JP2019175858A - 固体電解質物質を含むイオン伝導性バッテリー - Google Patents
固体電解質物質を含むイオン伝導性バッテリー Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019175858A JP2019175858A JP2019110015A JP2019110015A JP2019175858A JP 2019175858 A JP2019175858 A JP 2019175858A JP 2019110015 A JP2019110015 A JP 2019110015A JP 2019110015 A JP2019110015 A JP 2019110015A JP 2019175858 A JP2019175858 A JP 2019175858A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sse
- cathode
- ion conductive
- anode
- solid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims description 64
- 239000002001 electrolyte material Substances 0.000 title claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 98
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 claims abstract description 79
- 239000010405 anode material Substances 0.000 claims abstract description 63
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 99
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 57
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 45
- 239000002223 garnet Substances 0.000 claims description 35
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 28
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 24
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 23
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 22
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical class [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 20
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 13
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 241001175904 Labeo bata Species 0.000 claims description 9
- 244000191761 Sida cordifolia Species 0.000 claims description 9
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 9
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 8
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 3
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- JOUIQRNQJGXQDC-AXTSPUMRSA-N namn Chemical compound O1[C@@H](COP(O)([O-])=O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1[N+]1=CC=CC(C(O)=O)=C1 JOUIQRNQJGXQDC-AXTSPUMRSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 50
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 12
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 11
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 11
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- -1 lithium ions Chemical class 0.000 description 8
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 8
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 8
- 239000003570 air Substances 0.000 description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- 238000000157 electrochemical-induced impedance spectroscopy Methods 0.000 description 7
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 description 6
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 5
- 238000004814 ceramic processing Methods 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 5
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910012305 LiPON Inorganic materials 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 3
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 3
- 230000037427 ion transport Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 3
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000013354 porous framework Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910015136 FeMn Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910006715 Li—O Inorganic materials 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 2
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 2
- 238000000462 isostatic pressing Methods 0.000 description 2
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 2
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910002102 lithium manganese oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido-oxo-(oxomanganiooxy)manganese Chemical compound [Li+].[O-][Mn](=O)O[Mn]=O VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 description 2
