösungsmittel auf Carbonatbasis, einem cyclischen organischen Lösungsmittel auf Carbonatbasis, einem linearen organischen Lösungsmittel auf Esterbasis, einem organischen Lösungsmittel auf Ketonbasis und Mischungen davon besteht.
Die Niedrigtemperaturbehandlung kann bei 0 bis -40 °C für 0,1 bis 168 Stunden durchgeführt werden.
Vorteilhafte Wirkungen
Bei dem aktiven Anodenmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein aktives Graphitmaterial, das einen vergrößerten Abstand zwischen Graphitschichten und einem aktiven Material auf Siliziumbasis aufweist und die Hochgeschwindigkeitsladeleistung der Sekundärbatterie bei Verwendung als Elektrode für eine Sekundärbatterie erheblich verbessern kann.
Darüber hinaus verbessert die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Sekundärbatterie die Hochgeschwindigkeitsladeleistung und die Leistung pro Gewicht, was Gründe dafür sind, dass es schwierig ist, vorhandene Sekundärbatterien auf Elektrofahrzeuge anzuwenden, wodurch gleichzeitig eine Hochgeschwindigkeitsladung und Gewichtsreduzierung, die Schlüsselelemente in der Entwicklung der Elektrofahrzeugtechnologie sind, erreicht werden können.
Modus für die Erfindung
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben, so dass der Fachmann, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht, die vorliegende Erfindung leicht ausführen kann. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in einer Vielzahl von verschiedenen Formen verkörpert sein und ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
Das Anodenmaterial, das in einer Lithium-Sekundärbatterie enthalten ist, macht etwa 15 % der Materialkosten einer Lithium-Ionen-Batterie aus und ist das drittgrößte Material nach einem Kathodenmaterial und einem Separator, aber es ist ein Gegenelektrodenmaterial für Kathodenmaterialien und ist ein Schlüsselmaterial, das die Leistung wie die Batteriekapazität bestimmt.
Typen der derzeit verwendeten Graphitanodenmaterialtypen können in Naturgraphit und Kunstgraphit eingeteilt werden.
Da ein unter Verwendung von Naturgraphit hergestelltes Anodenmaterial aus unterirdischen Ressourcen hergestellt und verarbeitet und dann aufbereitet wird, ist seine preisliche Wettbewerbsfähigkeit künstlichem Graphit überlegen, und die anfängliche Ladeeffizienz beträgt 90 % oder mehr aufgrund der Entwicklung der Oberflächenbehandlung oder Sphäronisierungstechnologie, so dass sich sein Nutzungsumfang erweitert.
Das unter Verwendung von künstlichem Graphit hergestellte Anodenmaterial wird hergestellt, indem Kokse und Pech als Rohstoffe gebrannt und karbonisiert und in einem Elektroofen bei einer hohen Temperatur von bis zu 3.000 °C erneut erhitzt werden, so dass es eine bessere Lebensdauer als Naturgraphit hat, aber preislich weniger wettbewerbsfähig als Naturgraphit ist.
Wie oben beschrieben, weist das graphitaktive Material jedoch insofern Probleme auf, als ein Staging-Phänomen aufgrund der inhärenten Eigenschaften von Graphit mit einem hohen Grad an struktureller Ordnung auftritt und eine Ladegeschwindigkeit langsam ist, bis ein Lithiumion pro sechs Kohlenstoffatome eingelagert ist. Insbesondere Aktivmaterialien auf Graphitbasis weisen Eigenschaften auf, die für den Hochgeschwindigkeitseinsatz von Batterien nachteilig sind, wie beispielsweise Lade- und Entladezeiten von jeweils 20 Stunden oder mehr erfordern, um eine theoretische Kapazität von 372 mAh/g zu erreichen.
Um diese Probleme zu lösen, wurde versucht, aktive Anodenmaterialien durch verschiedene Verfahren wie herkömmliche Oberflächenbehandlung oder Sphäronisierungsverfahren, Hochtemperaturbehandlung von 1.200 °C oder mehr und dergleichen herzustellen, aber die Herstellungskosten sind hoch oder es gibt eine intrinsische Einschränkung beim Hochgeschwindigkeitsladen, so dass ein Problem besteht, dass es nicht geeignet ist, die Verfahren auf die Hochgeschwindigkeitsladetechnologie von Elektrofahrzeugen für Langstreckenfahrten anzuwenden.
Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Hochgeschwindigkeitslade- und -entladezyklusleistung einer Sekundärbatterie verbessert wird und deren Kapazität erhöht wird, indem ein aktives Graphitmaterial und ein aktives Material auf Siliziumbasis, die keiner Oberflächenbehandlung oder einem Hochtemperaturprozess unterzogen wurden, beinhaltet werden.
Insbesondere ist das graphitaktive Material gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass es einen Zwischenschichtabstand d₀₀₂ aufweist, der um 0,001 Å auf 0,003 Å erhöht ist.
Das graphitaktive Material zeichnet sich dadurch aus, dass es hinsichtlich der Kristallstruktur einen Schichtaufbau aufweist.
Insbesondere in der Kristallstruktur von Graphit verbinden sich Kohlenstoffatome in sp² Hybridorbitalen in einer hexagonalen Ebene miteinander, um eine hexagonale Kohlenstoffebene (Graphenschicht) zu bilden, und π-Elektronen, die oben und unten auf der Kohlenstoffebene positioniert sind, binden die hexagonale Kohlenstoffebene.
Da die π-Elektronen relativ frei zwischen hexagonalen Kohlenstoffebenen bewegt werden können, weist Graphit eine ausgezeichnete elektronische Leitfähigkeit auf. Die π-Bindung zwischen solchen Graphitschichten bildet eine schwache van der Waals-Bindung, aber die Bindung innerhalb der hexagonalen Kohlenstoffebene besteht aus einer sehr starken kovalenten Bindung, um Anisotropie zu zeigen. Lithiumionen werden zwischen solche Graphitschichten interkaliert und deinterkaliert. Graphitaktives Material bedeutet im Wesentlichen hexagonales Graphit, bei dem Graphitschichtebenen im ABAB-Verfahren in der C-Achsen-Richtung gestapelt werden, aber die Stapelreihenfolge kann teilweise modifiziert werden, um eine rhomboedrische Graphitstruktur einzubeziehen, bei der die Graphitschichtebenen im ABCABC-Verfahren gestapelt werden.
Das graphitaktive Material wird während des Aufladens einer Reduktionsreaktion unterzogen, so dass, wenn Lithiumionen in die Schichtstruktur von Graphit eingelagert werden, eine Verbindung von Li_xC gebildet wird, und zu diesem Zeitpunkt wird das Zwischenschichtstapelverfahren auf das AAAA-Verfahren umgestellt. Währenddessen werden Lithiumionen während der Entladung deinterkaliert, während in Graphit eine Oxidationsreaktion stattfindet.
Während des Ladens und Entladens, wie oben beschrieben, können sich die elektrochemischen Eigenschaften, wie etwa das Reaktionspotential und die Lithium-Speicherkapazität, je nach Kristallinität, Mikrostruktur und Partikelform des aktiven Graphitmaterials unterscheiden.
Im Allgemeinen kann jedoch der Zwischenschichtabstand d₀₀₂ in der Kristallstruktur des graphitaktiven Materials im Falle von künstlichem Graphit 3,359 bis 3,367 Å und im Falle von Naturgraphit 3,355 bis 3,550 Å betragen. Da Naturgraphit jedoch nicht künstlich hergestellt wird, ist der Zwischenschichtabstand nicht auf den oben beschriebenen Bereich beschränkt und kann variieren.
Innerhalb des oben beschriebenen Zwischenschichtabstandes werden Lithiumionen während des Ladens interkaliert und während des Entladens deinterkaliert.
Dementsprechend wird in der vorliegenden Erfindung der Zwischenschichtabstand d₀₀₂ des graphitaktiven Materials um 0,001 Å auf 0,003 Å erhöht und somit können die Ladegeschwindigkeit und Ladekapazität erhöht werden.
Wie oben beschrieben, besteht der Mechanismus beim Laden der Lithiumsekundärbatterie darin, dass Lithiumionen in die Schichtstruktur des Graphitaktivmaterials, bei dem es sich um ein Anodenmaterial handelt, eingelagert werden, um eine Li_xC-Verbindung zu bilden.
Daher wird, wie in der vorliegenden Erfindung, wenn der Zwischenschichtabstand d₀₀₂ des graphitaktiven Materials um 0,001 Å auf 0,003 Å erhöht wird, die Einlagerung von Lithiumionen reibungslos durchgeführt, und wenn die Menge an Lithiumionen, die eingelagert werden kann, zunimmt, kann die Ladekapazität der Lithiumsekundärbatterie erhöht werden.
Das graphitaktive Material gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein natürliches graphitaktives Material mit einem vergrößerten Zwischenschichtabstand von normalem natürlichem Graphit, und der Zwischenschichtabstand d₀₀₂ des natürlichen graphitaktiven Materials kann 3,360 Å bis 3,365 Å betragen. Ein allgemeines aktives Naturgraphitmaterial weist einen Zwischenschichtabstand d₀₀₂ von 3,355 bis 3,550 Å auf, und das aktive Naturgraphitmaterial der vorliegenden Erfindung weist einen um 0,001 bis 0,003 Å erhöhten Zwischenschichtabstand d₀₀₂ eines aktiven Naturgraphitmaterials auf, das als vorhandenes Anodenmaterial verwendet wird.
Das aktive Material auf Siliziumbasis kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus nanoskaligem Silizium, mikrogroßem Silizium, Siliziumoxid (SiO und SiO_x (1 < x ≤ 2)), Siliziumlegierung, Siliziumnanoröhren, Siliziumnanodrähten und Mischungen davon, Materialien, deren Oberflächen auf ihren Oberflächen mit Kohlenstoff beschichtet sind, und Kohlenstoffverbundwerkstoffen davon besteht.
Siliziumoxid SiO kann eine Batteriekapazität von 1.500 mAh pro 1 g implementieren, und Silizium ist ein aktives Anodenmaterial, das eine Batteriekapazität von 3.572 mAh implementieren kann, eine höhere Energiedichte als die von Anodenaktivmaterialien auf Graphitbasis aufweist und eine schnelle Aufnahme von Lithiumionen aufweist, so dass die Ladezeit von Lithiumionen-Sekundärbatterien verkürzt werden kann.
Siliziumbasierte anodenaktive Materialien werden bereits seit den frühen 2010er Jahren in kleinen elektronischen Produkten und Geräten wie Smartphones und dergleichen verwendet, aber sie werden aufgrund ihrer hohen Volumenexpansionsrate (bis zu 40-fach) im Vergleich zu den graphitbasierten anodenaktiven Materialien immer noch nur in einem begrenzten Gehalt von weniger als 5 % als Gewichtsverhältnis angewendet, und es gibt eine Einschränkung bei der Anwendung als große Menge eines anodenaktiven Materials.
Um solche Probleme zu lösen, wurden verschiedene Verfahren entwickelt, die jedoch das Volumenausdehnungsproblem des siliziumaktiven Materials lösen sollen, indem im Allgemeinen ein Kohlenstoff-Silizium-Verbundwerkstoff hergestellt wird.
Beim bestehenden Kohlenstoff-Silizium-Verbund besteht jedoch aufgrund der langsamen Ladegeschwindigkeit von Graphit eine Begrenzung der Ladegeschwindigkeit.
Wenn daher als aktives Anodenmaterial, das ein aktives Graphitmaterial mit einem erhöhten Zwischenschichtabstand d002, wie oben beschrieben, und ein aktives Material auf Siliziumbasis in der vorliegenden Erfindung beinhaltet, ein aktives Graphitmaterial mit verbesserten Vor- und Nachteilen eines aktiven Anodenmaterials auf Siliziumbasis gemischt wird, so dass die Mischung auf eine Sekundärbatterie aufgebracht wird, zeichnet es sich dadurch aus, dass es eine erhöhte Kapazität und eine ausgezeichnete Ladegeschwindigkeit aufweist.
Das aktive Material auf Siliziumbasis und das aktive Graphitmaterial können in einem Gewichtsverhältnis von 1:99 bis 99:1 enthalten sein und können in einem Gewichtsverhältnis von 1:9 bis 7:3 enthalten sein, sind aber nicht auf die obigen Beispiele beschränkt. Wenn das aktive Material auf Siliziumbasis und das aktive Graphitmaterial innerhalb der oben beschriebenen Bereiche enthalten sind, ist die Entladekapazität pro Gewicht während des Ladens und Entladens bei 1C (Laden innerhalb von 1 Stunde) groß und eine Ultrahochgeschwindigkeitsladung von Minuteneinheiten zu Sekundeneinheiten bei einer Stromdichte von mehr als 1 C ist möglich.
Das aktive Material auf Siliziumbasis kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Silizium (Si), Siliziumoxiden (SiO und SiO_x (1 < x ≤ 2)), Siliziumlegierungen (Legierungen), Siliziumnanoröhren, Siliziumnanodrähten und Mischungen davon besteht.
Silizium (Si) kann Siliziumpartikel in Nanogröße oder Siliziumpartikel in Mikrogröße sein, ist aber nicht auf die obigen Beispiele beschränkt, und alle können ohne Einschränkung verwendet werden.
Darüber hinaus kann als aktives Material auf Siliziumbasis nicht nur das zuvor beispielhafte aktive Material auf Siliziumbasis, sondern auch sowohl ein Material, das mit Kohlenstoff auf dem äußeren Abschnitt des aktiven Materials auf Siliziumbasis beschichtet ist, als auch ein Verbundmaterial, in dem das aktive Material auf Siliziumbasis mit Kohlenstoff gemischt ist, ohne Einschränkung verwendet werden.
Das aktive Material auf Siliziumbasis kann bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Siliziumpartikeln (Si), Siliziumoxid (SiOx), Siliziumlegierungen (Legierungen) und Mischungen davon besteht, und kann bevorzugter aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Siliziumpartikeln mit Nanogröße (Si), Siliziumoxid (SiO) und einer Mischung davon besteht, ist aber nicht auf die obigen Beispiele beschränkt, und jedes Material, das als aktives Material auf Siliziumbasis verwendet werden kann, kann ohne Einschränkung verwendet werden.
Die Lithiumsekundärbatterie, die das aktive Anodenmaterial der vorliegenden Erfindung beinhaltet, kann eine Entladekapazität pro Gewicht von 350 bis 3.200 mAh/g bei 0,1 C Laden und Entladen, vorzugsweise 380 bis 1.200 mAh/g und bevorzugter 390 bis 920 mAh/g aufweisen. Darüber hinaus beträgt die Kapazitätserhaltung bei 0,1 C Laden und Entladen 100 %, die Entladekapazitätserhaltung während des 0,2 C Ladezyklus (5 Stunden Laden) beträgt 99 % oder mehr, die Entladekapazitätserhaltung während des 0,5 C Ladezyklus (2 Stunden Laden) beträgt 98 % oder mehr, die Entladekapazitätserhaltung während des 1 C Ladezyklus (1 Stunde Laden) beträgt 97 % oder mehr, die Entladekapazitätserhaltung während des 2 C Ladezyklus (30 Minuten Laden) beträgt 97 % oder mehr und die Entladekapazitätserhaltung während des 3 C Ladezyklus (20 Minuten Laden) beträgt 94 % oder mehr. Auf diese Weise kann die Beibehaltung der Entladekapazität während des 600C Ultra-Hochgeschwindigkeitsladezyklus (6-Sekunden-Ladung; 2-Sekunden-Ladung im Falle einer vollen Zelle) 85 % oder mehr betragen.
Selbst wenn die Lade- und Entladebedingungen wie oben beschrieben unterschiedlich sind, kann eine ausgezeichnete Kapazitätsrückhalterate beibehalten werden, und somit ist der Hochgeschwindigkeitsladeeffekt sehr ausgezeichnet.
