DE112022001023T5

DE112022001023T5 - Graphitaktives material, verfahren zu seiner herstellung und hochleistungs-sekundärbatterie zum hochgeschwindigkeitsladen mit demselben

Info

Publication number: DE112022001023T5
Application number: DE112022001023.1T
Authority: DE
Inventors: Seung-wan Song; 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: 2021-04-08
Filing date: 2022-04-07
Publication date: 2023-11-23
Also published as: WO2022216081A1; US20240194875A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein graphitaktives Material, ein Verfahren zu seiner Herstellung und eine Hochleistungssekundärbatterie zum Hochgeschwindigkeitsladen und -entladen, die dieses umfasst. Die vorliegende Erfindung kann die Hochgeschwindigkeitslade- und -entladeleistung einer Sekundärbatterie verbessern und deren Kapazität erhöhen, wenn ein graphitaktives Material mit einem vergrößerten Zwischenschichtabstand von Graphit als Anodenmaterial verwendet wird, und kann eine Sekundärbatterie bereitstellen, die an kleinen und mittleren elektronischen Vorrichtungen wie etwa Mobiltelefonen, verschiedenen elektrischen Mobilitäten, einschließlich gewerblicher Elektrofahrzeuge, und Energiespeichersystemen (ESS) montiert werden kann.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein graphitaktives Material, ein Verfahren zu seiner Herstellung und eine Hochleistungssekundärbatterie zum Hochgeschwindigkeitsladen und -entladen, die dieses umfasst.
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.
Da die Kommerzialisierung von Elektrofahrzeugen in letzter Zeit aktiv vorangekommen ist, während der Schwerpunkt auf einer Technologie zum schnellen Laden der Elektrofahrzeuge liegt, d. h. einer Verbesserung der Hochgeschwindigkeitsladeleistung von Sekundärbatterien, werden die oben beschriebenen Eigenschaften zu dem größten Faktor, der es schwierig macht, die Graphitmaterialelektroden, die den Lithiumsekundärbatteriemarkt am meisten belegen, auf Elektrofahrzeugbatterien anzuwenden.
Um die obigen Eigenschaften zu lösen, wurde ein Verfahren zur Einstellung der Mischungsdichte und Dicke der Graphitelektrode (J. Electrochem. Soc., 152, A474-A481, 2005) bekannt, aber das Ergebnis, das eine Leistung aufweist, die sich der theoretischen Kapazität auch während des Hochgeschwindigkeitsladens und Entladens von zweimal pro Stunde (2C) oder mehr in dem oben offenbarten Verfahren annähert und bei dem die Coulomb-Effizienz gut ist, während sie ein Hochgeschwindigkeitsladen und Entladen ermöglicht, wird erhalten, wenn das Elektrodenaktivmaterial mit dem Stromkollektor in einer sehr dünnen Dicke und in einer geringen Dichte gemischt wird.
In diesem Fall wird die Menge des pro Fläche der Anode gemischten aktiven Materials reduziert, so dass die Energiedichte gesenkt wird, die Herstellungskosten erhöht werden und die Oberfläche pro Gewichtseinheit des aktiven Materials aufgrund einer Abnahme der Mischungsdichte erhöht wird, was zu einer großen irreversiblen Kapazität führt, die beim anfänglichen Laden erzeugt wird. Die irreversible Kapazität wird durch Lithium und Elektronen verursacht, die bei der Bildung der elektrochemischen Festelektrolyt-Grenzfläche (sei) in der Anode während der ersten Aufladung verbraucht werden, und wenn die irreversible Kapazität zunimmt, wird Lithium, das von der Kathode zugeführt wird, irreversibel verbraucht, so dass ein Problem darin besteht, dass die maximale Kapazität der Batterie verringert wird.
Um das obige Problem zu lösen, wurde ein Verfahren zur Herstellung eines aktiven Anodenmaterials für eine Hochgeschwindigkeitsladung offenbart, das unter Beibehaltung der Optimierung der Kathode und der Anode magnetisch ausgerichtet ist (Nature Energy, 1, 16097, 2016). Das offenbarte Verfahren kann Vorteile haben, eine Anode zu erhalten, in der aktive Materialien kollektiv so ausgerichtet sind, dass sie bei der Einlagerung von Ionen bevorzugt werden, und eine höhere Hochgeschwindigkeitslade- und Entladekapazität im Vergleich zu herkömmlich verwendeten Elektroden ohne Ausrichtung aufweisen, indem ein Verfahren zum Beschichten von Graphit mit selbstreaktiven Eisenoxidnanopartikeln und ein Verfahren zum Anordnen einer aktiven Materialaufschlämmung, die auf einem Metallstromkollektor angeordnet ist, unter Verwendung eines Magnetfelds verwendet werden. Es besteht jedoch immer noch ein Problem darin, dass beim Durchführen von Laden und Entladen (2C) zweimal pro Stunde die Kapazität weniger als 100 mAh/g beträgt, was weniger als 30 % der theoretischen Kapazität beträgt, was es schwierig macht, das Verfahren auf Hochgeschwindigkeitsladetechnologie für Elektrofahrzeuge anzuwenden. Darüber hinaus besteht ein Problem darin, dass die Herstellungskosten der Batterie erhöht werden, wenn die Effizienz des Prozesses gesenkt wird.
Das heißt, die oben genannten Verfahren weisen eine hohe irreversible Kapazität, hohe Herstellungskosten oder eine niedrige Hochgeschwindigkeitsladekapazität auf und sind nicht für die Anwendung auf Hochgeschwindigkeitsladetechnologie für Elektrofahrzeuge geeignet.
Dementsprechend ist es notwendig, ein Graphitmaterial für die Sekundärbatterieelektrode zu entwickeln, das die Herstellungskosten, die Effizienz und die Optimierung einer üblichen Sekundärbatterie beibehält und für eine Hochgeschwindigkeitsladung geeignet ist.
[Stand der Technik Dokumente]
[Nichtpatentdokumente]