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 description 2
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- XPFAJCSMHOQBQB-UHFFFAOYSA-N 2-aminoacetic acid;nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O.NCC(O)=O XPFAJCSMHOQBQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000873 Beta-alumina solid electrolyte Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011281 LiCoPO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002991 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002099 LiNi0.5Mn1.5O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001228 Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2 (NCM 111) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017702 MgZr Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002228 NASICON Substances 0.000 description 1
- 229910003249 Na3Zr2Si2PO12 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003991 Rietveld refinement Methods 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000003490 calendering Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000009750 centrifugal casting Methods 0.000 description 1
- 229910021525 ceramic electrolyte Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- 238000004320 controlled atmosphere Methods 0.000 description 1
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- LRJNNJLCNGFADW-UHFFFAOYSA-N diethyl carbonate;1,3-dioxolan-2-one Chemical compound O=C1OCCO1.CCOC(=O)OCC LRJNNJLCNGFADW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TXLQIRALKZAWHN-UHFFFAOYSA-N dilithium carbanide Chemical compound [Li+].[Li+].[CH3-].[CH3-] TXLQIRALKZAWHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000001548 drop coating Methods 0.000 description 1
- 238000005430 electron energy loss spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- VRLIPUYDFBXWCH-UHFFFAOYSA-N hydridocarbon(.) Chemical compound [CH] VRLIPUYDFBXWCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000010902 jet-milling Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 239000012705 liquid precursor Substances 0.000 description 1
- VGYDTVNNDKLMHX-UHFFFAOYSA-N lithium;manganese;nickel;oxocobalt Chemical compound [Li].[Mn].[Ni].[Co]=O VGYDTVNNDKLMHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 239000012079 nanoscale electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229910001317 nickel manganese cobalt oxide (NMC) Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000013341 scale-up Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 229910002076 stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006276 transfer reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003826 uniaxial pressing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
- H01M10/0562—Solid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
- H01M2300/0071—Oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0407—Methods of deposition of the material by coating on an electrolyte layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0414—Methods of deposition of the material by screen printing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
Description
Li-ガーネットSSEの伝導率は、ガーネット構造中のLi含量(スタッフィング)を増加させるためのドーピングで改善することができる。Li-充填ガーネットは、SSEに対して、以下を含む望ましい物理的および化学的特性を示す:
・立方体形状のLi7La3Zr2O12のためのRTバルク伝導率(〜10-3S/cm)
・高電圧カソード(最大6V)のための高い電気化学的安定性、現在の有機電解質より約2V高く、より一般的なLiPONより約1V高い。
・元素および溶融Liアノードとの接触における優れた化学安定性(最大400℃)
・Li+輸率は、最大値である1.00に近く、これはバッテリーサイクル効率にとって重要であり、一方、典型的なポリマー電解質はわずか〜0.35である。
・幅広い作動温度能力、温度の増加に伴い増加する電気伝導率(300℃で0.1Scm-1に達し、0℃未満で認識可能な伝導率を維持する)。これに対して、ポリマー電解質は高温で可燃性である。
・空気中で酸化物粉末を単に混合して合成でき、そのためバルク合成へのスケールアップが容易である。
・ガーネットSSEの安定な電気化学的電位窓は、高いセル電圧(〜6V)をもたらす高電圧カソードを可能にする。
・多孔性のSSE骨格は、高い比容量のLi-金属アノードの使用を可能にする。
・多孔性の三次元ネットワーク化SSE骨格は、電極物質に、より小さい電荷移動抵抗での容積充填を可能にし、活性電極物質の質量%を増加させる。
・バイポーラ板は、〜40μmAlプレート上の、〜200ÅCuの電気めっきによって作られる。Cuに対してAlの密度が3倍小さいことを考えると、得られるプレートは、従来のバッテリーで使用されている〜10μmのAlおよびCu箔の合計と同じ重量を有する。しかしながら、3倍の強度を有する(Cuに対してAlの強度対重量比が〜9倍高いため)。