Die Lithiumsekundärbatterie, die das aktive Anodenmaterial der vorliegenden Erfindung beinhaltet, kann eine Entladekapazität pro Gewicht bei 1C-Ladung und -Entladung von mehr als 350 mAh/g bis weniger als 2.500 mAh/g, 400 mAh/g bis 1.450 mAh/g und 450 mAh/g bis 1.400 mAh/g aufweisen. Dies ist sehr gut in der Entladekapazität pro Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Sekundärbatterien.
Die Lithiumsekundärbatterie, die das aktive Anodenmaterial der vorliegenden Erfindung beinhaltet, kann eine Entladekapazität pro Gewicht bei 600C Ladung von mehr als 350 mAh/g bis weniger als 1.200 mAh/g, 400 mAh/g bis 1.000 mAh/g und 450 mAh/g bis 700 mAh/g aufweisen. Dies ist sehr gut in der Entladekapazität pro Gewicht trotz Ultra-High-Speed-Laden im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Sekundärbatterien.
Das graphitaktive Material ist ein natürliches graphitaktives Material, und das natürliche graphitaktive Material kann einen Zwischenschichtabstand d₀₀₂ von 3, 362 Å bis 3, 363 Å aufweisen.
Ein allgemeines natürliches Graphitaktivmaterial weist einen Zwischenschichtabstand d₀₀₂ von 3,355 bis 3,550 Ä auf, und das natürliche Graphitaktivmaterial der vorliegenden Erfindung erhöht den Zwischenschichtabstand d&tC;002&tD; des natürlichen Graphitaktivmaterials, das als herkömmliches Anodenmaterial verwendet wird, um 0,001 bis 0,003 Å.
Wie oben beschrieben, kann die Vergrößerung des Zwischenschichtabstandes d₀₀₂ des graphitaktiven Materials durch die Vergrößerung der spezifischen Oberfläche deutlicher bestätigt werden.
Das graphitaktive Material ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine spezifische BET-Oberfläche aufweist, die um 127 % oder mehr erhöht ist. Insbesondere hat das aktive Material aus künstlichem Graphit eine um 127 % bis 130 % erhöhte spezifische BET-Oberfläche und das aktive Material aus natürlichem Graphit eine um 127 % bis 150 % erhöhte spezifische BET-Oberfläche.
Wie oben beschrieben, kann die Zunahme des Zwischenschichtabstands d₀₀₂ und der spezifischen BET-Oberfläche des graphitaktiven Materials den Zwischenschichtabstand der Kristallstruktur erhöhen, wodurch während des Ladens die Interkalationsrate von Lithiumionen erhöht und die Ladekapazität erhöht wird.
Wenn jedoch der Zwischenschichtabstand über den oben beschriebenen Bereich hinaus zunimmt, besteht ein Problem darin, dass Lithiumionen nicht zwischen den Graphitschichten fixiert werden können, und wenn der Abstand unter den oben beschriebenen Bereich zunimmt, kann ein Effekt des Erhöhens der Ladegeschwindigkeit und ein Effekt des Erhöhens der Ladekapazität gemäß der Zunahme des Zwischenschichtabstands unzureichend sein.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines aktiven Graphitmaterials, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Unterstützen von Graphit in einem organischen Lösungsmittel; Tieftemperaturbehandeln von Graphit, der in dem organischen Lösungsmittel unterstützt wird; Trocknen von tieftemperaturbehandeltem Graphit; und Mischen von getrocknetem Graphit mit einem aktiven Material auf Siliziumbasis, und der Zwischenschichtabstand d₀₀₂ aufweisen kann, der um 0,001 Å bis 0,003 Å erhöht ist.
Graphit ist ein natürliches Graphitaktivmaterial oder künstliches Graphitaktivmaterial, das als Graphitaktivmaterial verwendet werden kann, aber nicht auf die obigen Beispiele beschränkt ist, und jedes Material, das als Graphitaktivmaterial verwendet werden kann, kann ohne Einschränkung verwendet werden.
Das organische Lösungsmittel kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus einem linearen organischen Lösungsmittel auf Alkoholbasis, einem linearen organischen Lösungsmittel auf Carbonatbasis, einem cyclischen organischen Lösungsmittel auf Carbonatbasis, einem linearen organischen Lösungsmittel auf Esterbasis, einem organischen Lösungsmittel auf Ketonbasis und Mischungen davon besteht.
Das organische Lösungsmittel auf Alkoholbasis kann Methylalkohol, Ethylalkohol, Propylalkohol, 2-Propylalkohol, 1-Butylalkohol, 2-Butylalkohol, Isobutylalkohol, tert-Butylalkohol oder dergleichen sein.
Das lineare organische Lösungsmittel auf Carbonatbasis kann Dimethylcarbonat, Ethylmethylcarbonat, Diethylcarbonat, Methylpropylcarbonat, Ethylpropylcarbonat, Dipropylcarbonat oder dergleichen sein.
Das zyklische organische Lösungsmittel auf Carbonatbasis kann Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC) oder dergleichen sein.
Darüber hinaus können auch fluorierte cyclische organische Lösungsmittel auf Carbonatbasis wie Fluorethylencarbonat (FEC), 4 ,4-Difluorethylencarbonat, 4,5-Difluorethylencarbonat, 4-Methyl-5-fluorethylencarbonat, 4-Methyl-5,5difluorethylencarbonat, 4-(Fluormethyl)ethylencarbonat, 4-(Difluormethyl) ethylencarbonat, 4-(Trifluormethyl)ethylencarbonat, 4-(2-Fluorethyl)ethylencarbonat, 4-(2 ,2 - Difluorethyl)ethylencarbonat und 4-(2, 2 ,2-Trifluorethyl)ethylencarbonat verwendet werden.
Fluorierte organische Lösungsmittel auf Dimethylcarbonatbasis wie Fluormethylmethylcarbonat, Difluormethylmethylcarbonat, Trifluormethylmethylcarbonat, Bis(fluormethyl) carbonat, Bis(difluormethyl) carbonat, Bis(trifluormethyl) carbonat, (Fluormethyl)(difluormethyl) carbonat, (Fluormethyl)(trifluormethyl) carbonat und (Difluormethyl)(trifluormethyl) carbonat können ebenfalls verwendet werden.
Fluorierte organische Lösungsmittel auf Diethylcarbonatbasis wie 2-Fluorethylethylcarbonat, 2 ,2-Difluorethylethylcarbonat, 2, 2, 2-Trifluorethylethylcarbonat, Bis (2-Fluorethyl) carbonat, Bis (2,2-difluorethyl) carbonat, bis(2 ,2 ,2 - trifluorethyl) carbonat, (2-Fluorethyl)(2, 2-difluorethyl) carbonat, (2-Fluorethyl) (2,2,2-trifluorethyl) carbonat und (2 ,2-Difluorethyl) (2,2,2-trifluorethyl) carbonat können ebenfalls verwendet werden.
Fluorierte organische Lösungsmittel auf Ethylmethylcarbonatbasis wie 2-Fluorethylmethylcarbonat, 2,2-Difluorethylmethylcarbonat, 2,2,2-Trifluorethylmethylcarbonat, (2-Fluorethyl)(fluormethyl)carbonat, (2-Fluorethyl) (difluormethyl) carbonat, (2-Fluorethyl) (trifluormethyl) carbonat, (2,2-Difluorethyl) (fluormethyl) carbonat, (2,2-Difluorethyl) (difluormethyl) carbonat, (2,2-Difluorethyl) (trifluormethyl) carbonat, (2, 2, 2 - Trifluorethyl) (fluormethyl) carbonat, (2, 2, 2 - Trifluorethyl) (difluormethyl) carbonat und (2, 2,2 - Trifluorethyl) (trifluormethyl) carbonat können ebenfalls verwendet werden.
Das lineare organische Lösungsmittel auf Esterbasis kann Methylacetat, Ethylacetat, Methylpropionat, Ethylpropionat oder dergleichen sein.
Darüber hinaus können auch fluorierte lineare organische Lösungsmittel auf Esterbasis wie Fluormethylacetat, Difluormethylacetat, Trifluormethylacetat, 2-Fluorethylacetat, 2,2-Difluorethylacetat, 2,2,2-Trifluorethylacetat, Fluormethylpropionat, Difluormethylpropionat, Trifluormethylpropionat, 2-Fluorethylpropionat, 2,2-Difluorethylpropionat und 2,2,2-Trifluorethylpropionat verwendet werden.
Das organische Lösungsmittel auf Ketonbasis kann Aceton, Methylethylketon, Diethylketon oder dergleichen sein.
Darüber hinaus können auch fluorierte organische Lösungsmittel auf Ketonbasis wie 1-Fluorpropan-2-on, 1,1-Difluorpropan-2-on, 1,1,1 -Trifluorpropan-2-on, 1,3-Difluorpropan-2 -on, 1,1,3-Trifluorpropan-2-on, 1,1,1 ,3-Tetrafluorpropan-2-on, 1,1,3 ,3-Tetrafluorpropan-2-on, 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan-2-on und 1,1,1,3,3,3-Hexafluorpropan-2-on verwendet werden.
Die Tieftemperaturbehandlung kann bei 0 bis -40 °C für 0,1 bis 168 Stunden durchgeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Temperatur vorzugsweise -5 bis -35 °C, bevorzugter -10 bis -30 °C.
Wenn das Graphitaktivmaterial unter den oben beschriebenen Bedingungen der unterstützten Lösungsmittel- und Niedertemperaturbehandlung behandelt wird, erhöht sich der Zwischenschichtabstand des Graphitaktivmaterials, so dass bei Verwendung als Anodenmaterial für eine Lithiumsekundärbatterie die Ladegeschwindigkeit verbessert und die Ladekapazität erhöht werden kann.
Darüber hinaus kann die Ladegeschwindigkeit stark verbessert werden und die Kapazität kann auch erhöht werden, wenn ein herkömmliches aktives Anodenmaterial als aktives Anodenmaterial verwendet wird, das ein aktives Graphitmaterial mit einem vergrößerten Zwischenschichtabstand und ein aktives Material auf Siliziumbasis umfasst, im Vergleich dazu, wenn nur ein aktives Graphitmaterial mit einem vergrößerten Zwischenschichtabstand als aktives Anodenmaterial verwendet wird.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Anode für eine Sekundärbatterie, die ein aktives Anodenmaterial und eine Sekundärbatterie, die die Anode beinhaltet, beinhaltet.
Insbesondere kann das aktive Anodenmaterial durch Einbeziehen in eine Sekundärbatterieelektrode zusammen mit einem leitfähigen Material und einem Bindemittel durch ein auf dem Gebiet allgemein praktiziertes Verfahren verarbeitet werden.
Das leitfähige Material wird verwendet, um der Elektrode Leitfähigkeit zu verleihen, und kann ohne besondere Einschränkung verwendet werden, solange es keine chemische Veränderung verursacht und eine elektronische Leitfähigkeit aufweist. Spezifische Beispiele davon können beinhalten: kohlenstoffbasierte Materialien wie Graphit, Ruß, Super P, Acetylenruß, Ketjenruß, Kanalruß, Furnaceruß, Lampenruß, Sommerruß, Kohlenstofffaser, Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstoffnanodrähte, Graphen, graphitisierte Mesokohlenstoffmikroperlen, Fulleren und amorphen Kohlenstoff; Metallpulver oder Metallfasern wie Kupfer, Nickel, Aluminium und Silber; leitfähige Whisker wie Zinkoxid und Kaliumtitanat; leitfähige Metalloxide wie Titanoxid; oder leitfähige Polymere wie Polyphenylenderivate, und eines davon allein oder Mischungen aus zwei oder mehr davon können verwendet werden, aber dies ist nur ein Beispiel und nicht beschränkt, solange es sich um ein zuvor bekanntes leitfähiges Material handelt.
Das Bindemittel verbessert die Haftkraft zwischen dem aktiven Material und den leitfähigen Materialpartikeln oder zwischen dem aktiven Material und dem Stromkollektor. Konkrete Beispiele davon können Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyimid (PI), Fluorpolyimid (FPI), Polyacrylsäure (PAA), Polyvinylalkohol (PVA), Carboxymethylcellulose (CMC), Stärke, Hydroxypropylcellulose, regenerierte Cellulose, Polyvinylpyrrolidon (PVP), Tetrafluorethylen, Polyethylen, Polypropylen, Polyurethan, Ethylenpropylen-Dienmonomer (EPDM), sulfoniertes EPDM, Styrol-Butadien-Kautschuk, Fluorkautschuk oder Copolymere davon, Algin usw. beinhalten, und eines davon allein oder Mischungen aus zwei oder mehr davon können verwendet werden, aber dies ist nur ein Beispiel und nicht beschränkt, solange es ein vorbekanntes Bindemittel ist.
Die Lithiumsekundärbatterie kann ferner beinhalten: eine Kathode für eine Lithiumsekundärbatterie; einen Elektrolyten für eine Lithiumsekundärbatterie; und einen Separator.
Als kathodenaktives Material in der Kathode für eine Lithium-Sekundärbatterie können beliebige oder Mischungen aus zwei oder mehr ausgewählt aus LiCoO₂, LiMnO₂, LiNiO₂, LiNi_1-xCo_xC₂, LiNi_xCo_yMn_zO₂ (x+y+z=1), LiNi_xCo_yAl_zC₂ (x+y+z=1), LiNi_xMn_yM_zO₂ (x+y+z=1, und M ist ein zwei- oder dreiwertiges Metall oder Übergangsmetall), LiFePO₄, LiMnPO₄, LiCoPO₄, LiFe_1-xM_xPO₄ (M ist ein Metall oder Übergangsmetall), LiMn₂O₄, LiMn_2- _xM_xO₄ (M ist ein Metall oder Übergangsmetall), a(Li₂MnO₃)b(LiNI_xCo_yMn_zO₂) (a+b=1, x+y+z=1), Li_1.2Ni_0.13Co_0.13-xMn_0.54Al_xO_2(1-y)F_2y (x und y sind voneinander unabhängige reelle Zahlen von 0 bis 0.05), Li_1.2Mn_(0.8-a)MaO₂ (M ist ein zweiwertiges oder dreiwertiges Metall oder Übergangsmetall), Li₂N_1-xM_xO₃ (N ist ein zweiwertiges, dreiwertiges oder vierwertiges Metall oder Übergangsmetall, und M ist ein zweiwertiges oder dreiwertiges Metall oder Übergangsmetall), Li_1+xN_y-zM_zO₂ (N ist Ti oder Nb, und M ist V, Ti, Mo, oder W), Li₄Mn_2- _xM_xO₅ (M ist ein Metall oder Übergangsmetall), Li_xM_2-xO₂ (M ist ein Metall oder Übergangsmetall wie Ti, Zr, Nb, Mn, oder der Gleichen), und Li₂O/Li₂Ru_1-xM_xO₃ (M ist ein Metall oder Übergangsmetall) können verwendet werden, aber dies sind nur Beispiele und nicht beschränkt, solange es sich um bereits bekannte kathodenaktive Materialien handelt.
Zusätzlich kann die Kathode für eine Lithiumsekundärbatterie ferner ein leitfähiges Material und ein Bindemittel beinhalten, die mit dem oben beschriebenen leitfähigen Material und Bindemittel identisch sind, sodass überlappende Beschreibungen weggelassen werden.
Die Elektrolytlösung für eine Lithiumsekundärbatterie kann hergestellt sein aus: einem Lithiumsalz und einem gemischten organischen Lösungsmittel, das dasselbe enthält; einer Polymermatrix; oder einem Vollfestkörperelektrolyten.
Bei dem Lithiumsalz kann es sich um ein beliebiges oder um Gemische aus zwei oder mehr aus der Gruppe LiPF₆, LiClO₄, LiAsF₆, LiBF₄, LiSbF₆, LiAlO₄, LiAlCl₄, LiCF₃SO₃, LiC₄F₉SO₃, LiC₆H₅SO₃, LiN(C₂F₅SO₃)₂, LiN(C₂F₅SO₂)₂, LiN(CF₃SO₂)₂, LiN(FSO₂)₂, LiN(C_xF_2x+1SO₂)(C_yF_2y+1SO₂) (vorausgesetzt, dass x und y 0 oder natürliche Zahlen sind), LiCl, LiI, LiSCN, LiB(C₂O₄)₂, LiF₂BC₂O₄, LiPF₄(C₂O₄), LiPF₂(C₂O₄)₂, and LiP(C₂O₄)₃, was nur ein Beispiel ist und ohne besondere Einschränkung verwendet werden kann, solange es in der Technik allgemein verwendet wird und daher nicht notwendigerweise darauf beschränkt ist.
Das gemischte organische Lösungsmittel ist nicht notwendigerweise darauf beschränkt, obwohl es ein beliebiges oder ein Gemisch aus zwei oder mehr sein kann, ausgewählt aus: einer Gruppe bestehend aus cyclischen Verbindungen auf Carbonatbasis, wie Ethylencarbonat, Propylencarbonat und Vinylencarbonat;
eine Gruppe bestehend aus fluorierten cyclischen Carbonat-basierten Verbindungen wie Fluorethylencarbonat, Difluorethylencarbonat und Fluorpropylencarbonat;
eine Gruppe, die aus linearen Verbindungen auf Carbonatbasis wie Dimethylcarbonat, Methylethylcarbonat und Diethylcarbonat besteht;
