ES2481917T3 - Suspensión acuosa para electrodos de baterías - Google Patents

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Abstract

Una suspensión para la fabricación de un electrodo para una celda electroquímica que contiene un ion litio, caracterizada por que la suspensión comprende una combinación de poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) y caucho de estireno-butadieno (SBR) y al menos uno de poli(ácido acrílico) (PAA) y carboximetilcelulosa (CMC) en una solución acuosa y un material electroquímicamente activable.

Description

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DESCRIPCIÓN
Suspensión acuosa para electrodos de baterías
La presente invención se refiere a electrodos para baterías secundarias. En particular, la presente divulgación se refiere a suspensiones o pastas para el uso en celdas electroquímicas que contienen ion litio.
Introducción y técnica relacionada
Los electrodos para celdas electrolíticas se fabrican a menudo uniendo un material de electrodo electroquímicamente activo a un colector de corriente. Los colectores de corriente conocidos son soportes rígidos o láminas flexibles fabricadas de un material conductor. Los ejemplos de colectores de corriente ampliamente usados incluyen cobre o aluminio, pero se pueden usar otros materiales. Los métodos para unir el material de electrodo electroquímico activo al colector de corriente comprenden laminación, pegado usando adhesivos o revestimiento. Estos métodos para fabricar electrodos son ampliamente usados en la técnica.
Se conoce una gran variedad de materiales de electrodo electroquímicamente activables o activos para fabricar ánodos y cátodos en diferentes sistemas de baterías y dependiendo de la aplicación de la batería. El material de electrodo electroquímico activo se fabrica como una suspensión o pasta y posteriormente se reviste sobre el colector de corriente o la suspensión se fabrica como una capa autosoportante que posteriormente se une al colector de corriente.
La suspensión o pasta comprende usualmente una mezcla de un material electroquímicamente activable o activo y un material aglutinante para formar la pasta/suspensión. Se añaden a menudo componentes adicionales, tales como aditivos conductores (es decir, negro de carbono, grafito, fibras de carbono, VGCF fibras de carbono que crecen con vapor), etc.).
Se conocen en la técnica un gran número de materiales aglutinantes. Se han encontrado que el poli(fluoruro de vilideno) (PVDF) o los copolímeros de poli(fluoruro de vilideno) hexafluoropropileno (PVDF-HFP) tienen excelentes propiedades químicas y mecánicas cuando se usan en un material aglutinante en una suspensión para electrodos positivos y negativos. En particular. PVDF proporciona una buena estabilidad electroquímica y una adhesión elevada a los materiales de electrodo y a los colectores de corriente. PVDF es por tanto un material aglutinante preferido para las suspensiones de electrodos. PVDF, sin embargo, tiene la desventaja de que se puede disolver solamente en algún disolvente orgánico específico, de tal manera que ha de usarse acetona, lo que requiere una manipulación específica, estándares de producción y reciclado de los disolventes orgánicos de una manera respetuosa con el medio ambiente. Se sabe también que el PVDF tiene cierta inestabilidad a largo plazo en la química de la celda.
Se prefiere el uso de soluciones acuosas en vez de disolventes orgánicos por motivos ambientales y de manipulación y se han considerado suspensiones con base acuosa. Los posibles aglutinantes para suspensiones con base acuosa conocidos en la técnica comprenden carboximetil celulosa (CMC) y caucho de estireno-butadieno (SBR): La publicación de H. Buqa y col. "Study of a styrene butadiene rubber and sodium methyl cellulose as binder for negative electrodes in lithium-ion batteries" en Journal of Power Sources, 161 (2006), 617-622 describe el uso de SBR y CMC como aglutinantes en soluciones acuosas y sus comportamientos electroquímicos en comparación con PVDF en un disolvente orgánico.
El documento EP 0 907 214, que corresponde al documento US 6.183.907, compara caucho de acrilonitrilobutadieno combinado con CMC, combinaciones de CMC y SBS como aglutinante en una solución acuosa para dar poli(fluoruro de vinilideno) en un disolvente orgánico.