・所望のバッテリーパック電圧を得るために、反復ユニット(SSLiB/バイポーラ板)はその後、直列にスタックされる(例えば、300Vのバッテリーパックのための50個の6VのSSLiBは、1cm厚未満となるであろう)。
・熱暴走の懸念がないため、熱および電気制御/管理システムは、必要ない。
・提案された本質的に安全なSSLiBは、機械的な保護の必要性も劇的に減少させる。
・多孔性SSE骨格は、拡大された3D電極-電解質界面、表面接触面積の劇的な増加および電荷移動インピーダンスの減少を提供する。
・連続的なLi+伝導経路を提供するための、電極骨格における10-3〜10-2S/cmの伝導率を有するSSEの使用。
・連続的な電子伝導経路を提供するための、電極孔における高アスペクト比(横寸法 vs 厚み)のグラフェンの使用。
・3D多孔質構造の充填に起因する、インターカレートおよびデ・インターカレートLiに関連する構造的課題がない。
・3D多孔性SSE構造による優れた機械的および電気化学的な電解質-電極界面安定性。
・電解質を消費し、セル・インピーダンスを増加させる現在の技術水準のLiB特有のSEI形成がない。
・高密度のセラミックSSEのためLi樹状突起形成(Liアノードを有するLiBにとって問題である)がない。
それゆえ、カレンダー寿命は、容易に10年を超えるはずであり、サイクル寿命は容易に5000サイクルを超えるはずである。
・図3に示されるSSLiBのエネルギー密度は、6Vのセルで〜600Wh/kgである。Li2FeMn3O8カソードの電圧は、5.5V vs Liである。このカソードを使用すると、550Wh/kgのエネルギー密度が達成できる。
・表3のエネルギー密度の計算は、熱暴走および機械的損失の保護のためのパッキングを含んでいない(これはSSLiBでは必要ではないため)。20%のパッケージングが含まれたとしても、総エネルギー密度はなお500Wh/kgである。
・C/3での〜5mVの電圧降下は、10-2S/cmのイオン伝導率を有するSSEに基づいている(高密度SSE層を伴う多孔性SSE骨格と対応する小さな界面電荷移動抵抗を使用する)。5×10-4S/cmのイオン伝導率では、C/3レートでの電圧降下はわずか〜0.1Vであり、これは6Vのセル電圧より著しく少ない。
・SSLiBの材料費は、高SSLiBエネルギー密度およびそれによる同量のエネルギーを達成するための材料の減少のため、わずか50ドル/KWhである。非物質的な製造コストは、乾燥室の必要がないことから、我々のSSLiBのほうが、現在の技術水準のLiBより低いと考えられる。
ナノサイズ(〜100nm)のカソード物質、Li2MMn3O8(M=Fe、Co)は合成できる。6Vまで安定なSSEを用いると、300mAh/gの比容量(specific capacity)が見込まれる。カソード物質のスラリーは、10%(重量)のカーボンブラックと5%(重量)のフッ化ポリビニリデン(PVDF)高分子バインダーを含むN-メチル-2-ピロリドン(NMP)溶液中で、ナノ粒子を分散させることによって調製できる。このバッテリー・スラリーは、ドロップ・キャスティングによって、多孔性のSSE骨格のカソード側に塗布することができる。溶媒を乾燥させ、電極-電解質界面接触を増加させるために、カソード物質付きのSSEは、100℃で2時間加熱される。さらなる熱処理が、界面を最適化するために必要とされるかもしれない。スラリーの粘度は、所望の充填を達成するために、固形分とバインダー/溶媒濃度を修正することによってコントロールされる。カソード粒子径は、SSEへの細孔充填をコントロールするために変更されてもよい。一例では、全ての移動性Liがカソードに由来する(アノードSSE骨格は、セル中で電子伝導を[開始]するために、溶液処理によって、黒鉛材料からなる薄層で被覆されてもよい)。別の例では、Li金属の薄層が、アノードSSE骨格の内側に浸潤され、形状に沿って被覆されてもよい。Li金属箔または市販のナノ粒子のマイルドな加熱(〜400℃)が、Liを溶かし浸潤させるために使用できる。Li金属とSSE間の優れた濡れ性は、重要であり、SSE骨格の表面を改質することによって得られた(図8)。アノード側のSSEの細孔を高伝導性の黒鉛材料で充てんするために、グラフェン分散液が既知の方法で調製された。例えば、グラフェンと混合溶媒間の表面エネルギーを合わせることによって、1mg/mLのグラフェン・フレークを水/IPA溶媒中に分散させることができる。ドロップ・コーティングは、多孔性のSSEアノード骨格の内側に〜10nm厚の伝導性グラフェンを沈着させるために使用できる。骨格の細孔の充填に成功した後は、金属集電体を用いてセルを完成させることができる。Al箔をカソードのために使用し、Cu箔をアノードのために使用することができる。バイポーラ金属は、セルのスタッキングとインテグレーションのために使用できる。電極と集電体の間の電気接点を改良するために、薄いグラフェン層が適用されてもよい。完成したデバイスは、層と層の間の電気接点をさらに改良するために10分間100℃まで加熱されてもよい。SSLiBの電気化学的な性能は、サイクリックボルタンメトリー、様々なレートでの定電流充電-放電、電気化学的インピーダンス分光法(EIS)、およびC/3でのサイクリング・パフォーマンスによって評価できる。EISは、デバイス・インピーダンスへの様々な寄与を調査するため、およびLi-金属電極を有する対称セルのEISを比較することによってカソードとSSEの間の界面インピーダンスを明らかにするために、広い周波数範囲(1MHz〜0.1mHz)で使用することができる。SSE、電極、SSE-電解質界面、および集電体-電極界面の関数として、各セルのエネルギー密度、出力密度、レート依存性、およびサイクリング・パフォーマンスが決定できる。
Claims (20)
- 固体イオン伝導性バッテリーであって、
a)カソード物質またはアノード物質;
b)複数の孔を有する多孔性領域、および高密度領域を含む固体電解質(SSE)物質、ここで、前記カソード物質またはアノード物質は、前記多孔性領域の少なくとも一部に配置され、前記高密度領域は前記カソード物質とアノード物質を含まない;および
c)前記カソード物質または前記アノード物質の少なくとも一部と接して配置された集電体
を含むバッテリー。 - 前記SSE物質が、2つの前記多孔性領域、前記カソード物質、前記アノード物質を含み、前記カソード物質は、カソード側多孔性領域を形成する多孔性領域の一方の少なくとも一部に配置され、前記アノード物質は、アノード側多孔性領域を形成する他方の多孔性領域の少なくとも一部に配置され、前記カソード側領域と前記アノード側領域は、前記高密度領域の反対側に配置され、およびさらに、カソード側集電体とアノード側集電体を含む、請求項1に記載の固体イオン伝導性バッテリー。
- 前記カソード物質が、リチウム含有物質、ナトリウム含有カソード物質、またはマグネシウム含有カソード物質である、請求項1または2に記載の固体イオン伝導性バッテリー。
- 前記カソード物質が、伝導性カーボン物質を含み、前記カソード物質が、任意に、さらに有機のあるいはゲルのイオン伝導性電解質を含む、請求項1または2に記載の固体リチウムイオンバッテリー。
- 前記リチウム含有電極物質が、LiCoO2、LiFePO4、Li2MMn3O8から選択される、リチウム含有-イオン伝導性カソード物質であり、Mが、Fe、Co、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項3に記載の固体イオン伝導性バッテリー。
- 前記ナトリウム含有カソード物質は、Na2V2O5、P2-Na2/3Fe1/2Mn1/2O2、Na3V2(PO4)3、NaMn1/3Co1/3Ni1/3PO4、およびNa2/3Fe1/2Mn1/2O2とグラフェンのコンポジットから選択される、ナトリウム含有-イオン伝導性カソード物質である、請求項3〜5のいずれか1項に記載の固体イオン伝導性バッテリー。
- 前記マグネシウム含有カソード物質が、マグネシウム含有-イオン伝導性カソード物質であり、ドープされた酸化マンガンである、請求項3に記載の固体イオン伝導性バッテリー。
- 前記アノード物質は、リチウム含有アノード物質、ナトリウム含有アノード物質、またはマグネシウム含有アノード物質である、請求項3〜7のいずれか1項に記載の固体イオン伝導性バッテリー。
- 前記リチウム含有アノード物質がリチウム金属である、請求項8に記載の固体イオン伝導性バッテリー。
- 前記ナトリウム含有アノード物質が、ナトリウム金属、または、Na2C8H4O4およびNa0.66Li0.22Ti0.78O2から選択されるイオン伝導性-ナトリウム含有アノード物質である、請求項8に記載の固体イオン伝導性バッテリー。