Hilmi Buqa et al., High rate capability of graphite negative electrodes for Lithium-Ion batteries, J. Electrochem. Soc., 152, A474-A481, 2005
Juliette Billaud, Florian Bouville et al., Magnetisch ausgerichtete Graphitelektroden für Hochleistungs-Li-Ionen-Batterien, Nature Energy, 1, 16097, 2016

OFFENBARUNG
Technische Aufgabe
Um die obigen Probleme zu lösen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Hochgeschwindigkeitslade- und Entladeleistung einer Sekundärbatterie zu verbessern und deren Kapazität zu erhöhen, wenn ein graphitaktives Material mit einem vergrößerten Zwischenschichtabstand von Graphit als Anodenmaterial verwendet wird.
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
Zur Lösung der obigen Aufgabe betrifft die vorliegende Erfindung ein graphitaktives Material mit einem um 0,001 Å auf 0,003 Å erhöhten Zwischenschichtabstand d₀₀₂.
Das graphitaktive Material kann ein natürliches graphitaktives Material oder ein künstliches graphitaktives Material sein.
Die Lithiumsekundärbatterie, die das aktive Material aus natürlichem Graphit als aktives Elektrodenmaterial beinhaltet, kann eine anfängliche coulombische Effizienz von 90 bis 95 %, eine Entladekapazität pro Gewicht von 360 mAh/g oder mehr während des Ladens und Entladens bei 0,1 C und eine Kapazitätserhaltungsrate von 30 bis 99 % während des Ladens und Entladens bei 2 C aufweisen.
Die Lithium-Sekundärbatterie einschließlich des Graphitaktivmaterials als Elektrodenaktivmaterial hat eine Entladekapazität pro Gewicht von 320 mAh/g oder mehr während 1 C (Laden innerhalb von 1 Stunde) Laden und Entladen und ermöglicht einen 1 C Lade-/Entladezyklus.
Das künstliche graphitaktive Material kann einen Zwischenschichtabstand d₀₀₂ von 3,368 Å bis 3,370 Å aufweisen.
Die Lithiumsekundärbatterie, die das künstliche Graphitaktivmaterial als aktives Elektrodenmaterial beinhaltet, kann eine anfängliche coulombische Effizienz von 65 bis 92 %, eine Entladekapazität pro Gewicht von 345 bis 360 mAh/g während des Ladens und Entladens bei 0,1 C und eine Kapazitätserhaltungsrate von 10 bis 45 % während des Ladens und Entladens bei 2 C aufweisen.
Das graphitaktive Material kann eine um 127 % oder mehr erhöhte spezifische BET-Oberfläche aufweisen.
Eine Elektrode für eine Sekundärbatterie gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das graphitaktive Material beinhalten.
Die Elektrode für eine Sekundärbatterie kann ein Kathodenmaterial oder ein Anodenmaterial der Sekundärbatterie sein.
Eine Sekundärbatterie gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Elektrode für eine Sekundärbatterie beinhalten.
Ein Verfahren zum Herstellen eines graphitaktiven Materials gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Schritte: Unterstützen von Graphit in einem organischen Lösungsmittel; Niedrigtemperaturbehandeln von Graphit, das in dem organischen Lösungsmittel unterstützt wird; und Trocknen von tieftemperaturbehandeltem Graphit, wobei das graphitaktive Material einen Zwischenschichtabstand d₀₀₂ aufweisen kann, der um 0,001 Å bis 0,003 Å 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
Im Gegensatz zu aktiven Graphitmaterialien, die in einer herkömmlichen Elektrode für eine Sekundärbatterie enthalten sind, kann das graphitaktive Material gemäß der vorliegenden Erfindung die Hochgeschwindigkeitslade- und Entladeleistung der Sekundärbatterie erheblich verbessern, wenn es als Elektrode für eine Sekundärbatterie verwendet wird, indem der Abstand zwischen Graphitschichten vergrößert wird. Da die Sekundärbatterie eine höhere Coulomb-Effizienz als herkömmliche Sekundärbatterien aufweist und somit die irreversible Kapazität reduzieren kann, wird eine Abnahme der Kapazität einer vollen Zelle unterdrückt, so dass eine Kapazität verwendet werden kann, die sich der theoretischen Kapazität der Batterie annähert.
Die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Sekundärbatterie ist mit Materialien kompatibel, die auf dem bestehenden Markt für Lithiumsekundärbatterien weit verbreitet sind, sodass sie geringe Herstellungskosten aufweist und keine separate Optimierung erfordert.
Darüber hinaus verbessert die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Sekundärbatterie die Hochgeschwindigkeitslade- und -entladeleistung 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.
Kurzbeschreibung der Zeichnung