El documento JP 2000 357505A describe el uso de PVDF en una dispersión acuosa que actúa como material aglutinante. El disolvente orgánico en N-metil-2-pirrolidona (NMP) se añade a la solución.
El documento JP 2008 135334 sugiere usar una capa polimérica fabricada de PVDF sobre la cual se reviste una suspensión que comprende CMC y SBS como materiales aglutinantes.
Se han realizado estos y otros intentos para combinar PDF con suspensiones con base acuosa a fin de usar las conocidas ventajas de PVDF como un aglutinante para las suspensiones de electrodos sin usar disolventes orgánicos que requieren tratamiento específico durante la fabricación, pero no se ha mostrado una implementación satisfactoria hasta ahora.
Es un objetivo de la presente invención superar las desventajas de la técnica anterior.
Sumario de la invención
La presente divulgación proporciona una composición para una suspensión o una suspensión para la fabricación de un electrodo para una celda electroquímica. La celda electroquímica puede ser una celda de ion litio y puede ser una
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batería primaria o secundaria. La suspensión comprende una combinación de poli(ácido acrílico) (PAA), carboximetilcelulosa (CMC), caucho de estireno butadieno (SBR) y poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) en una solución acuosa de acuerdo con la reivindicación 1. La suspensión comprende además un compuesto electroquímico activo o activable. De esta manera, se puede usar PVDF en una suspensión de base acuosa, que permite una manipulación más fácil y menos contaminación ambiental y costes reducidos manteniendo a la vez las ventajas químicas y electroquímicas del PVDF, es decir, la estabilidad electroquímica, posibilidad de laminación, estabilidad durante toda la vida, contenido de aglutinantes reducido que permite mayores velocidades de C, etc. La combinación de PVDF con SBR y CMC o PAA tiene también buenas propiedades adhesivas que permiten la laminación y/o el revestimiento de la suspensión sin el uso de adhesivos adicionales.
Se ha encontrado que la combinación que consiste en PVDF con CMC y SBR en una solución acuosa se puede usar como aglutinante en una suspensión para un electrodo positivo o negativo, donde la CMC y el SBR se usan como aglutinante y PVDF se usa como agente de laminación.
Alternativamente, CMC se puede sustituir por PAA como material aglutinante. Una combinación de PVDF con PAA y SBR se puede usar igualmente en una suspensión para un electrodo positivo o negativo. Se puede usar PAA para reducir el pH de la suspensión, lo que ayuda a evitar o suprimir la corrosión.
Se puede usar también una combinación de PVDF con SBR, CMC y PAA en una solución acuosa combinando las ventajas de CMC y PAA.
Se puede dispersar un látex en esta solución acuosa para estabilizar el PVDF en la solución acuosa. Usar una dispersión de PVDF-látex hace posible usar PVDF en soluciones acuosas, manteniendo las ventajas de PVDF como agente de laminación y evitando al mismo tiempo el uso de disolventes orgánicos.
No se necesitan ni se utilizan disolventes orgánicos ni otros componentes adicionales además del látex para disolver el PVDF en la solución acuosa.
La solución acuosa es agua desionizada.
Se puede usar una concentración de aproximadamente el 0,5 % a aproximadamente el 10 % en peso de cada uno de la CMC, SBR y el PVDF para obtener una suspensión estable con buenas propiedades químicas y eléctricas
La composición de la suspensión no requiere disolventes orgánicos, pero dichos disolventes podrían usarse sin cambiar el espíritu de la patente. Las suspensiones pueden estar exentas de cualquier disolvente orgánico y se evitan o reducen las caras y restrictivas y complicadas manipulaciones de los disolventes orgánicos durante la fabricación de la suspensión.
En muchos casos, es importante tener un electrodo eficaz exento de agua antes de que se añada el electrolito. La suspensión del electrodo fabricado puede por tanto secarse.
El material electroquímicamente activable puede comprender al menos uno de grafito, titanato, óxidos metálicos de litio tales como LMO (óxido de manganeso y litio), Li-NCA (oxido de litio, níquel, cobalto y aluminio), LCO (óxido de litio y cobalto), LNCM (óxido de litio, níquel, cobalto y manganeso), LFP (fosfato de litio y hierro) y otros óxidos metálicos u otros materiales conocidos en la técnica, así como sus mezclas. La suspensión puede usarse para un electrodo positivo y o para un electrodo negativo.