- 前記マグネシウム含有アノード物質がマグネシウム金属である、請求項8に記載の固体イオン伝導性バッテリー。
- 前記SSE物質が、リチウム含有SSE物質、ナトリウム含有SSE物質、またはマグネシウム含有SSE物質である、請求項3〜11のいずれか1項に記載の固体イオン伝導性バッテリー。
- 前記リチウム含有SSE物質が、Li-ガーネットSSE物質である、請求項12に記載の固体イオン伝導性バッテリー。
- 前記Li-ガーネットSSE物質が、カチオンドープLi5La3M1 2O12(M1はNb、Zr、Ta、あるいはそれらの組み合わせ)、カチオンドープLi6La2BaTa2O12、カチオンドープLi7La3Zr2O12、およびカチオンドープLi6BaY2M1 2O12であり、ここで、カチオン・ドーパントはバリウム、イットリウム、亜鉛、あるいはそれらの組み合わせである、請求項12に記載の固体リチウムイオンバッテリー。
- 前記Li-ガーネットSSE物質が、Li5La3Nb2O12、Li5La3Ta2O12、Li7La3Zr2O12、Li6La2SrNb2O12、Li6La2BaNb2O12、Li6La2SrTa2O12、Li6La2BaTa2O12、Li7Y3Zr2O12、Li6.4Y3Zr1.4Ta0.6O12、Li6.5La2.5Ba0.5TaZrO12、Li6BaY2M1 2O12、Li7Y3Zr2O12、Li6.75BaLa2Nb1.75Zn0.25O12、またはLi6.75BaLa2Ta1.75Zn0.25O12である、請求項13に記載の固体リチウムイオンバッテリー。
- 前記集電体が、導電性金属または金属合金である、請求項12〜15のいずれか1項に記載の固体イオン伝導性バッテリー。
- 前記SSE物質の高密度領域が、1μm〜100μmの寸法を有し、及び/又は、前記カソード物質が配置されている前記SSE物質の多孔性領域が、20μm〜200μmの寸法を有し、及び/又は、前記アノード物質が配置されている前記SSE物質の多孔性領域が、20μm〜200μmの寸法を有する、請求項16に記載の固体イオン伝導性バッテリー。
- 前記イオン伝導性カソード物質、前記イオン伝導性アノード物質、前記SSE物質、および前記集電体が、セルを形成し、且つ、前記固体イオン伝導性バッテリーは、複数の前記セルを有し、前記セルの各隣接ペアはバイポーラ板によって分離されている、請求項16または17に記載の固体イオン伝導性バッテリー。
- 電解質物質の高密度領域上に配置された電解質物質の多孔性領域を含む固体電解質(SSE)物質を有する、固体イオン伝導性バッテリーであって、前記SSE物質は、イオンが、バッテリーの充電及び/又は放電の間、前記SSE物質の多孔性領域内に拡散する、およびそこから拡散するように構成されている、バッテリー。
- 前記SSE物質が、前記SSE物質の高密度領域の両側に配置された2つの多孔性領域を有する、請求項19に記載の固体イオン伝導性バッテリー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022173613A JP2023011777A (ja) | 2013-03-21 | 2022-10-28 | 固体電解質物質を含むイオン伝導性バッテリー |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201361803981P | 2013-03-21 | 2013-03-21 | |
US61/803,981 | 2013-03-21 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016504384A Division JP2016517146A (ja) | 2013-03-21 | 2014-03-21 | 固体電解質物質を含むイオン伝導性バッテリー |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022173613A Division JP2023011777A (ja) | 2013-03-21 | 2022-10-28 | 固体電解質物質を含むイオン伝導性バッテリー |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019175858A true JP2019175858A (ja) | 2019-10-10 |
Family
ID=51569364
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016504384A Pending JP2016517146A (ja) | 2013-03-21 | 2014-03-21 | 固体電解質物質を含むイオン伝導性バッテリー |
JP2019110015A Pending JP2019175858A (ja) | 2013-03-21 | 2019-06-13 | 固体電解質物質を含むイオン伝導性バッテリー |
JP2022173613A Pending JP2023011777A (ja) | 2013-03-21 | 2022-10-28 | 固体電解質物質を含むイオン伝導性バッテリー |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016504384A Pending JP2016517146A (ja) | 2013-03-21 | 2014-03-21 | 固体電解質物質を含むイオン伝導性バッテリー |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022173613A Pending JP2023011777A (ja) | 2013-03-21 | 2022-10-28 | 固体電解質物質を含むイオン伝導性バッテリー |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10622666B2 (ja) |
EP (1) | EP2976798B1 (ja) |
JP (3) | JP2016517146A (ja) |
KR (1) | KR102165543B1 (ja) |
WO (1) | WO2014153534A1 (ja) |
Families Citing this family (75)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110416478A (zh) | 2012-03-01 | 2019-11-05 | 约翰逊Ip控股有限责任公司 | 固态复合隔膜、其制造方法以及固态可充电锂电池 |
US9793525B2 (en) | 2012-10-09 | 2017-10-17 | Johnson Battery Technologies, Inc. | Solid-state battery electrodes |
US9362546B1 (en) | 2013-01-07 | 2016-06-07 | Quantumscape Corporation | Thin film lithium conducting powder material deposition from flux |
US11888149B2 (en) | 2013-03-21 | 2024-01-30 | University Of Maryland | Solid state battery system usable at high temperatures and methods of use and manufacture thereof |
US20170155169A1 (en) * | 2015-11-30 | 2017-06-01 | University Of Maryland, College Park | Ceramic ion conducting structures and methods of fabricating same, and uses of same |
CN105683127B (zh) | 2013-10-07 | 2020-08-28 | 昆腾斯科普公司 | 用于锂二次电池的石榴石材料和制造和使用石榴石材料的方法 |
US10020534B2 (en) | 2014-09-26 | 2018-07-10 | Johnson Controls Technology Company | Free floating battery cell assembly techniques for lithium ion battery module |
US20160093915A1 (en) * | 2014-09-30 | 2016-03-31 | Seiko Epson Corporation | Composition for forming lithium reduction resistant layer, method for forming lithium reduction resistant layer, and lithium secondary battery |