1 ist ein Ergebnis des Messens der elektrochemischen Impedanzspektroskopie (Eis) während eines Bildungsprozesses und des anfänglichen Ladens einer Lithiumhalbzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Bester Modus
Die vorliegende Erfindung betrifft ein graphitaktives Material mit einem um 0,001 Å auf 0,003 Å erhöhten Zwischenschichtabstand d₀₀₂.
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 dritte 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, anodenaktive Materialien durch verschiedene Verfahren wie herkömmliche Oberflächenbehandlung oder Sphäronisierungsverfahren, Hochtemperaturbehandlung von 1.200 °C oder mehr und dergleichen herzustellen, aber da sie einen hohen Herstellungsaufwand oder eine niedrige Hochgeschwindigkeitsladekapazität aufweisen, besteht das Problem, dass sie nicht geeignet sind, 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 durch Verwendung eines herkömmlich verwendeten aktiven Graphitmaterials, das keinem separaten Oberflächenbehandlungs- oder Sphäronisierungsprozess unterzogen wurde, erhöht wird.
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, weisen sie eine ausgezeichnete elektronische Leitfähigkeit von Graphit 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 Graphitaktivmaterial gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein künstliches Graphitaktivmaterial, und das künstliche Graphitaktivmaterial kann einen Zwischenschichtabstand d₀₀₂ von 3,368 Å bis 3,370 Å aufweisen. Ein allgemeines künstliches Graphitaktivmaterial weist einen Zwischenschichtabstand d₀₀₂ von 3,359 bis 3,367 Å auf, und das künstliche Graphitaktivmaterial der vorliegenden Erfindung weist einen um 0,001 bis 0,002 Å erhöhten Zwischenschichtabstand d₀₀₂ eines künstlichen Graphitaktivmaterials auf, das als bestehendes Anodenmaterial verwendet wird.
Die Lithiumsekundärbatterie, die das künstliche Graphitaktivmaterial als aktives Elektrodenmaterial beinhaltet, kann eine anfängliche coulombische Effizienz von 65 bis 92 %, eine Entladekapazität pro Gewicht von 345 bis 360 mAh/g während des Ladens und Entladens bei 0,1 C und eine Kapazitätserhaltungsrate von 10 bis 45 % während des Ladens und Entladens bei 2 C aufweisen.
Die Lithiumsekundärbatterie, die das künstliche Graphitaktivmaterial als ein elektrodenaktives Material beinhaltet, kann einen anfänglichen coulombischen Wirkungsgrad von 65 bis 92 %, vorzugsweise 75 bis 90 % und bevorzugter 82 bis 88 % aufweisen.
Die Lithiumsekundärbatterie, die das künstliche Graphitaktivmaterial als ein elektrodenaktives Material beinhaltet, kann eine Entladekapazität pro Gewicht von 330 bis 370 mAh/g, vorzugsweise 338 bis 365 mAh/g und bevorzugter 345 bis 360 mAh/g während des Ladens und Entladens bei 0,1 C aufweisen.
Die Lithiumsekundärbatterie, die das künstliche Graphitaktivmaterial als ein elektrodenaktives Material beinhaltet, kann eine Kapazitätserhaltungsrate von 10 bis 30 %, vorzugsweise 13 bis 28,5 % und bevorzugter 18 bis 27 % während des 2C-Ladens und Entladens aufweisen.
Das graphitaktive Material ist ein natürliches graphitaktives Material, und das natürliche graphitaktive Material kann einen Zwischenschichtabstand d₀₀₂ von 3,362 Ä bis 3,363 Å aufweisen.
Das allgemeine natürliche Graphitaktivmaterial weist einen Zwischenschichtabstand d₀₀₂ von 3,355 bis 3,550 Å auf, und das natürliche Graphitaktivmaterial der vorliegenden Erfindung weist einen um 0,002 bis 0,003 Å erhöhten Zwischenschichtabstand d₀₀₂ eines natürlichen Graphitaktivmaterials auf, das als bestehendes Anodenmaterial verwendet wird.
Die Lithium-Sekundärbatterie einschließlich des Graphitaktivmaterials als Elektrodenaktivmaterial hat eine Entladekapazität pro Gewicht von 320 mAh/g oder mehr während 1 C (Laden innerhalb von 1 Stunde) Laden und Entladen und ermöglicht einen 1 C Lade-/Entladezyklus.
Die Lithiumsekundärbatterie, die das natürliche Graphitaktivmaterial als Elektrodenaktivmaterial beinhaltet, kann eine Entladekapazität pro Gewicht von 370 bis 395 mAh/g, vorzugsweise 380 bis 394 mAh/g und bevorzugter 385 bis 393 mAh/g während des Ladens und Entladens bei 0,1 C aufweisen.
Die Lithiumsekundärbatterie, die das natürliche Graphitaktivmaterial als ein elektrodenaktives Material beinhaltet, kann eine Kapazitätserhaltungsrate von 30 bis 99 %, vorzugsweise 35 bis 99 % und bevorzugter 50 bis 99 % während des 2C-Ladens und Entladens aufweisen.
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 Graphitaktivmaterials, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Unterstützen von Graphit in einem organischen Lösungsmittel; Niedrigtemperaturbehandeln von Graphit, das in dem organischen Lösungsmittel unterstützt wird; und Trocknen von tieftemperaturbehandeltem Graphit, wobei das Graphitaktivmaterial einen 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-5,5-difluorethylencarbonat, 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.
Das Lösungsmittel zur Unterstützung von Graphit ist je nach künstlichem Graphit oder Naturgraphit unterschiedlich. Insbesondere ist es besonders bevorzugt, Ethylmethylcarbonat (EMC) als Lösungsmittel zur Unterstützung von künstlichem Graphit zu verwenden, und Ethanol ist besonders bevorzugt als Lösungsmittel zur Unterstützung von natürlichem Graphit.
Die Niedrigtemperaturbehandlung 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.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Elektrode für eine Sekundärbatterie, die ein graphitaktives Material beinhaltet, und eine Sekundärbatterie, die dieses beinhaltet.
Das Graphitaktivmaterial kann als Kathodenmaterial oder Anodenmaterial einer Sekundärbatterie verwendbar sein.
Insbesondere kann das graphitaktive Material durch Einbeziehen in die Elektrode für eine Sekundärbatterie 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 diese leitfähigen Materialien sind nur Beispiele und nicht beschränkt, solange sie zuvor bekannte leitfähige Materialien sind.