La presente divulgación se refiere también a un método o a la fabricación de un electrodo para una celda electroquímica. El método comprende preparar una suspensión que comprende una combinación de pAA CMC, SBR y PVDF de acuerdo con la reivindicación 8 en una solución acuosa, revestir o laminar la suspensión sobre un colector de corriente, y secar la suspensión. Se puede añadir látex a la solución acuosa para estabilizar la suspensión.
Se puede usar látex en una dispersión con el PVDF en la solución acuosa. La solución acuosa puede comprender además al menos dos de los PAA; CMC, SBR se añaden a la dispersión.
El método puede comprender además añadir un electrolito no acuoso al electrodo.
El método y la suspensión tienen la ventaja de que se usan solamente soluciones acuosas, que es algo fácil de manipular y tiene un uso más económico.
Breve descripción de las figuras
La presente invención que se define por las reivindicaciones se describirá ahora con respecto a los ejemplos detallados y con referencia a las figuras adjuntas en que:
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La Figura 1 muestra características del ciclo de vida de las celdas electroquímicas que contienen cátodos de Li-NCO y ánodos de grafito preparados con una mezcla aglutinante de base acuosa; y La Figura 2 muestra un comportamiento de la capacidad de la velocidad de descarga de la celda electroquímica de Li-NCO/Grafito de la Figura 1.
Descripción detallada
Se puede preparar una celda electroquímica de acuerdo con la presente divulgación mediante métodos convencionales conocidos por una persona experta en la técnica. Es de conocimiento común para una persona experta en la técnica usar suspensiones para fabricar electrodos positivos o negativos, es decir, cátodos o ánodos. La suspensión puede revestirse sobre un colector de corriente. El colector de corriente puede ser una lámina de metal y puede comprender materiales tales como cobre o aluminio, pero se pueden usar otros colectores con la presente invención.
Se preparó una suspensión de acuerdo con la presente divulgación mezclando un aglutinante con un material de electrodo activo en una solución acuosa. Se pueden añadir componentes adicionales.
El aglutinante comprende una composición de carboximetil celulosa (CMC), caucho de estireno butadieno (SBR) como aglutinante y poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) como agente de laminación. No se usaron otros materiales aglutinantes. Alternativamente o además de CMC, se puede usar poli(ácido acrílico)
(PAA) para reducir el pH de la suspensión. La cantidad total de aglutinante en la suspensión puede ser de aproximadamente el 0,5 % a aproximadamente el 30 % en peso. Se han obtenido buenos resultado con una cantidad total de aglutinante en la suspensión de aproximadamente el 10 % en peso. El aglutinante puede mezclarse en una solución acuosa preparada a partir de agua desionizada. Se puede añadir látex a una concentración de aproximadamente el 0,5-10 % para estabilizar la dispersión de PVDF acuosa.
La suspensión comprende un material de electrodo activo y otros componentes tales como negro de carbono y opcionalmente aditivos adicionales.
El ejemplo para el material del electrodo activo del ánodo puede ser grafito, Los ejemplos para un material del electrodo activo del cátodo comprenden LFP, LNCM, LCO, Li-NCA, LMO u otros óxidos metálicos y sus mezclas.
Ejemplo 1 – Suspensión del electrodo del ánodo
Una suspensión del electrodo de grafito puede comprender CMC o PAA al 2 %, SBR al 5 %, PVDF al 3 %, negro de carbono al 2 % y 88 % de grafito. Los componentes anteriores pueden mezclarse en forma de suspensión en una solución acuosa. La solución acuosa puede ser agua desionizada. Se puede añadir látex a la solución a fin de mantener en PVDF en una dispersión estable. Los materiales usados están comercialmente disponibles. No se usaron otros materiales. El contenido de agua depende de los materiales activos, el aglutinante y otros materiales conductores y su concentración usados en la suspensión.