US10026990B2 (en) | 2014-10-16 | 2018-07-17 | Corning Incorporated | Lithium-ion conductive garnet and method of making membranes thereof |
US10971761B2 (en) * | 2014-10-28 | 2021-04-06 | University Of Maryland, College Park | Interfacial layers for solid-state batteries and methods of making same |
US10211481B2 (en) | 2014-11-26 | 2019-02-19 | Corning Incorporated | Stabilized solid garnet electrolyte and methods thereof |
WO2016160703A1 (en) | 2015-03-27 | 2016-10-06 | Harrup Mason K | All-inorganic solvents for electrolytes |
CN107534159A (zh) * | 2015-04-03 | 2018-01-02 | 叶雁 | 固态电池单元及其制造和使用方法 |
CN114163219A (zh) | 2015-04-16 | 2022-03-11 | 昆腾斯科普电池公司 | 用于固体电解质制作的承烧板和用其制备致密固体电解质的方法 |
DE102015208435A1 (de) * | 2015-05-06 | 2016-11-10 | Robert Bosch Gmbh | Separator für eine Batteriezelle und Batteriezelle |
US10566653B2 (en) | 2015-08-14 | 2020-02-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Lithium sulfur nitrogen compound for anode barrier coating or solid electrolyte |
KR20180091847A (ko) | 2015-11-30 | 2018-08-16 | 유니버시티 오브 메릴랜드, 컬리지 파크 | 고체상 Li-S 배터리 및 그의 제조 방법 |
WO2017112804A1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | Johnson Ip Holding, Llc | Solid-state batteries, separators, electrodes, and methods of fabrication |
EP3398221B1 (en) * | 2015-12-30 | 2021-07-21 | Robert Bosch GmbH | Metal oxide cathode |
US10218044B2 (en) * | 2016-01-22 | 2019-02-26 | Johnson Ip Holding, Llc | Johnson lithium oxygen electrochemical engine |
US9966630B2 (en) | 2016-01-27 | 2018-05-08 | Quantumscape Corporation | Annealed garnet electrolyte separators |
WO2017131676A1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-08-03 | Quantumscape Corporation | Annealed garnet electrolyte separators |
KR101793168B1 (ko) | 2016-02-03 | 2017-11-20 | 한국생산기술연구원 | Llzo 고체전해질을 포함하는 전고체 리튬이차전지 및 그의 제조방법 |
CN105742591A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-06 | 三峡大学 | 一种碳包覆Na3VO4复合负极材料、制备方法及应用 |
US11043696B2 (en) | 2016-04-29 | 2021-06-22 | University Of Maryland, College Park | Metal alloy layers on substrates, methods of making same, and uses thereof |
US20170331092A1 (en) | 2016-05-13 | 2017-11-16 | Quantumscape Corporation | Solid electrolyte separator bonding agent |
DE102016212047A1 (de) * | 2016-07-01 | 2018-01-04 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle sowie eine mit dem Verfahren hergestellte elektrochemische Zelle |
KR102444090B1 (ko) * | 2016-07-11 | 2022-09-15 | 더 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 미시건 | 세라믹 가넷계 이온 전도성 재료 |
EP3494613A4 (en) * | 2016-08-05 | 2020-03-11 | QuantumScape Corporation | TRANSPARENT AND TRANSPARENT SEPARATORS |
DE102016217705A1 (de) * | 2016-09-15 | 2018-03-15 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Faserverstärkte Sinterelektrode |
US10707531B1 (en) | 2016-09-27 | 2020-07-07 | New Dominion Enterprises Inc. | All-inorganic solvents for electrolytes |
CN110036504A (zh) | 2016-10-07 | 2019-07-19 | 密执安州立大学董事会 | 固态电池的稳定化涂层 |
EP3529839A1 (en) | 2016-10-21 | 2019-08-28 | QuantumScape Corporation | Lithium-stuffed garnet electrolytes with a reduced surface defect density and methods of making and using the same |
WO2018081224A1 (en) * | 2016-10-26 | 2018-05-03 | The Regents Of The University Of Michigan | Metal infiltrated electrodes for solid state batteries |
EP3535796B1 (en) * | 2016-11-07 | 2022-06-15 | University of Maryland, College Park | Lithium solid state electrolyte interface treatment |
US20190280330A1 (en) * | 2016-11-08 | 2019-09-12 | Fisker Inc. | All-solid state li ion batteries comprising mechanically felxible ceramic electrolytes and manufacturing methods for the same |
US10700377B2 (en) | 2017-01-17 | 2020-06-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Solid electrolyte for a negative electrode of a secondary battery including first and second solid electrolytes with different affinities for metal deposition electronchemical cell and method of manufacturing |