Das Bindemittel verbessert die Haftkraft zwischen dem aktiven Material und den leitfähigen Materialpartikeln oder zwischen dem aktiven Material und dem Stromkollektor. Konkrete Beispiele dafür 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 diese Bindemittel sind nur Beispiele und nicht beschränkt, solange sie vorbekannte Bindemittel sind.
Das graphitaktive Material kann als Anodenmaterial einer Lithiumsekundärbatterie verwendet werden. Das Anodenmaterial der Lithium-Sekundärbatterie interkaliert und speichert Lithium während des Ladens der Batterie und liefert elektrische Energie, indem es Lithium während des Entladens der Batterie deinterkaliert.
Die Lithiumsekundärbatterie kann ferner beinhalten: eine Kathode für eine Lithiumsekundärbatterie; einen Elektrolyten für eine Lithiumsekundärbatterie; und einen Separator.
Als Kathodenaktivmaterial in der Kathode für eine Lithium-Sekundärbatterie können beliebige oder Mischungen aus zwei oder mehr ausgewählt aus LiCoO₂, LiMnO₂, LiNiO₂, LiMn₂O₄, LiNi_1-xCo_xO₂, LiNi_xCo_yMn_zO₂ (x+y+z=1), LiNi_xCo_yAl_zO₂ (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 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 verwendet werden, aber diese kathodenaktiven Materialien 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.
Der Elektrolyt 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, die nur Beispiele sind und ohne besondere Einschränkung verwendet werden können, solange sie in der Technik üblich sind und somit das Lithiumsalz 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, Propylenglykolisopropylether, 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-Difluorethyl-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-Difluorethyl-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 mehr 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; einer 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; und einer 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) hinzugefügt werden, jedoch nicht notwendigerweise darauf beschränkt sind, und nicht besonders beschränkt sind, solange es sich um ein zuvor bekanntes 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 besteht, wie etwa 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; einer Gruppe, die aus Phosphonatverbindungen besteht; einer Gruppe, die aus vinylhaltigen Silanverbindungen besteht; und einer Gruppe, die aus Nitrat- und Nitritverbindungen besteht, jedoch nicht notwendigerweise darauf beschränkt ist und nicht besonders beschränkt ist, solange es sich um einen vorbekannten Zusatz handelt, der die Bildung von sei bildet oder unterstützt.
Das Additiv kann zur Entfernung von Wirkstoffen wie HF und PF₅ dienen. 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 von 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 der chemischen Formel 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 beispielsweise die Konzentration der Lithiumsalze 0,1 bis 60 M, bevorzugter 0,5 bis 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.
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.
Das graphitaktive Material kann als Kathodenmaterial einer Dual-Ionen-Batterie (DIB) verwendet werden. Zu diesem Zeitpunkt interkaliert und speichert das graphitaktive Material Anionen, die während des Ladens der Batterie in dem Elektrolyten enthalten sind, und deinterkaliert Anionen während des Entladens der Batterie.
Die Doppelionenbatterie kann ferner beinhalten: eine Aluminiumanode; einen Elektrolyten für eine Doppelionenbatterie; und einen Separator.
Lithium wird während des Ladens reduziert und auf der Oberfläche der Aluminiumanode abgeschieden, und Lithium wird während des Entladens oxidiert, um elektrische Energie freizusetzen.
Da die Zusammensetzung des Elektrolyten für eine Dual-Ionen-Batterie die gleiche ist wie die des oben beschriebenen Elektrolyten für eine Lithium-Sekundärbatterie, werden überlappende Beschreibungen weggelassen.
Da das Trennzeichen dasselbe wie oben beschrieben ist, werden überlappende Beschreibungen weggelassen.
Im Folgenden werden ein graphitaktives Material gemäß der vorliegenden Erfindung und eine Hochleistungssekundärbatterie zum Hochgeschwindigkeitsladen/-entladen einschließlich derselben durch Beispiele 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.
[Methoden zur Bewertung von Merkmalen]
1) Messung der Zwischenschichtabstände d₀₀₂ von aktiven Materialien
Die Zwischenschichtabstände d₀₀₂ der Graphitelektrodenaktivmaterialien wurden durch Röntgenbeugung (XRD) gemessen und sind in Tabelle 1 dargestellt.
2) Messung spezifischer Oberflächen von aktiven Materialien
Die spezifischen Oberflächen der Graphitelektrodenaktivmaterialien wurden durch Brunauer-Emmett-Teller (BET) gemessen und sind in Tabelle 1 dargestellt.
3) Lade- und Entladetest 1:
Hergestellt wurden münzförmige Lithium-Sekundärbatterien, bestehend aus Elektroden, die in den Beispielen 1 bis 5 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 2 hergestellt wurden, einer Lithiummetallelektrode, einer 1,0 M LiPF₆/EC:EMC (Volumenverhältnis von 3:7) Elektrolytlösung, die kein Additiv enthielt, und einem Separator.
Ein Lade-/Entladezyklus mit niedriger Geschwindigkeit (0,1 C) wurde fünfmal in einem Spannungsbereich von 0,01 bis 1,5 V durchgeführt. Der Zyklus beinhaltete das Aufladen von bis zu 0,01 V mit einer CC von 0,1 C-Rate unter Konstantstrom-(CC)/Konstantspannungs (CV) -Lade- und CC-Entladebedingungen, dann das Aufladen mit CV, bis der Strom 0,005 C erreichte, und das Entladen auf 1,5 V unter CC-Bedingungen. In den Lade- und Entladezyklen wurden die spezifische gravimetrische Kapazität und die Coulomb-Effizienz der Lithium-Sekundärbatterie beim Laden und Entladen mit niedriger Geschwindigkeit gemessen und sind in Tabelle 2 dargestellt.