eine Gruppe bestehend aus fluorierten Dimethylcarbonat-basierten Verbindungen wie Fluormethylmethylcarbonat, Difluormethylmethylcarbonat, Trifluormethylmethylcarbonat, Bis(fluormethyl) carbonat, Bis(difluormethyl) carbonat, Bis(trifluormethyl) carbonat, (Fluormethyl)(difluormethyl) carbonat, (Fluormethyl)(trifluormethyl) carbonat und (Difluormethyl)(trifluormethyl) carbonat;
eine Gruppe bestehend aus fluorhaltigen Ethylmethylcarbonat-basierten Verbindungen wie 2-Fluorethylmethylcarbonat, 2,2-Difluorethylmethylcarbonat, 2,2,2-Trifluorethylmethylcarbonat, (2-Fluorethyl) (fluormethyl) carbonat, (2-Fluorethyl) (difluormethyl) carbonat, (2-Fluorethyl) (trifluormethyl) carbonat, (2,2-Difluorethyl) (fluormethyl) carbonat, (2,2-Difluorethyl) (difluormethyl) carbonat, (2,2-Difluorethyl) (trifluormethyl) carbonat, (2,2,2-Trifluorethyl) (fluormethyl) carbonat, (2,2,2-Trifluorethyl) (difluormethyl) carbonat und (2,2,2-Trifluorethyl) (trifluormethyl) carbonat; und eine Gruppe bestehend aus fluorierten Diethylcarbonat-basierten Verbindungen wie 2-Fluorethylethylcarbonat, 2,2-Difluorethylethylcarbonat, 2,2,2-Trifluorethylethylcarbonat, Bis (2-fluorethyl) carbonat, Bis (2,2-difluorethyl) carbonat, Bis (2,2,2 - trifluorethyl) carbonat, (2-Fluorethyl) (2,2- difluorethyl) carbonat, (2-Fluorethyl) (2,2,2-trifluorethyl) carbonat und (2,2-Difluorethyl) (2,2,2-trifluorethyl) carbonat;
eine Gruppe bestehend aus fluorierten Verbindungen auf Esterbasis wie Fluormethylacetat, Difluormethylacetat, Trifluormethylacetat, 2 - Fluorethylacetat, 2,2-Difluorethylacetat, 2,2,2-Trifluorethylacetat, Fluormethylpropionat, Difluormethylpropionat, Trifluormethylpropionat, 2-Fluorethylpropionat, 2,2-Difluorethylpropionat, 2,2,2-Trifluorethylpropionat, 2-Fluorethylbutyrat, 2,2-Difluorethylbutyrat und 2,2,2-Trifluorethylbutyrat (TFEB);
eine Gruppe bestehend aus etherbasierten Verbindungen wie Dimethylether, Ethylmethylether, Diethylether, Propylmethylether, Propylethylether, Dipropylether, Isopropylmethylether, Isopropylethylether, Diisopropylether, n-Butylmethylether, n-Butylethylether, n-Butylpropylether, n-Butylisopropylether, n-Dibutylether, tert-Butylmethylether, tert-Butylethylether, tert-Butylpropylether, tert-Butylisopropylether, tert-Dibutylether, Ethylenglykolmethylether, Ethylenglykolethylether, Ethylenglykolpropylether, Ethylenglykolisopropylether, Ethylenglykol-n-butylether, Ethylenglykol-tert-butylether, Diethylenglykolether, Propylenglykolmethylether, Propylenglykolethylether, Propylenglykolpropylether, Propyl englykoli sopropylether, Propylenglykol-n-butylether, Propylenglykol-tert-butylether und Dipropylenglykolether;
eine Gruppe bestehend aus fluorierten Ethern wie Fluormethylmethylether, Difluormethylmethylether, Trifluormethylmethylether, Di(fluormethyl)ether, Difluormethylfluormethylether, Trifluormethylfluormethylether, Di(difluormethyl)ether, Trifluormethyldifluormethylether, Di(trifluormethyl)ether, 1-Fluorethylmethylether, 2-Fluorethylmethylether, 1,1-Difluorethylmethylether, 1,2-Difluorethylmethylether, 2,2-Difluorethylmethylether, 1,1,1-Trifluormethylmethylether, 1,1, 2-Trifluormethylmethylether, 1,2,2-Trifluormethylmethylether, 2,2,2-Trifluormethylmethylether, 1,1,1,2-Tetrafluormethylmethylether, 1,1,2,2-Tetrafluormethylmethylether, 1,2,2,2-Tetrafluorethylmethyläther, 1,1,1,2,2-Pentafluorethylmethyläther, 1,1,2,2,2-Pentafluorethylmethyläther, Hexafluorethylmethyläther, 1-Fluorethylfluormethylether, 2-Fluorethylfluormethylether, 1,1-Difluorethylfluormethylether, 1,2-Difluorethylfluormethylether, 2,2-Difluorethylfluormethylether, 1,1,1-Trifluorethylfluormethylether, 1,1,2-Trifluorethylfluormethylether, 1, 2, 2 - Trifluorethylfluormethylether, 2, 2, 2 - Trifluorethylfluormethylether, 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethylfluormethylether, 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethylfluormethylether, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethylfluormethylether, 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethylfluormethylether, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethylfluormethylether, Hexafluorethylfluormethylether, 1 - Fluorethyldifluormethylether, 2 - Fluorethyldifluormethylether, 1, 1 - Difluorethyldifluormethylether, 1, 2 -Difluorethyldifluormethylether, 2, 2 - Difluorethyldifluormethylether, 1, 1, 1 - Trifluorethyldifluormethylether, 1, 1,2-Trifluorethyldifluormethylether, 1, 2, 2 - Trifluorethyldifluormethylether, 2, 2, 2 - Trifluorethyldifluormethylether, 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethyldifluormethylether, 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethyldifluormethylether, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethyldifluormethylether, 1, 1, 1, 2, 2-Pentafluorethyldifluormethylether, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethyldifluormethylether, Hexafluorethyldifluormethylether, 1 - Fluorethyltrifluormethylether, 2 - Fluorethyltrifluormethylether, 1, 1 - Difluorethyltrifluormethylether, 1, 2 - Difluorethyltrifluormethylether, 2, 2 - Difluorethyltrifluormethylether, 1, 1, 1 - Trifluorethyltrifluormethylether, 1, 1, 2 -Trifluorethyltrifluormethylether, 1, 2, 2 - Trifluorethyltrifluormethylether, 2, 2, 2 - Trifluorethyltrifluormethylether, 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethyltrifluormethylether, 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethyltrifluormethylether, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethyltrifluormethylether, 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethyltrifluormethylether, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethyltrifluormethylether, Hexafluorethyltrifluormethylether, 1 - Fluorethylethylether, 2 - Fluorethylethylether, 1, 1 - Difluorethylethylether, 1,2-Difluorethylethylether, 2, 2 - Difluorethylethylether, 1, 1 , 1 - Trifluorethylethylether, 1, 1, 2 - Trifluorethylethylether, 1, 2, 2 - Trifluorethylethylether, 2, 2, 2 - Trifluorethylethylether, 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethylethylether, 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethylethylether, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethylethylether, 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethylethylether, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethylethylether, Hexafluorethylethylether, 1 - Fluorethylether, 2 - Fluorethyl - 1 - fluorethylether, 1, 1 - Difluorethyl - 1 - fluorethylether, 1 ,2 - Difluorethyl - 1 - fluorethylether, 2, 2 - Difluorethyl - 1 - fluorethylether, 1, 1, 1 - Trifluorethyl - 1 - fluorethylether, 1, 1, 2 - Trifluorethyl - 1 - fluorethylether, 1, 2, 2 - Trifluorethyl - 1 - fluorethylether, 2, 2, 2 - Trifluorethyl - 1 - fluorethylether, 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethyl - 1 - fluorethylether, 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethyl - 1 - fluorethylether, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethyl - 1 - fluorethylether, 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethyl - 1 - fluorethylether, 1, 1, 2, 2, 2-Pentafluorethyl - 1 - fluorethylether, Hexafluorethyl - 1 - fluorethyl - ether, 1 - Fluorethyl - 2 - fluorethyl - ether, 2 - Fluorethyl - ether, 1, 1 - Difluorethyl - 2 - fluorethyl-ether, 1 ,2 - Difluorethyl - 2 - fluorethyl - ether, 2, 2 - Difluorethyl - 2 - fluorethyl - ether, 1, 1, 1 - Trifluorethyl - 2 - fluorethyl - ether, 1, 1, 2 - Trifluorethyl - 2 - fluorethyl - ether, 1, 2, 2 - Trifluorethyl - 2 - fluorethyl - ether, 2, 2, 2 - Trifluorethyl - 2 - fluorethyl - ether, 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethyl - 2 - fluorethyl - ether, 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethyl - 2 - fluorethyl - ether, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethyl - 2 - fluorethyl - ether, 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethyl - 2 - fluorethyl-ether, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethyl - 2 - fluorethylether, Hexafluorethyl - 2 - fluorethylether, 1 - Fluorethyl - 1, 2 - difluorethylether, 2 - Fluorethyl - 1, 2 - difluorethylether, 1,1-Difluorethyl - 1, 2 - difluorethylether, Di (1, 2 - difluorethyl) ether, 2, 2 - Difluorethyl -1,2-difluorethylether, 1, 1, 1 - Trifluorethyl - 1, 2 - difluorethylether, 1, 1, 2 - Trifluorethyl - 1, 2 - difluorethylether, 1, 2, 2 - Trifluorethyl - 1, 2 - difluorethylether, 2, 2, 2 - Trifluorethyl - 1, 2 - difluorethylether, 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethyl - 1 , 2 - difluorethylether, 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethyl - 1, 2 - Difluorethylether, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethyl - 1, 2 - difluorethylether, 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethyl - 1, 2 - difluorethylether, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethyl -1,2-difluorethylether, Hexafluorethyl - 1, 2 - difluorethylether, 1, 1 - Difluorethyl - 2, 2 - difluorethylether, 1, 2 - Difluorethyl - 2, 2 - difluorethylether, Di (2, 2 - difluorethyl) ether, 1, 1, 1 - Trifluorethyl - 2, 2 - difluorethylether, 1, 1, 2 - Trifluorethyl - 2, 2 - difluorethylether, 1, 2, 2 - Trifluorethyl - 2, 2 - difluorethylether, 2, 2, 2 - Trifluorethyl - 2, 2 - difluorethylether, 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethyl - 2, 2 - Difluorethylether, 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethyl 2, 2 - Difluorethylether, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethyl 2, 2 - Difluorethylether, 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethyl 2, 2 - Difluorethylether, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethyl 2, 2 - Difluorethylether, Hexafluorethyl 2, 2 - Difluorethylether, 1, 1 - Difluorethyl 1, 1, 1 - Trifluorethylether, 1, 2 - Difluorethyl - 1, 1, 1 - trifluorethylether, 2, 2 - Difluorethyl - 1, 1, 1 - trifluorethylether, Di (1, 1, 1 - trifluorethyl) ether, 1, 1, 2 - Trifluorethyl - 1, 1, 1 - trifluorethylether, 1, 2, 2 - Trifluorethyl - 1, 1, 1 - trifluorethylether, 2, 2, 2 - Trifluorethyl - 1, 1, 1 - Trifluorethylether, 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 1, 1 - Trifluorethylether, 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 1, 1 - Trifluorethylether, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 1, 1, 2 - Pentafluorethylether, 1, 1, 1 - Trifluorethylether, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 1, 1 - Trifluorethylether, Hexafluorethyl - 1, 1, 1 - trifluorethylether, 1, 1 - Difluorethyl - 1, 1, 2 - trifluorethylether, 1, 2 - Difluorethyl - 1, 1, 2 - trifluorethylether, 2, 2 -D ifluorethyl - 1, 1, 2 - trifluorethylether, 1, 1, 1 - Trifluorethyl - 1, 1, 2 - trifluorethylether, 1, 1, 2 - Trifluorethylether, 1, 2, 2 - Trifluorethyl-1, 1,2- Trifluorethylether, 2, 2, 2 - Trifluorethyl - 1, 1, 2 - Trifluorethylether, 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethyl - 1, 1, 2 - Trifluorethylether, 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethyl - 1, 1,2- Trifluorethylether, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethyl - 1, 1, 2 - Trifluorethylether, 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethyl - 1, 1 ,2 - Trifluorethylether, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethyl - 1, 1, 2 - trifluorethylether, Hexafluorethyl - 1, 1, 2 - trifluorethylether, 1,1-Difluorethyl - 1, 2, 2 - trifluorethylether, 1, 2 - Difluorethyl - 1, 2, 2 - trifluorethylether, 2, 2 - Difluorethyl - 1, 2, 2 - trifluorethylether, 1 ,1 , 1 - Trifluorethyl - 1, 2, 2 - trifluorethylether, 1, 1, 2 - Trifluorethyl - 1, 2, 2 - trifluorethylether, Di (1, 2, 2 - trifluorethyl) ether, 2, 2, 2-Trifluorethyl - 1, 2, 2 - Trifluorethylether, 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethyl - 1, 2, 2 - trifluorethylether, 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethyl - 1, 2, 2 - trifluorethylether, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethyl - 1 ,2, 2 - trifluorethylether, 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethyl - 1, 2, 2 - trifluorethylether, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethyl - 1 ,2 ,2 - trifluorethylether, Hexafluorethyl - 1, 2, 2 - trifluorethylether, 1, 1 - Difluorethyl - 2, 2, 2 - trifluorethylether, 1, 2 - Difluorethyl - 2, 2, 2 - Trifluorethylether, 2, 2 - Difluorethyl 2, 2, 2 - Trifluorethylether, 1, 1, 1 - Trifluorethyl 2, 2, 2 - Trifluorethylether, 1, 1, 2 - Trifluorethyl 2, 2, 2 - Trifluorethylether, 1, 2, 2 - Trifluorethyl - 2, 2, 2 - Trifluorethylether, Di (2, 2, 2 - trifluorethyl) ether, 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethyl - 2, 2, 2 - Trifluorethylether, 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethyl 2, 2, 2 - Trifluorethylether, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethyl 2, 2, 2 - Trifluorethylether, 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethyl - 2, 2, 2 - trifluorethyl - ether, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethyl - 2, 2, 2 - trifluorethyl - ether, Hexafluorethyl - 2, 2, 2 - trifluorethyl - ether, 1,1 - Difluorethyl - 1, 1, 1, 2 - tetrafluorethyl - ether, 1, 2 - Difluorethyl - 1, 1, 1, 2 - tetrafluorethyl - ether, 2, 2 - Difluorethyl - 1, 1, 1, 2 - tetrafluorethyl - ether, 1, 1, 1, 1 - Trifluorethyl - 1, 1, 1, 2 - tetrafluorethyl - ether, 1, 1, 2 - Trifluorethyl - 1, 1, 1, 1, 2 - tetrafluorethylether, 1, 2, 2-Trifluorethyl - 1, 1, 1, 2 - tetrafluorethylether, 2, 2, 2 - Trifluorethyl - 1, 1, 1, 2 - tetrafluorethylether, Di (1, 1, 1, 1, 1, 2 - tetrafluorethyl) ether, 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethyl - 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethyl 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethyl 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethyl 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethylether, Hexafluorethyl 1, 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 1 - Difluorethyl - 1, 1, 2, 2 - tetrafluorethylether, 1,2- Difluorethyl-1, 1, 2, 2 - tetrafluorethylether, 2, 2 - Difluorethyl - 1, 1, 2, 2 - tetrafluorethylether, 1, 1, 1 - Trifluorethyl - 