Ejemplo 2 – Suspensión del electrodo del cátodo
Una suspensión del electrodo del cátodo puede mezclarse usando CMC o PAA al 4 %, SBR al 6 %, PVDF al 3 %, negro de carbono al 6 % y 88 % en peso de LFP u otro óxido metálico. Se puede añadir látex a la solución a fin de mantener el PVDF en una dispersión estable. El Li-NCO presentado en este esbozo se preparó usando PVDF como aglutinante y acetona como disolvente. Sin embargo, los electrodos de Li-NCO se pueden preparar usando NMP, agua, acetona, DMAC u otros disolventes orgánicos.
Las anteriores suspensiones se han revestido en un colector de corriente del ánodo o sobre un colector de corriente del cátodo, respectivamente. El colector de corriente puede fabricarse a partir de cualquier material conocido tal como por ejemplo aluminio o cobre y puede estar en la forma de una lámina. El cátodo y el ánodo producidos de esta manera se insertaron en una celda electroquímica, separados mediante un separador.
Las celdas electroquímicas producidas de dicha manera se han ensayado para determinar las características de su ciclo de vida y para determinar su comportamiento de capacidad de la velocidad de descarga dependiendo de la temperatura.
La Fig 1 muestra las características del ciclo de vida de las celdas electroquímicas que contienen cátodos de Li-NCO y ánodos de grafito preparados con una mezcla aglutinante de base acuosa. La suspensión se preparó usando PVDF como aglutinante y acetona como disolvente. La retención de la capacidad es constante durante al menos doscientos ciclos de carga y recarga, indicando un buen ciclo de vida de las celdas electroquímicas basadas en suspensiones acuosas.
La Fig. 2 muestra un comportamiento de la capacidad de la velocidad de descarga de las celdas de Li-NCO/grafito.
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Los electrodos de grafito se prepararon con la mezcla de aglutinante basada en agua del ejemplo 1. Los resultados indican que no existen diferencias en el uso de las suspensiones con base acuosa en comparación con las suspensiones basadas en disolventes orgánicos u otras suspensiones. El uso de las suspensiones con base acuosa permite por tanto reducir o evitar el uso de disolventes orgánicos en las suspensiones facilitando la fabricación de las
5 suspensiones.
Debe señalarse que se pueden preparar suspensiones exentas de disolventes orgánicos. Sin embargo, se puede usar una determinada concentración de disolventes orgánicos en algunas aplicaciones de la presente divulgación. El disolvente orgánico, sin embargo, no es necesario para disolver el material aglutinante y se puede usar el
10 aglutinante en la solución acuosa.
Aunque se ha proporcionado la anterior descripción de un ejemplo detallado solo para fines ilustrativos, se pueden usar otros materiales para el electrodo activo con CMC, SBR y PVDF como materiales aglutinantes en una solución acuosa. Una persona experta en la técnica optimizará las concentraciones de CMC, SBR y PVDF dependiendo del
15 material para el electrodo activo usado y en las propiedades deseadas de la suspensión.

Claims (9)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una suspensión para la fabricación de un electrodo para una celda electroquímica que contiene un ion litio, caracterizada por que la suspensión comprende una combinación de poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) y caucho
    5 de estireno-butadieno (SBR) y al menos uno de poli(ácido acrílico) (PAA) y carboximetilcelulosa (CMC) en una solución acuosa y un material electroquímicamente activable.
  2. 2. La suspensión de la reivindicación 1, que comprende además látex en la solución acuosa.
    10 3. La suspensión de la reivindicación 2, que comprende una dispersión del poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) y el látex en la solución acuosa.
  3. 4. La suspensión de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la solución acuosa comprende agua
    desionizada. 15
  4. 5.
    La suspensión de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la composición está exenta de disolvente orgánico.
  5. 6.
    La suspensión de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la concentración de cada uno del
    20 poli(ácido acrílico) (PAA), la carboximetil celulosa, el caucho de estireno-butadieno y el poli(fluoruro de vinilideno) es aproximadamente del 0,5 % a aproximadamente el 10 % en peso.
  6. 7. La suspensión de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el material electroquímicamente
    activable comprende al menos uno de grafito, titanato, óxidos metálicos de litio tales como LMO, Li-NCA, LCO, 25 LNCM, LFP y otros óxidos metálicos, así como sus mezclas.