Darüber hinaus wurde die 0,1 C Entladekapazität/theoretische Kapazität (%) gemäß der nachstehenden Berechnungsformel 1 berechnet. $\begin{array}{l} 0,1 C Entladekapazit \ddot{a} t/theoretische Kapazit \ddot{a} t (%) = (Kapazit \ddot{a} t w \ddot{a} hrend 0,1C \\ Laden und Entladen/theoretische Kapazit \ddot{a} t (372 mAh/g)) \times 100 \end{array}$
0,1 C Entladekapazität/theoretische Kapazitäten (%), berechnet nach der obigen Berechnungsformel, sind in Tabelle 2 dargestellt.
4) Lade- und Entladetest 2:
Hergestellt wurden münzförmige Lithium-Sekundärbatterien, bestehend aus Elektroden, die in den Beispielen 1 bis 5 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 2 hergestellt wurden, einer Lithiummetallelektrode, einer 1,0 M LiPF₆/EC:EMC (Volumenverhältnis von 3:7) Elektrolytlösung, die kein Additiv enthielt, und einem Separator.
Der Lade-/Entladezyklus wurde dreimal mit 0,2 bis 2 C-Rate in einem Spannungsbereich von 0,01 bis 1,5 V durchgeführt. Der Zyklus umfasste die Aufladung bis 0,01 V mit einer CC von 0,2 bis 2 C-Rate unter Konstantstrom- (CC)/Konstantspannungs-(CV)-Lade- und CC-Entladebedingungen, dann die Aufladung mit CV, bis der Strom das 0,05-fache der während der CC-Aufladung eingegebenen C-Rate erreichte, und die Entladung auf 1,5 V unter CC-Bedingungen mit dem gleichen Strom wie der C-Rate während der Aufladung. Entladekapazitäten wurden gemessen, indem Lade- und Entladezyklen bei 0,2 bis 2 C im Spannungsbereich von 0,01 bis 1,5 V durchgeführt wurden.
Darüber hinaus wurde die Kapazitätserhaltungsrate gemäß der nachstehenden Berechnungsformel 2 berechnet. $\begin{array}{l} Kapazit \ddot{a} tserhaltungsrate (%) = (Entladeleistung nach C-Rate/0,1 C \\ Entladeleistung) \times 100 \end{array}$
Die Kapazitätserhaltungsraten gemäß den Ergebnissen des Lade- und Entladetests 2 wurden berechnet und sind in Tabelle 3 dargestellt.
5) Lade- und Entladetest 3:
Hergestellt wurden münzförmige Lithium-Sekundärbatterien, bestehend aus Elektroden, die in den Beispielen 1 bis 5 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 2 hergestellt wurden, einer Lithiummetallelektrode, einer 1,0 M LiPF₆/EC:EMC (Volumenverhältnis von 3:7) Elektrolytlösung, die kein Additiv enthielt, und einem Separator.
Ein Lade-/Entladezyklus mit niedriger Geschwindigkeit (0,1 C) wurde dreimal in einem Spannungsbereich von 0,01 bis 1,5 V durchgeführt. Der Zyklus beinhaltete das Aufladen von bis zu 0,01 V mit einer CC von 0,1 C-Rate unter Konstantstrom-(CC)/Konstantspannungs (CV) -Lade- und CC-Entladebedingungen, dann das Aufladen mit CV, bis der Strom 0,005 C erreichte, und das Entladen auf 1,5 V unter CC-Bedingungen. Die Entladekapazität wurde gemessen, indem der Lade- und Entladezyklus 100 Mal bei 1 C im Spannungsbereich von 0,01 bis 1,5 V durchgeführt wurde. Die spezifischen gravimetrischen Kapazitäten der Lithium-Sekundärbatterie wurden beim ersten und 100. Lade-/Entladezyklus von 1 C gemessen und sind in Tabelle 4 dargestellt.
Darüber hinaus wurde die Kapazitätserhaltungsrate gemäß der nachstehenden Berechnungsformel 3 berechnet. $\begin{array}{l} Kapazit \ddot{a} tserhaltungsrate (%) = (100^{th} {Entladungskapazit \ddot{a} t/1}^{st} Entladungskapazit \ddot{a} t) \\ \times 100 \end{array}$
6) Lade- und Entladetest 4:
Hergestellt wurden Lithiumsekundärbatterien vom Münztyp, bestehend aus Elektroden, die in den Beispielen 1 bis 3 und dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurden, einer Lithiummetallelektrode, einer 1,0 M LiPF₆/Propylencarbonat (PC):Di- (2,2,2-trifluorethyl) carbonat (DFDEC) (Volumenverhältnis von 3:7) Elektrolytlösung, die kein Additiv enthielt, und einem Separator.
Der Lade-/Entladezyklus wurde dreimal bei 0,2 bis 2 C-Rate in einem
Spannungsbereich von 0,01 bis 1,5 V durchgeführt. Der Zyklus beinhaltete das Durchführen des Ladens von bis zu 0,01 V mit einer CC von 0,2 bis 2 C-Rate unter Konstantstrom-(CC)/Konstantspannungs (CV) -Lade- und CC-Entladebedingungen, dann das Durchführen des Ladens mit CV, bis der Strom das 0,05-fache der während des CC-Ladens eingegebenen C-Rate erreichte, und das Durchführen des Entladens auf 1,5 V unter CC-Bedingungen mit dem gleichen Strom wie die C-Rate während des Ladens. Entladekapazitäten wurden gemessen, indem Lade- und Entladezyklen bei 0,2 bis 2 C im Spannungsbereich von 0,01 bis 1,5 V durchgeführt wurden.
Darüber hinaus wurde die Kapazitätserhaltungsrate gemäß der nachstehenden Berechnungsformel 2 berechnet.
[Beispiel 1]
Es wurde eine Graphitelektrode mit künstlichem Graphit als Elektrodenaktivmaterial hergestellt. Die Graphitelektrode wurde in Ethylmethylcarbonat (EMC) geträgert und 24 Stunden bei -20°C behandelt.
[Beispiel 2]
Alle Prozesse wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass die Behandlungszeit in Abhängigkeit von den in der folgenden Tabelle 1 aufgeführten Punkten geändert wurde.
[Beispiel 3]
Alle Prozesse wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass das unterstützende organische Lösungsmittel wie in Tabelle 1 unten gezeigt anstelle von EMV geändert wurde und die Behandlungszeit auf 48 Stunden geändert wurde.
[Beispiel 4]
Es wurde eine Graphitelektrode mit künstlichem Graphit als Elektrodenaktivmaterial hergestellt. Die Graphitelektrode wurde in Ethylmethylcarbonat (EMV) geträgert und 48 Stunden bei -20°C behandelt.
[Beispiel 5]
Es wurde eine Graphitelektrode mit künstlichem Graphit als Elektrodenaktivmaterial hergestellt. Die Graphitelektrode wurde in Ethanol geträgert und 48 Stunden bei -20°C behandelt.
Vergleichsbeispiel 1
Es wurde eine Graphitelektrode mit nicht vorbehandeltem künstlichem Graphit als Aktivmaterial hergestellt.
Vergleichsbeispiel 2
Es wurde eine Graphitelektrode mit nicht vorbehandeltem Naturgraphit als Aktivmaterial hergestellt.