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 1, 2 - Trifluorethyl - 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 2, 2 - Trifluorethyl - 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethylether, 2, 2, 2 - Trifluorethyl - 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethyl - 1, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethylether, Di (1, 1, 2, 2, 2 - tetrafluorethylether), 1, 2, 2, 2, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 1, 2, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 1, 2, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethylether, Hexafluorethyl - 1, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 1 - Difluorethyl - 1, 2, 2, 2 ,2 - Tetrafluorethylether, 1, 2 - Difluorethyl-1, 2, 2, 2, 2 - Tetrafluorethylether, 2, 2 - Difluorethyl - 1, 2, 2, 2, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 1, 1 - Trifluorethyl - 1, 2, 2, 2, 2 - tetrafluorethylether, 1, 1,2-Trifluorethyl - 1, 2, 2, 2, 2 - tetrafluorethylether, 1, 2, 2 - Trifluorethyl - 1, 2, 2, 2, 2 - tetrafluorethylether, 2, 2, 2, 2 - Trifluorethyl - 1, 2, 2, 2, 2 - tetrafluorethylether, 1, 1, 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 2, 2, 2, 2 - Tetrafluorethylether, Di (1, 2, 2, 2, 2 - tetrafluorethyl) ether, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1,1,2, 2, 2, 2-Tetrafluorethylether, 1, 1, 2, 2, 2, 2 - Pentafluorethyl - 1, 2, 2, 2, 2 - tetrafluorethyl - ether, Hexafluorethyl - 1, 2, 2, 2, 2 - tetrafluorethyl - ether, 1, 1 - Difluorethyl - 1, 1, 1, 2, 2, 2 - pentafluorethyl - ether, 1, 2 - Difluorethy 1- 1, 1, 1, 2, 2, 2 - pentafluorethyl - ether, 2 ,2 - Difluorethyl - 1, 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 1, 1 - Trifluorethyl 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 1, 2 - Trifluorethyl 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 2, 2 - Trifluorethyl 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethylether, 2, 2, 2 - Trifluorethyl 1, 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 1, 2, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethylether, 1, 1, 1, 2, 2 - Pentafluorethylether, Di (1, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, Hexafluorethyl 1, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 1 - Difluorethyl 1, 1, 2, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 2 -Difluorethyl 1, 1, 2, 2, 2, 2-Pentafluorethylether, 2, 2 -Difluorethyl - 1, 1, 2, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 1, 1, 1 - Trifluorethyl - 1, 1, 2, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 1, 2 - Trifluorethyl - 1, 1, 2, 2, 2, 2 -Pentafluorethylether, 1, 2, 2 - Trifluorethyl - 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, 2, 2, 2 - Trifluorethyl 1, 1, 2, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 1, 1, 1, 2 - Tetrafluorethyl 1, 1, 2, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 1, 2, 2, 2 - Tetrafluorethyl 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 2, 2, 2, 2 - Tetrafluorethyl 1, 1, 2, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, 1, 1, 2, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether, Di (1, 1, 2, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether), Hexafluorethyl-1, 1, 1, 1, 2, 2, 2 - Pentafluorethylether und Dihexafluorethylether; und
Eine Gruppe bestehend aus Verbindungen auf Sulfatbasis wie Bis(fluormethyl)sulfat, Bis(2-fluorethyl)sulfat, Bis(3-fluorpropyl)sulfat, Bis(difluormethyl)sulfat, Bis(2, 2-Difluorethyl)sulfat, Bis(3, 3 - difluorpropyl)sulfat, Bis(trifluormethyl)sulfat, Bis(2, 2, 2-Trifluorethyl)sulfat, Bis(3, 3, 3-Trifluorpropyl)sulfat, Methyl(fluormethyl)sulfat, Methyl(2-fluorethyl)sulfat, Methyl(3-fluorpropyl)sulfat, Methyl(difluormethyl)sulfat, Methyl(2, 2-difluorethyl)sulfat, Methyl(3, 3-difluorpropyl)sulfat, Methyl(trifluormethyl)sulfat, Methyl(2, 2, 2-trifluorethyl)sulfat, Methyl(3, 3, 3-trifluorpropyl)sulfat, Ethyl(fluormethyl)sulfat, Ethyl(2-fluorethyl)sulfat, Ethyl(3-fluorpropyl)sulfat, Ethyl(difluormethyl)sulfat, Ethyl(2, 2-difluorethyl)sulfat, Ethyl(3, 3-difluorpropyl)sulfat, Ethyl(trifluormethyl)sulfat, Ethyl(2, 2, 2-trifluorethyl)sulfat, Ethyl(3, 3, 3-trifluorpropyl)sulfat, Propyl(fluormethyl)sulfat, Propyl(2-fluorethyl)sulfat, Propyl(3-fluorpropyl)sulfat, Propyl(difluormethyl)sulfat, Propyl(2, 2-difluorethyl)sulfat, Propyl(3, 3-difluorpropyl)sulfat, Propyl(trifluormethyl)sulfat, Propyl(2, 2, 2-trifluorethyl)sulfat, Propyl(3, 3, 3-trifluorpropyl)-sulfat, (Fluormethyl)(2-fluorethyl)-sulfat, (Fluormethyl)(3-fluorpropyl)-sulfat, (Fluormethyl)(difluormethyl)-sulfat, (Fluormethyl)(2, 2-Difluorethyl)sulfat, (Fluormethyl)(3, 3-difluorpropyl)sulfat, (Fluormethyl)(trifluormethyl)sulfat, (Fluormethyl)(2, 2, 2-trifluorethyl)sulfat, (Fluormethyl)(3, 3, 3-Trifluorpropyl)-sulfat, (2-Fluorethyl)(3-Fluorpropyl)-sulfat, (2-Fluorethyl)(difluormethyl)-sulfat, (2-Fluorethyl)(2, 2-difluorethyl)-sulfat, (2-Fluorethyl)(3, 3-Difluorpropyl)sulfat, (2-Fluorethyl)(trifluormethyl)sulfat, (2-Fluorethyl)(2, 2, 2-trifluorethyl)sulfat, (2-Fluorethyl)(3, 3, 3-trifluorpropyl)sulfat, (3-Fluorpropyl)(difluormethyl)sulfat, (3-Fluorpropyl)(2, 2-difluorethyl)sulfat, (3-Fluorpropyl)(3, 3-difluorpropyl)sulfat, (3-Fluorpropyl)(trifluormethyl)sulfat, (3-Fluorpropyl)(2, 2, 2-trifluorethyl)sulfat, (3-Fluorpropyl)(3, 3, 3-trifluorpropyl)sulfat, (Difluormethyl)(2, 2-difluorethyl)sulfat, (Difluormethyl)(3, 3-Difluorpropyl)sulfat, (Difluormethyl)(trifluormethyl)sulfat, (Difluormethyl)(2, 2, 2-trifluorethyl)sulfat, (Difluormethyl)(3, 3, 3-trifluorpropyl)sulfat, (2, 2-Difluorethyl)(3, 3-difluoropropyl)sulfat, (2, 2-Difluorethyl)(trifluormethyl)sulfat, (2, 2-Difluorethyl)(2, 2, 2-trifluorethyl)sulfat, (2, 2-Difluorethyl)(3, 3, 3-Trifluorpropyl)sulfat, (3, 3-Difluorpropyl)trifluormethyl)sulfat, (3, 3-Difluorpropyl)(2, 2, 2-trifluorethyl)sulfat und (3, 3-Difluorpropyl)(3, 3, 3-trifluorpropyl)sulfat.
Das gemischte organische Lösungsmittel kann ferner einen Zusatzstoff enthalten.
Das Additiv kann dazu dienen, die Bildung einer Kathoden-Elektrolyt-Grenzfläche (CEI) zu unterstützen. Insbesondere kann es sich um ein oder zwei oder mehrere handeln, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Borserien wie Trimethylboroxin (TMB), Triethylboroxin, Trimethylborat, Triethylborat (TEB), Tris(trimethylsilyl) borat (TMSB), Lithiumtrifluor (perfluor-tert-butyloxyl) borat (LiTPBOB) und Lithiumdifluor (oxalato) borat (LiDFOB) besteht; eine Gruppe, die aus Schwefelreihen wie 4,4-Bi (1, 3, 2-dioxathiolan)2, 2-dioxid (BDTD) und 2-(2, 2, 2-Trifluorethoxy) -1, 3, 2-dioxaphospholan-2-oxid (TFEOP) besteht; eine Gruppe, die aus fluorierten Reihen besteht, die Methyl-2, 2, 2-trifluorethylcarbonat (FEMC), Methyldifluoracetat (DFMAc), Ethyldifluoracetat (DFEAc) usw. umfassen oder in Kombination mit Fluorethylencarbonat (FEC) zugesetzt werden; und eine Gruppe, die aus Lithiumsalzen wie LiPO₂F₂ besteht, aber nicht notwendigerweise darauf beschränkt ist und nicht besonders begrenzt ist, da es sich bisher um ein Additiv handelt, das die Bildung von CEI unterstützt.
Das Additiv kann dazu dienen, eine Festelektrolyt-Grenzfläche (sei) direkt zu bilden oder zu unterstützen. Insbesondere kann es sich um eine oder zwei oder mehr handeln, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus cyclischen Verbindungen wie Fluorethylencarbonat (FEC), Vinylencarbonat (VC), Vinylethylencarbonat (VEC), Allylethylcarbonat, Vinylacetat, Divinyladipat, Acrylsäurenitril, 2-Vinylpyridin, γ-Butyrolacton (GBL), Methylphenylcarbonat, Bernsteinsäureimid, Maleinsäureanhydrid, Methylchlorformiat, Methylzimtsäureester und Furan-Derivaten mit Doppelbindungen besteht; einer Gruppe, die aus Phosphonatverbindungen besteht; einer Gruppe, die aus vinylhaltigen Silanverbindungen besteht; einer Gruppe, die aus Nitrat- und Nitritverbindungen besteht; und einer Gruppe, die aus Lithiumsalzen wie LiPO₂F₂besteht, aber nicht unbedingt darauf beschränkt ist und nicht besonders beschränkt ist, solange es sich um einen vorbekannten Zusatz handelt, der die Bildung von sei bildet oder bei der Bildung von sei unterstützt.
Das Additiv kann zur Entfernung von Wirkstoffen wie HF und PF₅dienen. Insbesondere kann es sich um ein oder zwei oder mehr handeln, ausgewählt aus einer Gruppe mit einer funktionellen Isocyanatgruppe (N=C=O), wie etwa p-Toluolsulfonylisocyanat (PTSI); einer Gruppe, bestehend aus Pyrrolidinonen, wie etwa 1-Methyl-2-pyrrolidinon; einer Gruppe, bestehend aus Silanderivaten mit einer Si-O-Struktur, wie etwa Dimethoxydimethylsilan (DODSi) und Diphenyldimethoxysilan (DPDMS); einer Gruppe, bestehend aus Phosphoramiden, wie etwa Hexamethylphosphoramid; einer Gruppe, bestehend aus Phosphiten, wie etwa Tris(2, 2, 2-trifluorethyl) phosphit und Tris(trimethylsilyl) phosphit (TMSPi); und einer Gruppe, bestehend aus Phosphoniten, wie etwa Diethylphenylphosphonit (DEPP), aber nicht notwendigerweise darauf beschränkt und nicht besonders beschränkt, solange es sich um ein vorbekanntes Additiv handelt, das aktive Materialien entfernt.
Das Additiv kann dazu dienen, eine Überladung zu verhindern. Insbesondere kann es sich um eine oder zwei oder mehrere handeln, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus organischen Verbindungen wie Metallocenen, Tetracyanoethylen, Tetramethylphenylendiamin, Dihydrophenazin, Bipyridylcarbonaten, Biphenylcarbonaten, 2,7-Diacetylthianthren und Phenothiazin besteht; einer Gruppe, die aus Lithiumsalzen wie Lithiumfluordodekaboraten (Li₂B₁₂F_xH_12-x) und Lithiumbis(oxalato)borat (LiBOB) besteht; und einer Gruppe, die aus aromatischen Verbindungen wie Xylol, Cyclohexylbenzol, Hexaethylbenzol, Biphenyl, 2, 2-Diphenylpropan, 2,5-Di-tert-butyl-1,4-dimethoxybenzol, Phenyl-tert-butylcarbonat, Anisol, Difluoranisol und Thiophen-3-acetonitril besteht, aber nicht unbedingt darauf beschränkt ist und nicht besonders eingeschränkt ist, solange es sich um einen vorbekannten Zusatz handelt, der eine Überladung verhindert.
Das Additiv kann hinzugefügt werden, um die Flammwidrigkeit der Sekundärbatterie zu erhöhen. Insbesondere kann es sich um ein oder zwei oder mehr handeln, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Alkylphosphaten wie Trimethylphosphat und Triethylphosphat; einer Gruppe, bestehend aus halogenierten Phosphaten wie Tris(2, 2, 2-trifluorethyl) phosphat; einer Gruppe, bestehend aus Phosphazenen wie Hexamethoxycyclophosphazen; und einer Gruppe, bestehend aus fluorierten Ethern und fluorierten Carbonaten wie Methylnonafluorbutylether (MFE) und Fluorpropylencarbonat, aber nicht notwendigerweise darauf beschränkt und nicht besonders beschränkt, solange es sich um ein vorbekanntes Additiv handelt, das die Flammwidrigkeit erhöht.
Das Additiv kann zur gleichmäßigen Reduktionsabscheidung von Lithium zugegeben werden. Insbesondere kann es sich um ein oder zwei oder mehrere handeln, die aus Tetrahydrofuran, 2-Methyltetrahydrofuran, Thiophen, 2-Methylthiophen, Nitromethan, Tetraalkylammoniumchlorid, Cetyltrimethylammoniumchlorid, Lithiumperfluoroctansulfonat, Tetraethylammoniumperfluoroctansulfonat, Perfluoropolyethern, AlI₃, SnI₂ usw. ausgewählt sind.
Das Additiv kann hinzugefügt werden, um ein Solvatisierungsphänomen von Ionen zu unterstützen. Insbesondere kann es sich um eine oder zwei oder mehr handeln, die aus 12-Krone-4 und ihren Derivaten, Tris(pentafluorphenyl)boran, cyclischen Azaetherverbindungen, Borolverbindungen usw. ausgewählt sind.
Das Additiv kann hinzugefügt werden, um Korrosion eines Aluminiumstromabnehmers zu verhindern. Insbesondere kann es Lithiumsalzverbindungen mit den chemischen Formeln LiN(FSO₂)₂ und LiN(SO₂C_nF_2n+1)₂ (n=2 bis 4) beinhalten.
Der Gehalt des Additivs kann in Abhängigkeit von gewünschten physikalischen Eigenschaften in einem Bereich von 0,01 bis 10 Gew.- % eingestellt werden.
Die Konzentration eines Elektrolyten, der aus einem gemischten organischen Lösungsmittel besteht, das die Lithiumsalze enthält, kann auf ein in der Technik übliches Niveau eingestellt werden, und zwar kann die Konzentration des Lithiumsalzes beispielsweise 0,1 bis 60 M, bevorzugter 1,0 bis 1,2 M betragen.
Der Elektrolyt kann die Polymerelektrolytmatrix beinhalten, um die mechanischen Eigenschaften oder die Hochtemperaturstabilität der Batterie zu verbessern. Insbesondere kann es sich um ein beliebiges oder Mischungen von zwei oder mehr handeln, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Polymeren wie Polyacrylat, Polymethacrylat, Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyhexafluorpropylen (PETP), Polyethylenoxid (PEO), Polypropylenoxid (PPO), Polydimethylsiloxan, Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid (PVC) und PEGDME und damit gemischten Copolymeren besteht, und ist nicht beschränkt, solange es sich um ein vorbekanntes Polymermaterial für Lithiumsekundärbatterien handelt.
Darüber hinaus kann die Elektrolytlösung eine Elektrolytlösung für eine Hochgeschwindigkeitsladung sein. Die Elektrolytlösung für das Hochgeschwindigkeitsladen ist eine Elektrolytlösung, in der zwei verschiedene Arten von Lösungsmitteln gemischt werden, um verwendet zu werden, und die, wenn überschüssiges nickelhaltiges Nickel-Kobalt-Mangan (ncm) als aktives Kathodenmaterial verwendet wird, nicht nur ein schnelles Laden ermöglicht, sondern auch keine oder weniger Brand- und Explosionsgefahr aufweist, wodurch sie eine ausgezeichnete Stabilität aufweist, und die Lithium-Sekundärbatterie, einschließlich der Elektrolytlösung der vorliegenden Erfindung, eine ausgezeichnete Stabilität, ein schnelles Laden, eine hohe Leistung, eine lange Lebensdauer und eine hohe Energiedichte fördern kann.
Insbesondere kann die Elektrolytlösung zum Hochgeschwindigkeitsladen der Lithiumsekundärbatterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes beinhalten: ein Lithiumsalz; ein erstes Lösungsmittel, das eine Verbindung enthält, die durch die folgende chemische Formel 1 dargestellt wird; und ein zweites Lösungsmittel, das eine Verbindung enthält, die durch die fließende chemische Formel 2 dargestellt wird:

worin
n, m, o und p gleich oder verschieden voneinander sind und jeweils unabhängig eine ganze Zahl von 0 bis 5 sind,
R₁ bis R₄ sind gleich oder verschieden voneinander und können jeweils unabhängig ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, einer substituierten oder unsubstituierten Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, einer substituierten oder unsubstituierten Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und einer substituierten oder unsubstituierten Alkinylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen.
Wenn ein gemischtes Lösungsmittel aus einem ersten Lösungsmittel, das die durch die obige chemische Formel 1 dargestellte Verbindung enthält, und einem zweiten Lösungsmittel, das die durch die obige chemische Formel 2 dargestellte Verbindung enthält, auf die Elektrolytlösung aufgebracht wird, so dass es als nicht-wässrige Elektrolytlösung in einer Lithium-Sekundärbatterie enthalten ist, kann die Lithium-Sekundärbatterie als Lithium-Sekundärbatterie bereitgestellt werden, die dreimal oder schneller als bei Verwendung einer herkömmlichen Elektrolytlösung ein Hochgeschwindigkeitsladen ermöglicht und eine hervorragende Batterieleistung aufweist.
Darüber hinaus kann die Elektrolytlösung, die das erste Lösungsmittel und das zweite Lösungsmittel enthält, eine flammhemmende oder nicht entflammbare Nichtentflammbarkeit aufweisen, und da Unfälle, wie etwa ein Brand oder eine Explosion einer Lithiumsekundärbatterie in einer Katastrophe, wie etwa einem Brand oder dergleichen, dadurch verhindert werden können, kann die Sicherheit erheblich verbessert werden.
Genauer gesagt kann das erste Lösungsmittel eine lineare Verbindung auf Carbonatbasis enthalten, die durch die folgende chemische Formel 1 dargestellt wird:

worin
n und m gleich oder verschieden voneinander sind und unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 0 bis 5 sind,
R₁ bis R₄ sind gleich oder verschieden voneinander und können jeweils unabhängig ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, einer substituierten oder unsubstituierten Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, einer substituierten oder unsubstituierten Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und einer substituierten oder unsubstituierten Alkinylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen.
Als ein spezifisches Beispiel kann die Verbindung, die durch die obige chemische Formel 1 dargestellt wird, aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Ethylmethylcarbonat (EMC), Dimethylcarbonat (DMC), Diethylcarbonat (DEC), 2, 2, 2-Trifluorethylmethylcarbonat (FEMC), Di-2, 2, 2-trifluorethylcarbonat (DFDEC) und Mischungen davon besteht, aber jede lineare Verbindung auf Carbonatbasis, die ein Hochgeschwindigkeitsladen einer Lithiumsekundärbatterie ermöglicht, kann ohne Einschränkung verwendet werden.
Das zweite Lösungsmittel kann eine lineare Verbindung auf Esterbasis enthalten, die durch die folgende chemische Formel 2 dargestellt wird:

worin
n und m gleich oder verschieden voneinander sind und unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 0 bis 5 sind,
R₁ und R₂ sind gleich oder verschieden voneinander und können jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen sein.
Als spezifisches Beispiel kann die durch die obige chemische Formel 1 dargestellte Verbindung aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Fluormethylacetat, Difluormethylacetat, Trifluormethylacetat, 2-Fluorethylacetat, 2, 2-Difluorethylacetat, 2, 2, 2-Trifluorethylacetat, Fluormethylpropionat, Difluormethylpropionat, Trifluormethylpropionat, 2-Fluorethylpropionat, 2, 2-Difluorethylpropionat, 2, 2, 2-Trifluorethylpropionat, 2-Fluorethylbutyrat, 2, 2-Difluorethylbutyrat, 2, 2, 2-Trifluorethylbutyrat (TFEB) und Mischungen davon besteht, und ist nicht auf die Beispiele der Verbindung beschränkt, und jede lineare Verbindung auf Esterbasis, die ein Hochgeschwindigkeitsladen einer Lithiumsekundärbatterie ermöglicht, kann ohne Einschränkung verwendet werden.
Zusätzlich wird ein gemischtes Lösungsmittel aus einem ersten Lösungsmittel, das die durch die obige chemische Formel 1 dargestellte Verbindung enthält, und einem zweiten Lösungsmittel, das die durch die obige chemische Formel 2 dargestellte Verbindung enthält, auf die Elektrolytlösung aufgebracht, so dass die nicht-wässrige Elektrolytlösung flammhemmend oder nicht entflammbar nicht entflammbar sein kann, und da Unfälle wie Feuereinklemmen an einer Lithiumsekundärbatterie oder deren Explosion bei einer Katastrophe wie einem Feuer oder dergleichen dadurch verhindert werden können, kann die Sicherheit erheblich verbessert werden.
Insbesondere können die Zündeigenschaften der Elektrolytlösung als nicht entflammbar definiert sein, wenn SET< 6 ist, als flammhemmend, wenn 6 < SET< 20, und als entflammbar, wenn SET≥ 20 ist, abhängig von der Selbstverlöschungszeit (SET(Einheit: sec/g)), und die flammhemmende oder nicht entflammbare Elektrolytlösung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Selbstverlöschungszeit von weniger als 20 Sekunden/g, bevorzugter weniger als 6 Sekunden/g und bevorzugter weniger als 3 Sekunden/g aufweisen. Zu diesem Zeitpunkt kann die untere Grenze der Selbstverlöschungszeit 0 s/g betragen. Durch die oben beschriebenen selbstverlöschenden Zeiteigenschaften kann die Elektrolytlösung der vorliegenden Erfindung flammhemmende oder nicht brennbare Zündeigenschaften aufweisen.
Darüber hinaus ist es im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, bei denen die Batterieleistung reduziert wird, wenn die Sicherheit verbessert wird, möglich, die Nichtentflammbarkeit zu sichern und gleichzeitig eine Verschlechterung der Batterieleistung zu verhindern, indem eine Elektrolytlösung, die das gemischte Lösungsmittel des ersten Lösungsmittels und des zweiten Lösungsmittels enthält, und ein überschüssiges nickelhaltiges NCM-Kathodenaktivmaterial, das durch die chemische Formel 3 dargestellt wird, kombiniert werden, wie später beschrieben wird.
Das Volumenverhältnis des ersten Lösungsmittels zu dem zweiten Lösungsmittel kann 99:1 bis 1:99, 90:10 bis 10:90, 90:10 bis 20:80, 90:10 bis 30:70 oder 80:20 bis 40:60 betragen. Da die Lösungsmittel in den oben beschriebenen Volumenverhältnissen gemischt und verwendet werden, können sie nicht nur als Elektrolytlösung bereitgestellt werden, die in der Lage ist, eine Hochgeschwindigkeitsladung zu ermöglichen, sondern auch gleichzeitig eine Nichtzündbarkeit von weniger als 20 Sekunden/g gewährleisten.
Die Elektrolytlösung zum Hochgeschwindigkeitsladen enthält ein Lithiumsalz, wobei das Lithiumsalz aus der Gruppe LiPF₆, LiClO₄, LiAsF₆, LiBF₄, LiSbF₆, LiAlO₄, LiAlCl₄, LiCF₃SO₃, LiC₄F₉SO₃, LiC₆H₅SO₃, LiN(C₂F₅SO₃)₂, LiN(C₂F₅SO₂)₂, LiN(CF₃SO₂)₂, LiN(FSO₂)₂, LiN(C_xF_2x+1SO₂)(C_yF_2y+1SO₂) (vorausgesetzt, dass x und y 0 oder natürliche Zahlen sind), LiCl, LiI, LiSCN, LiB(C₂O₄)₂, LiF₂BC₂O₄, LiPF₄(C₂O₄), LiPF₂(C₂O₄)₂, LiPO₂F₂, LiP(C₂O₄)₃, und Mischungen davon, aber es kann ohne besondere Einschränkung verwendet werden, solange es in der Kunst üblich ist.
Die Konzentration des Lithiumsalzes in der Elektrolytlösung für das Hochgeschwindigkeitsladen kann 0,1 bis 60 M, weiter bevorzugt 0,5 bis 10 M und weiter bevorzugt 1,0 bis 1,2 M betragen, ist aber nicht auf den oben beschriebenen Bereich beschränkt, und es kann ein beliebiger Konzentrationsbereich des Lithiumsalzes verwendet werden, der flammhemmend oder nicht brennbar ist und eine ausgezeichnete Stabilität aufweisen kann.
Die Elektrolytlösung für das Hochgeschwindigkeitsladen kann ferner ein Additiv enthalten, und das Additiv kann ohne besondere Einschränkung verwendet werden, solange es im Stand der Technik allgemein verwendet wird.
Die Elektrolytlösungszusammensetzung kann ferner ein Additiv beinhalten, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Vinylencarbonat (VC), Vinylenethylencarbonat (VEC), Propansulton (PS), Fluorethylencarbonat (FEC), Ethylensulfat (ES), Pentaerythritdisulfat (PDS), Lithiumdifluorphosphat (LiPO₂F₂), Lithiumoxalyldifluoroborat (LiODFB), Lithiumbis (oxalato) borat (LiBOB) und Mischungen davon besteht, vorzugsweise ein Additiv, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Vinylencarbonat (VC), Fluorethylencarbonat (FEC) und einer Mischung davon besteht, ist jedoch nicht notwendigerweise auf die obigen Beispiele beschränkt.
Die Zugabemenge des Additivs in der Elektrolytlösung kann auch auf ein in der Technik übliches Niveau eingestellt werden, und zwar kann die Zugabemenge des Additivs beispielsweise 0,1 bis 13 Gew.- %, 0,2 bis 5 Gew.- % oder 0,1 bis 2 Gew.- % des Gesamtgewichts der Elektrolytlösung betragen. Da das Additiv innerhalb des obigen Bereichs enthalten ist, kann die Batterieleistung durch Hochgeschwindigkeitsladen verbessert werden.
Die Polymermatrix kann Vernetzungseinheiten zum gegenseitigen Vernetzen beinhalten.
Der reine Festelektrolyt ist ein Komposit aus der Polymermatrix und dem Lithiumsalz und ist eine Form, in der diese gemischt werden, und die Komponenten, aus denen sie bestehen, sind die gleichen wie die der oben beschriebenen Polymermatrix und des Lithiumsalzes, so dass überlappende Beschreibungen weggelassen werden.
Der Separator kann ein poröser Polymerfilm sein, der ein beliebiger von Polyethylen und Polypropylen ist; oder ein poröser Polymerfilm, der mit einem keramischen Material beschichtet ist.
Die Lithiumsekundärbatterie kann in verschiedenen Formen hergestellt sein, wie etwa einer prismatischen Form, einer zylindrischen Form, einer Münzform oder einer Taschenform.
Die Lithiumsekundärbatterie kann eine Lithiumionensekundärbatterie, eine Lithiumpolymersekundärbatterie oder eine Lithium-Festkörpersekundärbatterie sein und kann in tragbaren elektronischen Vorrichtungen, Elektrowerkzeugen und Energiespeichersystemen (ESS) verwendet werden. Insbesondere eignet es sich für den Einsatz in Elektrofahrzeugen (EVs) mit hohem Wert der Hochgeschwindigkeitsladetechnologie, tragbaren elektronischen Geräten wie Smartphones, elektrischen Zweirädern wie Elektrofahrrädern und Elektrorollern, Drohnen, elektrischen Flugzeugen oder elektrischen Golfwagen.
Im Folgenden werden ein aktives Anodenmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung und eine Hochleistungssekundärbatterie zum Hochgeschwindigkeitsladen/-entladen, einschließlich derselben, anhand von Beispielen näher beschrieben. Die folgenden Beispiele sind jedoch nur eine Referenz zur detaillierten Erläuterung der vorliegenden Erfindung, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt und kann in verschiedenen Formen umgesetzt werden.
Wenn nicht anders definiert, haben alle technischen und wissenschaftlichen ausdrücke die gleiche Bedeutung wie im Allgemeinen von Fachkräften der Fachrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet. Die in der Beschreibung in der vorliegenden Anmeldung verwendeten Begriffe dienen lediglich der effektiven Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Darüber hinaus kann die Einheit der Additive, die nicht speziell in der Spezifikation beschrieben sind, Gew.- % betragen.
Versuchsbeispiel
1) Lade- und Entladetest 1:
Hergestellt wurden 2032 Lithium-Halbzellen vom Münztyp, bestehend aus Siliziumoxid (SiO) -Hochgeschwindigkeitsladungs-Graphit-Verbundelektroden und Hochgeschwindigkeitsladungs-Graphitelektroden, hergestellt in den Beispielen 1 bis 4 und Vergleichsbeispiel 1, einer Lithium-Metallelektrode, einer 1,0 M LiPF₆/EC:EMC (Volumenverhältnis von 3:7) Elektrolytlösung, einschließlich 10 Gew.- % eines Fluorethylencarbonat (FEC) -Addditivs, basierend auf dem Gesamtgewicht der Elektrolytlösung, und einem Separator.
Bei Raumtemperatur (25 °C) wurden Lade- und Entladezyklen mit niedriger Geschwindigkeit (0,1 C, 10 Stunden zum Laden erforderlich) zweimal im Spannungsbereich von 0,01 bis 1,5 V durchgeführt. Die Zyklen beinhalteten das Aufladen auf 0,01 V mit einem konstanten Strom (CC) von 0,1 C-Rate, dann das Aufladen mit konstanter Spannung (CV), bis der Strom 0,005 C erreichte, und das Entladen auf 1,5 V unter CC-Bedingungen. Danach wurden die Lade- und Entladezyklen 100 Mal bis zu einer hohen Geschwindigkeit (1 C, 1 Stunde zum Laden erforderlich) bei Raumtemperatur (25 °C) in einem Spannungsbereich von 0,01 bis 1,5 V durchgeführt, um die Entladekapazität pro Gewicht (spezifische gravimetrische Kapazität) und die anfängliche coulombische Effizienz unter 0,1 C-Bildungsbedingungen zu messen, und die Kapazitätsrückhalterate für den 100. Zyklus wurde gemäß der nachstehenden Berechnungsformel 1 berechnet. $Kapazit \ddot{a} tserhaltung (%) = (100^{te} Entladungskapazit \ddot{a} t / 1^{ste} Entladungskapazit \ddot{a} t) \times 100$
Die nach obiger Berechnungsformel berechnete Kapazitätserhaltung (%) ist in Tabelle 1 dargestellt.
[Methoden zur Bewertung von Eigenschaften]
1) Messung der Zwischenschichtabstände d₀₀₂ von aktiven Materialien
Die Zwischenschichtabstände d₀₀₂ der Graphitelektrodenaktivmaterialien wurden durch Röntgenbeugung (XRD) gemessen.
2) Messung spezifischer Oberflächen von aktiven Materialien
Die spezifischen Oberflächen der Graphitelektrodenaktivmaterialien wurden durch Brunauer-Emmett-Teller (BET) gemessen.
[Beispiel 1]
Eine Verbundanode wurde hergestellt, indem 70 Gew.- % Siliziumoxid (SiO) mit 30 Gew.- % Naturgraphit vom Hochgeschwindigkeitsladungstyp (im Folgenden als Graphit vom Hochgeschwindigkeitsladungstyp bezeichnet) gemischt wurden, der durch Unterstützen in Ethanol und Behandeln bei -20 °C für 48 Stunden erhalten wurde.
Im Falle des in obigem Beispiel 1 hergestellten Naturgraphits vom Hochgeschwindigkeitsladungstyp beträgt der Zwischenschichtabstand 3, 363 Ä und die spezifische BET-Oberfläche (m²/g) 5,064.
[Beispiel 2]
Eine Verbundanode wurde durch Mischen von 50 Gew.- % Siliziumoxid (SiO) und 50 Gew.- % Schnellladungs-Naturgraphit hergestellt.
[Beispiel3]
Eine Verbundanode wurde durch Mischen von 30 Gew.- % Siliziumoxid (SiO) und 70 Gew.- % Schnellladungs-Naturgraphit hergestellt.
[Beispiel 4]
Eine Verbundanode wurde durch Mischen von 10 Gew.- % Siliziumoxid (SiO) und 90 Gew.- % Schnellladungs-Naturgraphit hergestellt.
[Vergleichsbeispiel 1]
Eine Anode wurde hergestellt, wobei nur Hochgeschwindigkeitsladungs-Naturgraphit (100 Gew.- %) als elektrodenaktives Material verwendet wurde.
2) Selbstverlöschungszeit (SET, Sek/g)
Jede der in den Beispielen 5 bis 9 hergestellten Elektrolytlösungen wurde mit einem Brenner gezündet, und nach Entfernen des Brenners wurde die Selbstverlöschungszeit (Sekunde, s) (SET) pro Gewicht (g) der Elektrolytlösung gemessen. Es kann als nicht brennbar bei SET< 6, flammhemmend bei 6 < SET< 20 und brennbar bei SET > 20 definiert werden.
3) Lade- und Entladetest 2:
Hergestellt wurden 2032 Coin-Lithium-Halbzellen aus einer in Beispiel 2 hergestellten Verbundanode, in der 50 Gew.- % SiO und 50 Gew.- % Schnellladungsgraphit gemischt wurden, einer Lithium-Metall-Anode, den in den nachfolgenden Beispielen 5 bis 9 hergestellten Elektrolytlösungen und einem Separator.
In den Beispielen 5 bis 7 wurden nach 2032 Lithiumhalbzellen vom Münztyp aus Verbundanoden, in denen 50 Gew.- % Siliziumoxid (SiO) und 50 Gew.- % Naturgraphit vom Hochgeschwindigkeitsladungstyp unter Verwendung verschiedener brennbarer oder nicht brennbarer Elektrolytlösungen gemischt wurden, bei Raumtemperatur (25 °C) bis zu 0,01 V mit CC von 0,1 C-Rate aufgeladen, mit CV aufgeladen, bis der Strom 0,005 C erreichte, und bis zu 1,5 V unter CC-Bedingungen entladen. Danach wurden die Lade- und Entladezyklen n-mal bei 1 °C bei Raumtemperatur (25 °C) in einem Spannungsbereich von 0,01 bis 1,5 V durchgeführt, um die Entladekapazität pro Gewicht und die anfängliche coulombische Effizienz unter 0,1 °C-Bildungsbedingungen zu messen, und die Kapazitätsrückhalterate wurde gemäß der nachstehenden Berechnungsformel 2 berechnet.
Auch in den Beispielen 8 bis 9 wurden Lithium-Sekundärbatterien (Halbzellen) vom Münztyp 2032, die aus einer Verbundanode bestehen, in der 50 Gew.- % Siliziumoxid (SiO) und 50 Gew.- % Naturgraphit vom Hochgeschwindigkeitsladungstyp unter Verwendung verschiedener brennbarer oder nicht brennbarer Elektrolytlösungen gemischt wurden, mit einer CC-Rate von 0,1 bis 0,5 C im Konstantstrom- (CC)/Konstantspannungsmodus (CV) bei einer hohen Temperatur (45 °C) auf 0,01 V aufgeladen, mit CV aufgeladen, bis der Strom 0,005 C erreichte, und unter CC-Bedingungen auf 1,5 V entladen. Danach wurden die Lade- und Entladezyklen n-mal bei Raumtemperatur (25 °C) und in einem Spannungsbereich von 0,01 bis 1,5 V bei 1 °C (1 Stunde zum Laden erforderlich) durchgeführt, um die Entladekapazität pro Gewicht (spezifische gravimetrische Kapazität) und die anfängliche coulombische Effizienz unter 0,1 °C-Bildungsbedingungen zu messen, und die Kapazitätsrückhalterate wurde gemäß der nachstehenden Berechnungsformel 2 berechnet. $Kapazit \ddot{a} tserhaltung (%) = (n^{te} Entladekapazit \ddot{a} t / 1^{ste} Entladekapazit \ddot{a} t) \times 100$
Die nach der obigen Berechnungsformel berechnete n^te Kapazitätserhaltung (%) ist in Tabelle 2 dargestellt.
Die spezifischen experimentellen Ergebnisse sind in Tabelle 2 unten aufgeführt.
[Beispiel5]
Eine Elektrolytlösung für eine Lithium-Sekundärbatterie wurde hergestellt, indem 10 Gewichtsteile eines FEC-Additivs in 100 Gewichtsteile eines 1 M LiPF₆ in EC:EMC (Volumenverhältnis von 3:7) Elektrolyt aufgenommen wurden.
[Beispiel 6]
Eine Elektrolytlösung für eine Lithiumsekundärbatterie wurde hergestellt, indem Zusätze von 12,5 Gewichtsteilen FEC, 1 Gewichtsteil VC und 1 Gewichtsteil Lithiumdifluorphosphat (LiPO₂F₂) iin 100 Gewichtsteilen eines 1 M LiPF₆ in EC:EMC:Dimethylcarbonat (DMC) (Volumenverhältnis 2:4:4) Elektrolyten aufgenommen wurden.
[Beispiel 7]
Eine Elektrolytlösung für eine Lithium-Sekundärbatterie wurde durch Zugabe von 2 Gewichtsteilen VC, 2 Gewichtsteilen FEC und 0,4 Gewichtsteilen Ikosafluor-15-Krone-5-Ether (IF-CE) zu 100 Gewichtsteilen eines 1 M LiPF₆ in EC:EMC:Diethylcarbonat (DEC) (Volumenverhältnis 25:45:30) Elektrolyt hergestellt.
[Beispiel 8]
Eine Elektrolytlösung für eine Lithium-Sekundärbatterie wurde durch Zugabe von 2 Gewichtsteilen VC und 2 Gewichtsteilen FEC zu 100 Gewichtsteilen eines 1 M LiPF₆ in PC (Propylencarbonat): 2, 2, 2-Trifluorethylacetat (TFA) (Volumenverhältnis 3:7) Elektrolyt hergestellt.
[Beispiel 9]
Eine Elektrolytlösung für eine Lithium-Sekundärbatterie wurde durch Zugabe von 2 Gewichtsteilen VC und 1 Gewichtsteil FEC zu 100 Gewichtsteilen eines 1 M LiPFF₆ in PC: 1-Fluorethylmethylcarbonat (FEMC): Di- (2, 2, 2-Trifluorethyl) carbonat (DFDEC) (Volumenverhältnis 3:4:3) Elektrolyt hergestellt.
4) Lade- und Entladetest 3:
Hergestellt wurden 2032 Coin-Lithium-Halbzellen, bestehend aus einer Siliziumlegierung (Si-Fe) -Hochgeschwindigkeitsladungs-Graphitverbundanode im Fall von Beispiel 10, einer Nanosilizium (Si) -Hochgeschwindigkeitsladungs-Graphitverbundanode im Fall von Beispiel 11, einer Lithiummetallanode, 1,0 M LiPFF₆/EC:EMC (Volumenverhältnis von 3:7) Elektrolytlösungen einschließlich 10 Gew.- % eines FEC-Additivs bezogen auf das Gesamtgewicht der Elektrolytlösung und einem Separator. Lade- und Entladezyklen mit niedriger Geschwindigkeit (0,1 C) wurden zweimal bei Raumtemperatur (25 °C) in einem Spannungsbereich von 0,01 bis 1,5 V durchgeführt. Die Zyklen umfassten nach dem Aufladen auf 0,01 V mit einer CC von 0,1 C-Rate das Aufladen mit CV, bis der Strom 0,005 C erreichte, und das Entladen auf 1,5 V unter CC-Bedingungen. Danach wurden die Lade- und Entladezyklen n-mal bei 1 °C bei Raumtemperatur (25 °C) und in einem Spannungsbereich von 0,01 bis 1,5 V durchgeführt, um die Entladekapazität pro Gewicht und die anfängliche coulombische Effizienz unter 0,1 °C-Bildungsbedingungen zu messen, und die Kapazitätsrückhalterate wurde gemäß der nachstehenden Berechnungsformel 3 berechnet. $Kapazit \ddot{a} tserhaltung (%) = (n^{te} Entladekapazit \ddot{a} t / 1^{ste} Entladekapazit \ddot{a} t) \times 100$
Die nach der obigen Berechnungsformel berechnete n^te Kapazitätserhaltung (%) ist in Tabelle 3 dargestellt.
Spezifische experimentelle Ergebnisse sind in Tabelle 3 unten dargestellt.
[Beispiel 10]
Eine Verbundanode wurde durch Mischen von 30 Gew.- % Siliziumlegierung (Si-Fe) und 70 Gew.- % Hochgeschwindigkeits-Naturgraphit hergestellt.
[Beispiel 11]
Eine Verbundanode wurde durch Mischen von 30 Gew.- % nanoskaligem Silizium (Si) und 70 Gew.- % Naturgraphit vom Hochgeschwindigkeitsladungstyp hergestellt.
4) Lade- und Entladetest 4:
Hergestellt wurden 2032 münzförmige Lithiumhalbzellen, bestehend aus einer Siliziumoxid (SiO) -Hochgeschwindigkeitsladungs-Graphitverbundanode und einer Silizium (Si) -Hochgeschwindigkeitsladungs-Graphitverbundanode im Fall der Beispiele 12 bis 15 und des Vergleichsbeispiels 1, einer Lithiummetallelektrode, 1,0 M LiPF₆/EC:EMC (Volumenverhältnis von 3:7) Elektrolytlösungen, einschließlich 10 Gew.- % eines FEC-Additivs, bezogen auf das Gesamtgewicht der Elektrolytlösung, und einem Separator. Die Lade- und Entladezyklen wurden viermal durchgeführt, wobei der Strom von 0,1 C (10 Stunden zum Laden erforderlich) auf 5 C (12 Minuten zum Laden erforderlich) in einem Spannungsbereich von 0,01 bis 1,5 V geändert wurde. Die Zyklen umfassten nach dem Aufladen auf 0,01 V mit einer CC von 0,1 C bis 5 C-Rate das Aufladen mit CV, bis der Strom einen Stromwert erreichte, der das 0,05-fache der während des CC-Ladens eingegebenen C-Rate betrug, und das Entladen auf 1,5 V unter CC-Bedingungen mit dem gleichen Strom wie die C-Rate während des Ladens. Die Entladekapazität wurde gemessen, indem die Lade- und Entladezyklen bei 0,1 bis 5 C in einem Spannungsbereich von 0,01 bis 1,5 V durchgeführt wurden.
Darüber hinaus wurde die Kapazitätsaufbewahrungsrate gemäß der nachstehenden Berechnungsformel 4 berechnet. $\begin{array}{l} Kapazit \ddot{a} tserhaltung (%) = (Entladeleistung nach C - Rate / 0,1 C Entaldeleistung) \times \\ 100 \end{array}$
Die Kapazitätsrückhalteraten gemäß den Ergebnissen des Lade- und Entladetests 4 wurden berechnet und sind in Tabelle 4 dargestellt.
[Beispiel 12]
Eine Verbundanode wurde durch Mischen von 50 Gew.- % Siliziumoxid (SiO) und 50 Gew.- % Schnellladungs-Naturgraphit hergestellt.
[Beispiel 13]
Eine Verbundanode wurde durch Mischen von 10 Gew.- % Siliziumoxid (SiO) und 90 Gew.- % Schnellladungs-Naturgraphit hergestellt.
[Beispiel 14]
Eine Verbundanode wurde durch Mischen von 5 Gew.- % Siliziumoxid (SiO) und 95 Gew.- % Schnellladungs-Naturgraphit hergestellt.
[Beispiel 15]
Eine Verbundanode wurde durch Mischen von 30 Gew.- % einer Siliziumlegierung (Si-Fe) und 70 Gew.- % Hochgeschwindigkeits-Naturgraphit hergestellt.
Die folgende Tabelle 1 zeigt Ergebnisse, die durch Durchführen eines Lade- und Entladungstests nach dem Aufbringen von aktiven Anodenmaterialien, einschließlich SiO und Graphit, auf eine Lithium-Sekundärbatterie erhalten werden. Die Verbundanode, auf die bis zu 70 Gew.- % SiO aufgebracht wurden, ermöglicht auch eine 1 C-Hochgeschwindigkeitsladung und weist eine Kapazitätsrückhalterate von 100_th von bis zu 94 % oder mehr auf.
5) Lade- und Entladetest 5:
Hergestellt wurden 2032 münzförmige Lithiumhalbzellen aus Siliziumoxid (SiO) - Hochgeschwindigkeitsladungsgraphit und allgemeinen Naturgraphitverbundanoden im Fall von Beispiel 16 und Vergleichsbeispiel 2, eine Lithiummetallelektrode, 1,0 M LiPF₆/EC:EMC (Volumenverhältnis von 3:7) Elektrolytlösungen einschließlich 10 Gew.- % eines FEC-Additivs bezogen auf das Gesamtgewicht der Elektrolytlösung und ein Separator. Die Lade- und Entladezyklen wurden dreimal durchgeführt, während der Ladestrom von 0,1 C (10 Stunden zum Laden erforderlich) auf 600 C (6 Sekunden zum Laden erforderlich) in einem Spannungsbereich von 0,01 bis 1,5 V geändert wurde. Die Zyklen beinhalteten nach dem Aufladen auf 0,01 V mit einer CC von 0,1 C bis 600 C-Rate das Aufladen mit CV, bis der Strom einen Stromwert erreichte, der das 0,2-fache der während des CC-Ladens eingegebenen C-Rate beträgt, und das Entladen auf 1,5 V unter CC-Bedingungen, indem die Entlade-C-Rate auf 1 C-Strom festgelegt wurde. Die Entladekapazität wurde gemessen, indem der Ladezyklus bei 0,1 C bis 600 C und der Entladezyklus bei 1 C in einem Spannungsbereich von 0,01 bis 1,5 V durchgeführt wurde.
Zu diesem Zeitpunkt wurde die Kapazitätserhaltungsrate auf der Grundlage der Halbzelle gemäß der nachstehenden Berechnungsformel 5 berechnet. $\begin{array}{l} Kapazit \ddot{a} tserhaltung (%) = (Entladeleistung nach C - Rate / Entladeleistung bei 0,1 C) \\ \times 100 \end{array}$
Die Kapazitätsrückhalteraten gemäß den Ergebnissen des Lade- und Entladetests 5 wurden berechnet und sind in Tabelle 5 dargestellt.
Zusätzlich wurden die Halbzellen-C-Werte von Beispiel 16 und Vergleichsbeispiel 2 in Vollzellen umgewandelt und gemäß der nachstehenden Berechnungsformel 6 berechnet. Die Stromdichte 1 C-Rate von Siliziumoxid (SiO)-GraphitVerbundanode//Lithiummetallelektroden-Halbzellen entspricht 3 C von Vollzellen, die aus einer Siliziumoxid (SiO) -Graphit-Verbundanode//a LiNi_0,8Co_0,1Mn_0,1O₂ (NCM811) Hochnickelkathode bestehen, was einer 3-mal schnelleren Ladegeschwindigkeit entspricht. $C - Rate basierend auf Vollzelle = (Halbzelle 1C - Stromdiche \times entsprechende C - Rate) / Vollzelle 1 C - Stromdichte$
Die Kapazitätsrückhalteraten gemäß den Ergebnissen des Halbzellenlade- und - entladungstests 5 und die umgerechnete vollzellbasierte C-Rate und Ladezeit sind ebenfalls in Tabelle 5 dargestellt.
[Beispiel 16]
Eine Verbundanode wurde durch Mischen von 30 Gew.- % Siliziumoxid (SiO) und 70 Gew.- % Schnellladungs-Naturgraphit hergestellt.
[Vergleichsbeispiel 2]