  7. 8. Un método para la fabricación de un electrodo para el uso en una celda electroquímica que contiene ion litio, caracterizado por que el método comprende:
    30 preparar una suspensión que comprende una combinación de poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) y caucho de estireno-butadieno (SBR) y al menos uno de un poli(ácido acrílico) (PAA) y carboximetil celulosa (CMC) como aglutinante en una solución acuosa, revestir o laminar la suspensión en un colector de corriente.
    35 9. El método de la reivindicación 8, donde preparar la suspensión comprende dispersar látex en la solución acuosa a fin de mantener el PVDF en una dispersión estable.
  8. 10. El método de las reivindicaciones 8 o 9, que comprende además añadir un electrolito no acuoso.
    40 11. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, donde la concentración de cada uno del poli(ácido acrílico) (PAA), la carboximetil celulosa, el caucho de estireno-butadieno y el polímero de poli(fluoruro de vinilideno) es aproximadamente del 0,5 % a aproximadamente el 10 % en peso.
  9. 12. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, que comprende además secar la suspensión. 45
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SI (1) SI2555293T1 (es)
TW (1) TWI621301B (es)

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104081568B (zh) * 2012-02-16 2017-03-08 株式会社Lg 化学 包含含有水性粘合剂的负极的锂二次电池
CN105246998B (zh) * 2013-05-23 2017-11-17 赫尔克里士公司 用于电极的粘合剂组合物和其生产方法
CN103280566B (zh) * 2013-05-31 2015-07-08 广东凯德能源科技有限公司 一种锂离子电池正负极浆料的制备方法
KR20140147052A (ko) * 2013-06-18 2014-12-29 주식회사 엘지화학 애노드용 바인더 용액, 그를 포함하는 애노드용 활물질 슬러리, 그 활물질 슬러리를 이용한 애노드 및 이를 포함하는 전기화학소자
KR101593314B1 (ko) * 2013-07-26 2016-02-11 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극 바인더 및 이를 포함하는 이차전지용 전극
US9431659B2 (en) 2013-07-26 2016-08-30 Lg Chem, Ltd. Electrode binder for secondary battery and electrode for secondary battery comprising the same
DE102013111826A1 (de) * 2013-10-28 2015-04-30 Westfälische Wilhelms-Universität Münster Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für eine Lithium-Ionen-Batterie
CN103943815A (zh) * 2014-03-24 2014-07-23 傅汝毅 锂离子电池正极涂布工艺
US9385374B2 (en) 2014-04-01 2016-07-05 Ppg Industries Ohio, Inc. Electrode binder composition for lithium ion electrical storage devices
US20150280239A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-01 Ppg Industries Ohio, Inc. Aqueous binder composition for lithium ion electrical storage devices
JP6181590B2 (ja) * 2014-04-02 2017-08-16 信越化学工業株式会社 非水電解質二次電池用負極及び非水電解質二次電池
KR102238365B1 (ko) 2014-11-21 2021-04-09 삼성에스디아이 주식회사 고내열성 분리막, 그 제조 방법 및 이를 구비한 이차 전지
EP3357121A4 (en) * 2015-09-29 2019-05-01 A123 Systems LLC HIGHLY CAPACITIVE ANODE ELECTRODES WITH MIXED BINDS FOR ENERGY STORAGE EQUIPMENT
JP6281552B2 (ja) * 2015-10-05 2018-02-21 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池の製造方法
US10361423B2 (en) 2016-01-18 2019-07-23 Grst International Limited Method of preparing battery electrodes
CN109792051B (zh) * 2016-06-30 2023-08-04 魁北克电力公司 电极材料及其制备方法
US10205200B2 (en) 2016-07-07 2019-02-12 Grst International Limited Method for recycling lithium-ion battery
CN109790412A (zh) * 2016-07-22 2019-05-21 赛尔格有限责任公司 改进的涂层、带涂层的隔板、电池及相关方法