CN106783193A (zh) * | 2017-02-21 | 2017-05-31 | 上海奥威科技开发有限公司 | 石墨烯基钠离子超级电容器及其制备方法 |
KR102002430B1 (ko) * | 2017-02-24 | 2019-10-01 | 순천대학교 산학협력단 | 유연 nfc 센서 태그 및 유연 nfc 센서 태그 제조 방법 |
KR20190139911A (ko) * | 2017-03-29 | 2019-12-18 | 유니버시티 오브 매릴랜드, 칼리지 파크 | 고체 상태 하이브리드 전해질, 이의 제조 방법 및 이의 용도 |
JP7209636B2 (ja) | 2017-03-31 | 2023-01-20 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ ミシガン | 固体電解質の表面を処理するためのシステム及び方法 |
EP3602661A4 (en) | 2017-03-31 | 2021-01-13 | The Regents of The University of Michigan | SYSTEM AND METHOD OF FORMING A SIMPLE LITHIUM METAL ANODE INTERFACE WITH A SOLID STATE ELECTROLYTE |
US10170790B2 (en) | 2017-04-05 | 2019-01-01 | International Business Machines Corporation | Sodium ion solid-state conductors with sodium oxoferrate structure |
CN108727025A (zh) | 2017-04-17 | 2018-11-02 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 锂石榴石复合陶瓷、其制备方法及其用途 |
US20200153038A1 (en) * | 2017-05-01 | 2020-05-14 | Uti Limited Partnership | Rechargeable lithium-ion battery |
US10347937B2 (en) | 2017-06-23 | 2019-07-09 | Quantumscape Corporation | Lithium-stuffed garnet electrolytes with secondary phase inclusions |
EP3642899B1 (en) | 2017-06-23 | 2024-02-21 | QuantumScape Battery, Inc. | Lithium-stuffed garnet electrolytes with secondary phase inclusions |
US10804565B2 (en) * | 2017-07-31 | 2020-10-13 | Robert Bosch Gmbh | Batteries with polymer electrolyte composites based on tetrahedral arylborate nodes |
JP7218725B2 (ja) * | 2017-10-17 | 2023-02-07 | 日本電気硝子株式会社 | バイポーラ型全固体ナトリウムイオン二次電池 |
US11600850B2 (en) | 2017-11-06 | 2023-03-07 | Quantumscape Battery, Inc. | Lithium-stuffed garnet thin films and pellets having an oxyfluorinated and/or fluorinated surface and methods of making and using the thin films and pellets |
CN109873122B (zh) * | 2017-12-04 | 2021-08-03 | 北京壹金新能源科技有限公司 | 一种超薄金属锂复合体及其制备方法和用途 |
US11024843B2 (en) * | 2018-01-15 | 2021-06-01 | Ford Global Technologies, Llc | Lithium titanate anode and fabrication method for solid state batteries |
EP3747075A4 (en) * | 2018-01-31 | 2021-11-03 | Sakuu Corporation | MONOLITHIC HYBRID CELL WITH A SEALED ANODE STRUCTURE |
CN116895830A (zh) * | 2018-02-15 | 2023-10-17 | 马里兰大学派克分院 | 有序多孔固态电解质结构及其制造方法、电化学装置 |
US10930971B2 (en) | 2018-02-27 | 2021-02-23 | Nissan North America, Inc. | Solid-state battery with polymer electrode structure |
CN110224107A (zh) * | 2018-03-02 | 2019-09-10 | 上海汽车集团股份有限公司 | 一种固态电池用电极及其制备方法以及一种固态电池 |
US10840513B2 (en) | 2018-03-05 | 2020-11-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Solid electrolyte for a negative electrode of a secondary battery and methods for the manufacture of an electrochemical cell |
DE102018205483A1 (de) * | 2018-04-11 | 2019-10-17 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Feststoffelektrolytmaterial |
JP7249581B2 (ja) * | 2018-05-09 | 2023-03-31 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 固体電解質およびそれを用いたマグネシウム二次電池 |
WO2020041767A1 (en) * | 2018-08-24 | 2020-02-27 | Fisker Inc. | Hybrid and solid-state battery architectures with high loading and methods of manufacture thereof |
KR20200053043A (ko) | 2018-11-07 | 2020-05-18 | 한국전기연구원 | 리튬금속 이차전지용 다공성 음극 구조체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬금속 이차전지 |
US20220085455A1 (en) * | 2019-01-04 | 2022-03-17 | Cornell University | In situ formation of solid-state polymer electrolytes for batteries |
KR20200092100A (ko) | 2019-01-24 | 2020-08-03 | 삼성전자주식회사 | 양극, 이를 포함하는 리튬 공기전지 및 이의 제조방법 |
DE102019000841A1 (de) | 2019-02-06 | 2020-08-06 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Festkörperbatterie sowie Verfahren zur Herstellung derselben |
US11569527B2 (en) * | 2019-03-26 | 2023-01-31 | University Of Maryland, College Park | Lithium battery |