Eine Verbundanode wurde durch Mischen von 30 Gew.- % Siliziumoxid (SiO) und 70 Gew.- % allgemeinem Naturgraphit hergestellt.
[Tabelle 1]

	Zusammensetzungsverhä ltnis der Verbundanode		1) Lade- und Entladetest 1:
	SiO (Gewic hts - %)	Hochgeschwin digkeitsladung sgraphit (Gewichts - %)	1^ste Entladek apazität (1 C) (mAh/g)	100^te Kapazitätserhal tung (1 C) (%)	Ursprüngliche Coulomb-Effizienz (%) (1 C) (%)
Beispiel 1	70	30	1225	97	79
Beispiel 2	50	50	928	97	75
Beispiel 3	30	70	706	94	81
Beispiel 4	10	90	501	92	72
Vergleichsbei spiel 1	0	100	392	96	84

Tabelle 2 unten zeigt die Ergebnisse der Durchführung des Lade- und Entladetests nach der Herstellung von Lithium-Sekundärbatterien unter Verwendung eines aktiven Anodenmaterials, das 50 Gew.- % SiO und 50 Gew.- % Graphit enthält, durch Ändern der Elektrolytlösung. Da eine 1 C-Hochgeschwindigkeitsladung auch in verschiedenen brennbaren und nicht brennbaren Elektrolytlösungen möglich ist und 50 Gew.- % SiO aufgebracht wurden, können hohe Kapazitäten der Verbundanoden erzielt werden. [Tabelle 2]