US10644785B2 (en) * 2016-11-03 2020-05-05 Airbus Operations Gmbh Wireless distribution of aircraft data and/or avionics parameters and/or control commands between a standardized aircraft interface point and other systems, e.g., passenger entertainment systems
US20190379053A1 (en) 2016-12-20 2019-12-12 Solvay Specialty Polymers Italy S.P.A. Aqueous electrode binders for lithium ion batteries
JP6944641B2 (ja) 2017-04-24 2021-10-06 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン二次電池およびその製造方法
US11374223B2 (en) 2017-06-30 2022-06-28 Ppg Industries Ohio, Inc. Slurry composition including binder containing reaction product of epoxy functional polymer and acid functional polymer for lithium ion electrical storage devices
KR20190027601A (ko) 2017-09-07 2019-03-15 현대자동차주식회사 전극용 슬러리, 이를 포함하는 전극 및 리튬 이차전지
JP6992572B2 (ja) * 2018-02-14 2022-01-13 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン二次電池用負極の製造方法
US20200239746A1 (en) * 2019-01-30 2020-07-30 Crane & Co., Inc. Performance adhesive for security documents
EP3809489A1 (en) 2019-10-14 2021-04-21 ETH Zurich Aqueous cathode slurry preparation for manufacturing lithium-ion battery cathodes
JP7506481B2 (ja) 2020-02-03 2024-06-26 日本スピンドル製造株式会社 スラリー保管装置、スラリー製造システム及びスラリー保管方法
WO2021253675A1 (en) 2020-06-17 2021-12-23 Guangdong Haozhi Technology Co. Limited Binder composition for secondary battery
EP4094314A4 (en) 2020-06-17 2025-01-22 GRST International Limited BINDING AGENT COMPOSITION FOR SECONDARY BATTERY
CN114342125B (zh) 2020-06-17 2024-04-09 广东省皓智科技有限公司 用于二次电池的粘结剂组合物
US12401040B2 (en) 2020-06-17 2025-08-26 Grst Singapore Pte. Ltd. Binder composition for secondary battery
WO2021253883A1 (en) 2020-06-17 2021-12-23 Guangdong Haozhi Technology Co. Limited Method for composite delamination
KR20220064792A (ko) 2020-11-12 2022-05-19 현대자동차주식회사 양극활물질 믹싱방법
CN112838210B (zh) * 2021-01-26 2022-04-08 江西安驰新能源科技有限公司 一种水溶性锂电池正极浆料合浆工艺
KR102947475B1 (ko) * 2021-02-22 2026-04-01 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 철인산화물 프라이머층을 포함하는 리튬 이차전지용 양극, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
CN112952061B (zh) * 2021-03-01 2022-09-20 芜湖天弋能源科技有限公司 一种磷酸铁锂水性正极浆料及其制备方法、环保长循环型锂离子电池
KR20240008905A (ko) * 2021-05-14 2024-01-19 알케마 인코포레이티드 수계 결합제 조성물 및 이의 적용
CN113755042A (zh) * 2021-08-31 2021-12-07 中山大学 一种二氧化钛涂层及其制备方法和应用
WO2024136399A1 (ko) * 2022-12-23 2024-06-27 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 전극용 바인더 조성물, 이를 포함하는 리튬-황 이차전지용 양극 및 리튬-황 이차전지
CN118099427A (zh) * 2023-12-01 2024-05-28 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶集团有限公司第七一二研究所) 一种固态锂电池用粘结剂及其制备方法和应用

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2107360C1 (ru) * 1993-03-04 1998-03-20 Асахи Касеи Когио Кабусики Кайся Аккумуляторная батарея
KR100539322B1 (ko) * 1997-05-27 2005-12-27 티디케이가부시기가이샤 비수성 전해질 전지용 전극
FR2766969B1 (fr) 1997-08-04 1999-09-24 Alsthom Cge Alcatel Liant pour electrode de systeme electrochimique a electrolyte non aqueux
JPH11354125A (ja) * 1998-06-05 1999-12-24 Hitachi Maxell Ltd リチウム二次電池
JP2000357505A (ja) 1999-06-15 2000-12-26 Fuji Elelctrochem Co Ltd 非水電解液二次電池
JP2002050360A (ja) * 2000-08-07 2002-02-15 Nippon Zeon Co Ltd リチウムイオン二次電池電極用バインダー及びその利用