Organische Lösungsmittel mit den darin unterstützten Beispielen 1 bis 5 und Vergleichsbeispielen 1 bis 2, Behandlungszeit und Zwischenschichtabstand wurden gemessen und sind in Tabelle 1 aufgeführt. Darüber hinaus wurde nach der Herstellung von Lithiumhalbzellen einschließlich dieser ein Bildungsprozess durchgeführt und die Entladekapazität pro Gewicht der Graphitelektrode, die Entladekapazität im Vergleich zur theoretischen Kapazität und der anfängliche coulombische Wirkungsgrad wurden auf der Grundlage von 0,1 C Laden und Entladen berechnet und sind in Tabelle 2 dargestellt. [Tabelle 1]

	Graphittyp	Organisches Lösungsmittel	Behandlungszeit (Std.)	Zwischenschichtabstand (Å)	Spezifische BET-Oberfläche (m²/g)
Vergleichsbeispiel 1	künstlicher Grafit	-	-	3,367	2,095
Beispiel 1		EMC	24	3,368	-
Beispiel 2		EMC	48	3,370	2,677
Beispiel 3		Ethanol	48	3,370	-
Vergleichsbeispiel 2	Naturgraphit	-	-	3,360	3,446
Beispiel 4		EMC	48	3,362	4,436
Beispiel 5		Ethanol	48	3,363	5,064