	Bewertung der Elektrolytlösungs eigenschaften		2) Lade- und Entladetest 2
	SET (Sek./g)	Ob es brennbar ist oder nicht	1^ste Entladekapazität (1 C) (mAh/g)	100^te Kapazitätserhaltung (1 C) (%)	Ursprüngliche Coulomb-Effizienz (%) (1 C) (%)
Beispiel 5	55	entflammbar	928	81(153^rd Zyklus)	74,9
Beispiel 6	71	entflammbar	882	81(184. Zyklus)	73,8
Beispiel 7	57	entflammbar	869	79(100. Zyklus)	77,5
Beispiel 8	0	Nicht entflammbar	921	89(30. Zyklus)	74,3
Beispiel 9	0	Nicht entflammbar	966	99(30. Zyklus)	72,4

Tabelle 3 unten zeigt die Ergebnisse der Durchführung des Lade- und Entladungstests nach dem Aufbringen von aktiven Anodenmaterialien, die Si und Graphit enthalten, auf Lithium-Sekundärbatterien. Es ist zu erkennen, dass eine 1 C-Hochgeschwindigkeitsladung der durch das Aufbringen verschiedener Si-Anodenaktivmaterialien hergestellten Verbundanoden möglich ist. [Tabelle 3]

	Zusammensetzungsverhältni s der Verbundanode		3) Lade- und Entladetest 3
	Si (Gewichts - %)	Hochgeschwindigkeit s-ladungsgraphit (Gewichts - %)	1^ste Entladekapazität (1 C) (mAh/g)	100^te Kapazitätserhaltung (1 C) (%)	Ursprünglic he Coulomb-Effizienz (%) (1 C) (%)
Beispiel 10	30	70	684	96(30. Zyklus)	77,4
Beispiel 11	30	70	1331	89(30. Zyklus)	87,9

Tabelle 4 unten zeigt die experimentellen Ergebnisse der Überprüfung der Hochgeschwindigkeitsladeleistung nach dem Aufbringen von anodenaktiven Materialien, die SiO und Graphit enthalten, auf Lithium-Sekundärbatterien, wie in Tabelle 1 oben gezeigt. Die Composite-Anoden, auf die eine große Menge SiO aufgebracht wurde, ermöglichen eine Hochgeschwindigkeitsladung auch bei 3 C (9 C (Aufladung für 1,6 Minuten) bei SiO-Hochgeschwindigkeitsladungs-Graphit/NCM811-Vollzellen) und haben eine hohe Kapazitätserhaltungsrate von 94 % oder mehr im Vergleich zur Kapazität bei 0,1 C. [Tabelle 4]

	100 th Entladekap azität	Kapazitätsrückhalterate (%)
	0.1 C (mAh/g)	0,1 C (Auflade n für 10 Stunden)	0,2 C (Auflade n für 5 Stunden)	0,5 C (Auflade n für 2 Stunden)	(1 C) (Auflade n für 1 Stunde)	(2 C) (Auflade n für 30 Minuten)	(3 C) (Auflade n für 20 Minuten)
Beispiel 12	903	100	100	100	99	97	94
Beispiel 13	501	100	99	98	97	-	-
Beispiel 14	400	100	100	100	100	-	-
Beispiel 15	659	100	99	96	96	95	-

Tabelle 5 enthält die experimentellen Ergebnisse der Überprüfung der Ultrahochgeschwindigkeitsladeleistung nach dem Aufbringen von anodenaktiven Materialien, die SiO und Graphit enthalten, auf Lithium-Sekundärbatterien, wie in Tabelle 1 oben gezeigt. Die Graphitverbundanoden vom Hochgeschwindigkeitsladungstyp, auf die ein hoher Gehalt an SiO aufgebracht wurde, ermöglichen im Vergleich zu allgemeinen Graphitverbundanoden eine Ultrahochgeschwindigkeitsladung in zweiten Einheiten bis zu einer Halbzellenladung von 600 C (Ladung für 6 Sekunden) und einer Vollzellenladung von 1800 C (Ladung für 2 Sekunden) und weisen im Vergleich zur Kapazität bei 0,1 C sehr hohe Kapazitätsrückhalteraten von 85 % oder mehr auf. [Tabelle 5]

				Beispiel 16	Vergleichsbeispiel 2
Entladekapazität bei 0,1 C (Laden für 10 Stunden) (mAh/g)				705	692
Basierend auf Halbzelle		Basierend auf Vollzelle		Kapazitätsrückhalterate (%)
C-Rate	Zeitaufwand für das Aufladen	C-Rate	Zeitaufwand für das Aufladen	Kapazitätsrückhalterate (%)
0,1 C	10 Stunden	(0,3 C)	3, 3 Stunden	100	100
(0,2 C)	5 Stunden	(0,6 C)	1,6 Stunden	99	99
0,5 C	2 Stunden	1,5 C	40 Minuten	98	97
1 C	1 Stunde	3 C	20 Minuten	97	97
2 C	30 Minuten	6C	10 Minuten	95	95
3 C	20 Minuten	9 C	6,7 Minuten	94	94
4 C	15 Minuten	12 C	5 Minuten	94	93
5 C	12 Minuten	15 C	4 Minuten	93	92
10 C	6 Minuten	30 C	2 Minuten	93	91
15 C	4 Minuten	45 C	1 Minute 30 Sekunden	92	90
20 C	3 Minuten	60 C	1 Minute	91	90
30 C	2 Minuten	90 C	40 Sekunden	91	89
40 C	1 Minute 30 Sekunden	120 C	30 Sekunden	90	88
50 C	1 Minute 12 Sekunden	150 C	24 Sekunden	90	87
60 C	1 Minute	180 C	20 Sekunden	90	87
70 C	51 Sekunden	210 C	17 Sekunden	89	86
80 C	45 Sekunden	240 C	15 Sekunden	89	-
90 C	40 Sekunden	270 C	13 Sekunden	88	-
100 C	36 Sekunden	300 C	12 Sekunden	88	-
150 C	24 Sekunden	450 C	8 Sekunden	88	-
200 C	18 Sekunden	600 C	6 Sekunden	88	-
250 C	14 Sekunden	750 C	4,8 Sekunden	87	-
300 C	12 Sekunden	900 C	4 Sekunden	87	-
350 C	10 Sekunden	1050 C	3.4 Sekunden	87	-
400 C	9 Sekunden	1200 C	3 Sekunden	86	-
450 C	8 Sekunden	1350 C	2,7 Sekunden	86	-
500 C	7 Sekunden	1500 C	2,4 Sekunden	86	-
550 C	7 Sekunden	1650 C	2, 2 Sekunden	85	-
600 C	6 Sekunden	1800 C	2 Sekunden	85	-

Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend ausführlich beschrieben wurden, ist der Umfang der Rechte der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt, und verschiedene Modifikationen und verbesserte Formen, die vom Fachmann unter Verwendung des in den folgenden Ansprüchen definierten Grundgedankens der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, fallen ebenfalls in den Umfang der Rechte der vorliegenden Erfindung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 101795778 B1 [0009]

Claims

Ein aktives Anodenmaterial, das ein graphitaktives Material und ein aktives Material auf Siliziumbasis umfasst, wobei das graphitaktive Material einen Zwischenschichtabstand d₀₀₂ aufweist, der im Vergleich zu einem allgemeinen graphitaktiven Material um 0,001 Å auf 0,003 Å erhöht ist.
Aktives Anodenmaterial nach Anspruch 1, wobei das aktive Material auf Siliziumbasis und das aktive Graphitmaterial in einem Gewichtsverhältnis von 1:99 bis 99:1 enthalten sind.
Aktives Anodenmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei das graphitaktive Material ein natürliches graphitaktives Material oder ein künstliches graphitaktives Material ist.
Aktives Anodenmaterial nach Anspruch 3, wobei das aktive Material aus natürlichem Graphit einen Zwischenschichtabstand d₀₀₂ von 3, 360 Å bis 3, 365 Å aufweist.
Aktives Anodenmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das aktive Material auf Siliziumbasis aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Silizium (Si), Siliziumoxiden, Siliziumlegierungen (-legierungen), Siliziumnanoröhren, Siliziumnanodrähten und Kohlenstoffverbundwerkstoffen davon und Mischungen davon besteht.
Aktives Anodenmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Lithiumsekundärbatterie, die das aktive Anodenmaterial umfasst, eine Entladekapazität pro Gewicht von 350 bis 3.200 mAh/g während des Ladens bei 0,1 C aufweist.
Aktives Anodenmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lithiumhalbzelle, die das anodenaktive Material umfasst, eine Entladekapazität pro Gewicht von mehr als 350 mAh/g bis weniger als 2.500 mAh/g während des 10 C-Ladens (Laden für 6 Minuten) aufweist und einen 0,1 C bis 600 C-Ladezyklus (Laden für 6 Sekunden) ermöglicht.
Aktives Anodenmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das graphitaktive Material eine spezifische BET-Oberfläche aufweist, die um 127 % oder mehr erhöht ist.
Anode für eine Sekundärbatterie, umfassend das aktive Anodenmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Sekundärbatterie, umfassend die Anode für eine Sekundärbatterie nach Anspruch 9.
Sekundärbatterie nach Anspruch 10, wobei die Anode für eine Sekundärbatterie eine Entladekapazität pro Gewicht von 350 bis 3.200 mAh/g während des Ladens bei 0,1 C aufweist.
Sekundärbatterie nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Anode für eine Sekundärbatterie eine Entladekapazität pro Gewicht von mehr als 350 mAh/g bis weniger als 2.500 mAh/g während des 10-C-Ladens aufweist und einen 1-C- bis 1.800-C-Ladezyklus (Laden für 2 Sekunden) ermöglicht.
Verfahren zur Herstellung eines anodenaktiven Materials, umfassend die Schritte: unterstützen von Graphit in einem organischen Lösungsmittel; Niedrigtemperatur-Behandlung von Graphit, der in dem organischen Lösungsmittel unterstützt wird; und Trocknung von niedrigtemperaturbehandeltem Graphit; und mischen von getrocknetem Graphit mit einem siliziumbasierten Aktivmaterial, wobei das graphitaktive Material einen Zwischenschichtabstand d₀₀₂ aufweist, der um 0,001 Å auf 0,003 Å erhöht ist..
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das organische Lösungsmittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem linearen organischen Lösungsmittel auf Alkoholbasis, einem linearen organischen Lösungsmittel auf Carbonatbasis, einem cyclischen organischen Lösungsmittel auf Carbonatbasis, einem linearen organischen Lösungsmittel auf Esterbasis, einem organischen Lösungsmittel auf Ketonbasis und Mischungen davon besteht.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Niedrigtemperaturbehandlung bei 0 bis -40 °C für 0,1 bis 168 Stunden durchgeführt wird.