EP4066305A4 (en) * | 2019-11-27 | 2023-01-11 | Ramot at Tel-Aviv University Ltd. | COMPOSITION OF MATERIAL FOR ELECTROCHEMICAL SYSTEM EXTRUSION |
JP7398269B2 (ja) * | 2019-12-23 | 2023-12-14 | 日産自動車株式会社 | 全固体リチウムイオン二次電池 |
US11670755B2 (en) * | 2020-02-24 | 2023-06-06 | Nissan North America, Inc. | Modified electrolyte-anode interface for solid-state lithium batteries |
JP7395016B2 (ja) | 2020-04-23 | 2023-12-08 | サン-ゴバン セラミックス アンド プラスティクス,インコーポレイティド | イオン伝導性層およびその形成方法 |
KR20230079480A (ko) | 2020-04-23 | 2023-06-07 | 세인트-고바인 세라믹스 앤드 플라스틱스, 인크. | 이온 전도층 및 형성 방법 |
US20220069356A1 (en) * | 2020-08-28 | 2022-03-03 | City University Of Hong Kong | Battery and a method for fitting a electrolyte-containing solid medium to an electrode in the battery |
CN112103555A (zh) * | 2020-10-21 | 2020-12-18 | 中国科学技术大学 | 一种全固态锂离子电池及其制备方法 |
CN113675462A (zh) * | 2021-08-21 | 2021-11-19 | 西南石油大学 | 一种快钠离子导体nasicon型固态电解质材料及其制备方法和应用 |
WO2024030727A2 (en) | 2022-07-18 | 2024-02-08 | University Of Maryland, College Park | Mixed ion and electron conducting lithium garnet for all-solid-state batteries |
US11870063B1 (en) | 2022-10-24 | 2024-01-09 | Lyten, Inc. | Dual layer gradient cathode electrode structure for reducing sulfide transfer |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001076533A (ja) * | 1999-09-07 | 2001-03-23 | Kinya Adachi | 固体電解質 |
US20070148553A1 (en) * | 2004-03-06 | 2007-06-28 | Werner Weppner | Chemically stable solid lithium ion conductor |
WO2008059987A1 (en) * | 2006-11-14 | 2008-05-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Solid electrolyte structure for all-solid-state battery, all-solid-state battery, and their production methods |
JP2008226666A (ja) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Ngk Insulators Ltd | 全固体電池用の固体電解質構造体の製造方法、及び全固体電池の製造方法 |
JP2008251225A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Tdk Corp | 全固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法 |
JP2009238739A (ja) * | 2008-03-07 | 2009-10-15 | Tokyo Metropolitan Univ | 固体電解質構造体の製造方法、全固体電池の製造方法、固体電解質構造体及び全固体電池 |
JP2010015782A (ja) * | 2008-07-02 | 2010-01-21 | Kyushu Univ | 全固体電池 |
JP2010202499A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-09-16 | Toyota Central R&D Labs Inc | ガーネット型リチウムイオン伝導性酸化物 |
JP2010218686A (ja) * | 2008-03-07 | 2010-09-30 | Tokyo Metropolitan Univ | 電極活物質充填方法及び全固体電池の製造方法 |
JP2013008671A (ja) * | 2011-06-22 | 2013-01-10 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Inc | 高電圧の充電式マグネシウム電池 |
JP2013232284A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Toyota Industries Corp | 固体電解質及び二次電池 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000100471A (ja) * | 1998-09-22 | 2000-04-07 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | シート電池 |
US6447712B1 (en) | 1998-12-28 | 2002-09-10 | University Of Washington | Method for sintering ceramic tapes |
US6858345B2 (en) * | 2002-04-09 | 2005-02-22 | The University Of Chicago | Wound bipolar lithium polymer batteries |
US7943270B2 (en) | 2003-06-10 | 2011-05-17 | Celltech Power Llc | Electrochemical device configurations |
EP2248218B1 (en) | 2008-02-25 | 2020-09-16 | Alliance for Sustainable Energy, LLC | Homogeneous, dual layer, solid state, thin film deposition for structural and/or electrochemical characteristics |
DE602009000386D1 (de) * | 2008-03-07 | 2011-01-13 | Ngk Insulators Ltd | Verfahren zur Befüllung mit elektrodenaktivem Material und Verfahren zur Herstellung einer Feststoffzelle |
WO2010090301A1 (en) | 2009-02-04 | 2010-08-12 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Garnet-type lithium ion-conducting oxide and all-solid-state lithium ion secondary battery containing the same |
US8246863B2 (en) | 2009-06-26 | 2012-08-21 | Ceramatec, Inc. | Alkali metal super ionic conducting ceramic |
US8304115B1 (en) * | 2009-08-28 | 2012-11-06 | Cermacell, LLC | Multi layer ceramic battery |