[Tabelle 2]

	Entladekapazität pro Gewicht (0,1 C)(mAh/g)	0,1 C Entladelekapazität/theoretische Leistung (%)	Ursprüngliche Coulomb-Effizienz (%)
Vergleichsbeispiel 1	327	87,9	61,0
Beispiel 1	338	90,9	75,2
Beispiel 2	355	95,4	85,3
Beispiel 3	351	94,4	76,2
Vergleichsbeispiel 2	353	94,9	88,5
Beispiel 4	385	103,5	90,9
Beispiel 5	390	104,8	93,0

A. Künstliche Graphitelektrode
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, erfüllten die Beispiele 1 bis 3 unter Verwendung von künstlichen Graphitanodenaktivmaterialien die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen organischen Lösungsmittelbedingungen und Behandlungsbedingungen (Behandlung bei -40 bis 0 °C für 0,1 bis 168 Stunden), so dass, wie aus Tabelle 1 ersichtlich, die Entladekapazitäten pro Gewicht 338 bis 355 mAh/g betrugen und die Entladekapazitäten pro Gewicht entsprechend 90,9 bis 95,4 % der theoretischen Kapazität erhalten werden konnten.
Darüber hinaus betrugen die anfänglichen coulombischen Wirkungsgrade der Beispiele 1 bis 3 75,2 bis 85,3 %, was den Effekt hatte, die Erzeugung irreversibler Kapazität zu unterdrücken, und somit konnte ein anfängliches Phänomen der Reduzierung der Batteriekapazität verhindert werden.
Besonders bevorzugt ist das organische Lösungsmittel, das für die künstliche Graphitanode in der vorliegenden Erfindung am vorteilhaftesten ist, Ethylmethylcarbonat (EMC), und die Behandlung wird vorzugsweise für 36 bis 60 Stunden durchgeführt.
Im Falle von Vergleichsbeispiel 1, das keiner Vorbehandlung unterzogen wurde, betrug die Entladekapazität pro Gewicht 327 mAh/g, was nur 87,9 % der theoretischen Kapazität entspricht, und der anfängliche Coulomb-Wirkungsgrad von Vergleichsbeispiel 1 betrug 61,0 %. Vergleichsbeispiel 1 hatte einen niedrigeren Wirkungsgrad als der der vorliegenden Erfindung, da aufgrund der großen irreversiblen Kapazität ein maximales Kapazitätsreduzierungsphänomen der Batterie auftrat.
B. Naturgraphitelektrode
Wie in Tabelle 2 oben zu sehen ist, erfüllte Beispiel 4 unter Verwendung eines aktiven Materials aus natürlicher Graphitanode die in der vorliegenden Erfindung dargestellten organischen Lösungsmittelbedingungen und Behandlungsbedingungen, so dass, wie in Tabelle 1 oben zu sehen ist, der Zwischenschichtabstand erhöht wurde, die Entladekapazität pro Gewicht 385 mAh/g betrug und der Kapazitätssteigerungseffekt entsprechend 103,5 % der theoretischen Kapazität erzielt werden konnte. Darüber hinaus betrug die anfängliche coulombische Effizienz von Beispiel 4 90,9 %, was wirksam ist, um eine Verringerung der Batteriekapazität zu verhindern, indem irreversible Reaktionen reduziert werden.
Darüber hinaus erfüllte Beispiel 5 die in der vorliegenden Erfindung dargestellten Bedingungen für organisches Lösungsmittel und Behandlungsbedingungen, so dass, wie aus Tabelle 1 oben ersichtlich, der Zwischenschichtabstand zunahm, die Entladekapazität pro Gewicht 390 mAh/g betrug und der Kapazitätssteigerungseffekt entsprechend 104,8 % der theoretischen Kapazität erzielt werden konnte. Darüber hinaus betrug die anfängliche coulombische Effizienz von Beispiel 5 93,0 %, was wirksam ist, um eine Verringerung der Batteriekapazität zu verhindern, indem irreversible Reaktionen reduziert werden.
In der vorliegenden Erfindung ist das organische Lösungsmittel, das für die natürliche Graphitelektrode vorteilhaft ist, EMC oder Ethanol, wobei es besonders bevorzugt ist, Ethanol zu verwenden. Zusätzlich ist es bevorzugt, die natürliche Graphitelektrode in dem organischen Lösungsmittel zu lagern und für 36 bis 60 Stunden zu behandeln.

Währenddessen betrug die Entladekapazität pro Gewicht während des Ladens und Entladens von 0,1 C des Vergleichsbeispiels 2, das keiner Vorbehandlung unterzogen worden war, 353 mAh/g, was die Leistung von 94,9 % im Vergleich zur theoretischen Kapazität zeigt, die der Leistung von allgemein bekanntem Naturgraphit entspricht, und die anfängliche coulombische Effizienz war im Vergleich zur vorliegenden Erfindung ebenfalls nicht gut. [Tabelle 3]

	Kapazitätserhaltungsrate (%)
	0,2 C	0,5 C	1 C	2C
Vergleichsbei spiel 1	95	74	37	13
Beispiel 1	96	69	36	13
Beispiel 2	98	88	56	24
Beispiel 3	97	84	50	21
Vergleichsbei spiel 2	97	84	57	32
Beispiel 4	98	89	63	42
Beispiel 5	99,8	99,7	99,6	99,0

Wie aus Tabelle 3 ersichtlich, wurde die Schnelllade- und Entladeleistung in den Beispielen 1 bis 3 gemäß der vorliegenden Erfindung am deutlichsten verbessert, wenn die Behandlungszeiten der Unterstützung in dem organischen Lösungsmittel 36 bis 60 Stunden betrugen. Darüber hinaus wurde die Schnelllade- und Entladeleistung wie oben auch in den Beispielen 4 und 5 beschrieben verbessert, so dass bestätigt werden kann, dass die vorliegende Erfindung sowohl für künstlichen Graphit als auch für Naturgraphit und insbesondere für Naturgraphit wirkt.