JP2002158012A (ja) * 2000-11-21 2002-05-31 Seimi Chem Co Ltd 非水系電池用の電極体製造用スラリー組成物
TWI263235B (en) * 2002-04-02 2006-10-01 Nippon Catalytic Chem Ind Material for electrolytic solutions and use thereof
JP2005032632A (ja) * 2003-07-08 2005-02-03 Hitachi Maxell Ltd 非水二次電池の製造方法
KR100560539B1 (ko) * 2003-11-17 2006-03-15 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
US7799471B2 (en) * 2005-04-19 2010-09-21 Lg Chem, Ltd. Functional electrolyte additives and electrochemical device comprising the same
JP5078330B2 (ja) 2006-11-29 2012-11-21 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池用負極極板及びこの負極極板を用いた非水電解質二次電池
JP2008243441A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池
JP4976174B2 (ja) * 2007-03-26 2012-07-18 日立ビークルエナジー株式会社 密閉型二次電池
US7931984B2 (en) * 2007-11-28 2011-04-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Negative electrode for rechargeable lithium battery, and rechargeable lithium battery including the same
US8148015B2 (en) * 2008-03-21 2012-04-03 Byd Company Limited Cathode materials for lithium batteries
CN101640264A (zh) * 2008-07-28 2010-02-03 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池的负极极片的制造方法及使用该负极极片的锂离子电池
JP2011003529A (ja) 2009-05-21 2011-01-06 Mitsubishi Chemicals Corp 非水系二次電池用バインダー樹脂組成物、非水系二次電池用負極及び非水系二次電池
KR101761428B1 (ko) * 2009-05-26 2017-07-25 이시하라 산교 가부시끼가이샤 티탄산 리튬, 그 제조 프로세스 및 그를 각각 포함하는 전극 활물질 및 축전 디바이스
AU2010254037B2 (en) * 2009-05-29 2014-05-01 Arkema Inc. Aqueous polyvinylidene fluoride composition
US8557426B2 (en) * 2009-08-19 2013-10-15 Electronics And Telecommunications Research Institute Vacuum-sealing-type flexible-film primary battery
EP2475029B1 (en) * 2009-09-01 2019-09-11 Nissan Motor Co., Ltd Battery with convex portions formed on collector plates
US8540902B2 (en) * 2010-01-13 2013-09-24 CNano Technology Limited Carbon nanotube based pastes
WO2011091176A1 (en) * 2010-01-24 2011-07-28 Medtronic, Inc. Method of making a battery including applying a cathode material slurry to a current collector
CN101887970B (zh) * 2010-06-25 2013-03-27 宁德新能源科技有限公司 锂离子二次电池正极片的制备方法
CN102005562B (zh) * 2010-09-30 2013-02-27 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子电池及其制作方法
CN102290577B (zh) * 2011-07-25 2016-03-23 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子电池的负极

Also Published As

Publication number Publication date
CA2778626A1 (en) 2013-02-03
BR102012015829A2 (pt) 2013-08-06
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US20200067099A1 (en) 2020-02-27
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JP2013038074A (ja) 2013-02-21
SI2555293T1 (sl) 2014-09-30
GB2493375A (en) 2013-02-06
HRP20140572T1 (hr) 2015-01-02
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DK2555293T3 (da) 2014-06-30
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US20160013492A1 (en) 2016-01-14
CA2778626C (en) 2021-02-09
GB201113378D0 (en) 2011-09-21
TWI621301B (zh) 2018-04-11
CN102916190A (zh) 2013-02-06
EA201200835A1 (ru) 2013-03-29
AR086748A1 (es) 2014-01-22
JP2020064866A (ja) 2020-04-23
KR20130016061A (ko) 2013-02-14
CN102916190B (zh) 2017-03-01
EA023721B1 (ru) 2016-07-29
KR101761803B1 (ko) 2017-08-17
EP2555293A1 (en) 2013-02-06
US11283078B2 (en) 2022-03-22

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