Genauer gesagt, wie in 1 zu sehen ist, wurde in Beispiel 5 der Bildungsprozessgrenzflächenwiderstand reduziert und die Erhöhung des anfänglichen Zyklusgrenzflächenwiderstands wurde ebenfalls unterdrückt, so dass bestätigt werden kann, dass diese Funktionen zur Verbesserung der Hochgeschwindigkeitslade- und -entladeleistung beigetragen haben. [Tabelle 4]

	1 C (1 Stunde Laden) Lade- und Entladezyklusleistung
	1^st Entladekapazität	100^th Entladekapazität	Kapazitätserhaltungsrate (%)
Vergleichsbei spiel 2	371	Nicht betriebsbereit	-
Beispiel 5	388	371	95,6

Wie aus Tabelle 4 ersichtlich ist, war der Zyklusbetrieb unter Hochgeschwindigkeitslade- und Entladebedingungen in Vergleichsbeispiel 2 nicht möglich. Andererseits war die Kapazitätserhaltungsrate in Beispiel 5 gemäß der vorliegenden Erfindung mit über 95 % nach 100 Zyklen des Hochgeschwindigkeitsladens und -entladens sehr hoch. Es kann bestätigt werden, dass die vorliegende Erfindung eine große Wirkung bei der Verbesserung der Hochgeschwindigkeitsladeleistung hat.
[Beispiel 6]
Nach der Herstellung einer Lithiumhalbzelle mit einer Graphitelektrode unter Verwendung von künstlichem Graphit, der in Beispiel 2 als aktives Elektrodenmaterial hergestellt wurde, wurde ein Bildungsprozess durchgeführt, und somit wurden die Entladekapazität pro Gewicht der Graphitelektrode, die Entladekapazität im Vergleich zur theoretischen Kapazität und die anfängliche coulombische Effizienz auf der Grundlage von 0,1 C Laden und Entladen berechnet und in Tabelle 5 gezeigt. [Tabelle 5]

Kapazitätserhaltungsrate (%)

0,2 C 0,5 C 1 C 2C

Vergleichsbei spiel 1 95 74 37 13

Beispiel 2 98 88 56 24

Beispiel 6 99 96 85 40
Wie in Tabelle 5 gezeigt, ist die Hochgeschwindigkeitsladung nicht nur in der kommerziellen Elektrolytlösung von Beispiel 2, sondern auch in der Elektrolytlösung, die das fluorierte Lösungsmittel von Beispiel 10 gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, gleichermaßen möglich. Insbesondere wurde die Schnelllade- und Entladeleistung bei 0,5 C bis 2 C in der das fluorierte Lösungsmittel enthaltenden Elektrolytlösung aus Beispiel 6 am deutlichsten verbessert, so dass bestätigt werden kann, dass Graphit der vorliegenden Erfindung eine große Wirkung in der das fluorierte Lösungsmittel enthaltenden Elektrolytlösung hat.
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.
[Industrielle Anwendbarkeit]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein graphitaktives Material, ein Verfahren zu seiner Herstellung und eine Hochleistungssekundärbatterie zum Hochgeschwindigkeitsladen und -entladen, die dieses umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Hilmi Buqa et al., High rate capability of graphite negative electrodes for Lithium-Ion batteries, J. Electrochem. Soc., 152, A474-A481 [0009]

Claims

Graphitaktives Material mit einem um 0,001 Å auf 0,003 Å erhöhten Zwischenschichtabstand d₀₀₂.
Graphitaktives Material nach Anspruch 1, wobei das graphitaktive Material ein natürliches graphitaktives Material oder ein künstliches graphitaktives Material ist.
Graphitaktives Material nach Anspruch 2, wobei die Lithiumsekundärbatterie, die das aktive Naturgraphitmaterial als aktives Elektrodenmaterial umfasst, eine anfängliche coulombische Effizienz von 90 bis 95 %, eine Entladekapazität pro Gewicht von 360 mAh/g oder mehr während des Ladens und Entladens bei 0,1 C und eine Kapazitätserhaltungsrate von 30 bis 99 % während des Ladens und Entladens bei 2 C aufweist.
Graphitaktives Material nach Anspruch 2, wobei die Lithiumsekundärbatterie, die das graphitaktive Material als aktives Elektrodenmaterial umfasst, eine Entladekapazität pro Gewicht von 320 mAh/g oder mehr während des Ladens und Entladens bei 1 C (Laden in 1 Stunde) aufweist und einen Lade-/Entladezyklus bei 1 C ermöglicht.
Graphitaktives Material nach Anspruch 2, wobei das künstliche graphitaktive Material einen Zwischenschichtabstand d₀₀₂ von 3,368 Å bis 3,370 Å aufweist.
Graphitaktives Material nach Anspruch 5, wobei die Lithiumsekundärbatterie, die das künstliche graphitaktive Material als aktives Elektrodenmaterial umfasst, eine anfängliche coulombische Effizienz von 65 bis 92 %, eine Entladekapazität pro Gewicht von 345 bis 360 mAh/g während des Ladens und Entladens bei 0,1 C und eine Kapazitätserhaltungsrate von 10 bis 45 % während des Ladens und Entladens bei 2 C aufweist.
Graphitaktives Material nach Anspruch 1, wobei das graphitaktive Material eine spezifische BET-Oberfläche aufweist, die um 127 % oder mehr erhöht ist.
Elektrode für eine Sekundärbatterie, umfassend das graphitaktive Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Elektrode für eine Sekundärbatterie nach Anspruch 8, wobei die Elektrode für eine Sekundärbatterie ein Kathodenmaterial oder ein Anodenmaterial der Sekundärbatterie ist.
Sekundärbatterie, umfassend die Elektrode für eine Sekundärbatterie nach Anspruch 9.
Verfahren zur Herstellung eines graphitaktiven 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 tieftemperaturbehandeltem Graphit, wobei das graphitaktive Material einen Zwischenschichtabstand d₀₀₂ aufweist, der um 0,001 Å auf 0,003 Å erhöht ist.
Verfahren nach Anspruch 11, 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 11, wobei die Niedrigtemperaturbehandlung bei 0 bis -40 °C für 0,1 bis 168 Stunden durchgeführt wird.