US20120199785A1 (en) * | 2009-10-08 | 2012-08-09 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Transition metal phosphate, and sodium secondary battery |
US20110149473A1 (en) | 2009-12-21 | 2011-06-23 | Eilertsen Thor E | Energy storage in edlcs by utilizing a dielectric layer |
US20150056520A1 (en) | 2012-03-01 | 2015-02-26 | Johnson Ip Holding, Llc | Impregnated sintered solid state composite electrode, solid state battery, and methods of preparation |
CN107851774A (zh) | 2015-07-21 | 2018-03-27 | 昆腾斯科普公司 | 铸造和烧结生坯石榴石薄膜的方法和材料 |
-
2014
- 2014-03-21 EP EP14770567.7A patent/EP2976798B1/en not_active Revoked
- 2014-03-21 US US14/222,306 patent/US10622666B2/en active Active
- 2014-03-21 WO PCT/US2014/031492 patent/WO2014153534A1/en active Application Filing
- 2014-03-21 KR KR1020157030408A patent/KR102165543B1/ko active IP Right Grant
- 2014-03-21 JP JP2016504384A patent/JP2016517146A/ja active Pending
-
2019
- 2019-06-13 JP JP2019110015A patent/JP2019175858A/ja active Pending
-
2022
- 2022-10-28 JP JP2022173613A patent/JP2023011777A/ja active Pending
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001076533A (ja) * | 1999-09-07 | 2001-03-23 | Kinya Adachi | 固体電解質 |
US20070148553A1 (en) * | 2004-03-06 | 2007-06-28 | Werner Weppner | Chemically stable solid lithium ion conductor |
WO2008059987A1 (en) * | 2006-11-14 | 2008-05-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Solid electrolyte structure for all-solid-state battery, all-solid-state battery, and their production methods |
JP2008226666A (ja) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Ngk Insulators Ltd | 全固体電池用の固体電解質構造体の製造方法、及び全固体電池の製造方法 |
JP2008251225A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Tdk Corp | 全固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法 |
JP2009238739A (ja) * | 2008-03-07 | 2009-10-15 | Tokyo Metropolitan Univ | 固体電解質構造体の製造方法、全固体電池の製造方法、固体電解質構造体及び全固体電池 |
JP2010218686A (ja) * | 2008-03-07 | 2010-09-30 | Tokyo Metropolitan Univ | 電極活物質充填方法及び全固体電池の製造方法 |
JP2010015782A (ja) * | 2008-07-02 | 2010-01-21 | Kyushu Univ | 全固体電池 |
JP2010202499A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-09-16 | Toyota Central R&D Labs Inc | ガーネット型リチウムイオン伝導性酸化物 |
JP2013008671A (ja) * | 2011-06-22 | 2013-01-10 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Inc | 高電圧の充電式マグネシウム電池 |
JP2013232284A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | Toyota Industries Corp | 固体電解質及び二次電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102165543B1 (ko) | 2020-10-14 |
WO2014153534A1 (en) | 2014-09-25 |
US20140287305A1 (en) | 2014-09-25 |
JP2016517146A (ja) | 2016-06-09 |
EP2976798A1 (en) | 2016-01-27 |
JP2023011777A (ja) | 2023-01-24 |
EP2976798A4 (en) | 2016-10-26 |
EP2976798B1 (en) | 2018-11-07 |
KR20150138267A (ko) | 2015-12-09 |
US10622666B2 (en) | 2020-04-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2019175858A (ja) | 固体電解質物質を含むイオン伝導性バッテリー | |
JP7273513B2 (ja) | 固体Li-S電池およびその作製方法 | |
US20200365862A1 (en) | Membranes for electrochemical cells | |
US11362366B2 (en) | Secondary battery composite electrolyte, secondary battery, and battery pack | |
US11888149B2 (en) | Solid state battery system usable at high temperatures and methods of use and manufacture thereof | |
US20200067128A1 (en) | Hybrid and solid-state battery architectures with high loading and methods of manufacture thereof | |
US20230025406A1 (en) | Ion conducting batteries with solid state electrolyte materials | |
JP6873597B2 (ja) | 全固体リチウム電池の陽極及びこれを含む二次電池 | |
KR20100137530A (ko) | 고에너지 고출력 전극 및 배터리 | |
US20210257658A1 (en) | Solid-state li-s batteries and methods of making same | |
WO2020041767A1 (en) | Hybrid and solid-state battery architectures with high loading and methods of manufacture thereof | |
US11837697B2 (en) | Battery cell including an inorganic, melt-infiltrated, solid-state electrolyte | |
KR20230141777A (ko) | 리튬 이온 이차전지용 다공성 애노드를 제조하기 위한방법, 그 결과로 생성된 애노드, 및 상기 애노드를 포함하는 마이크로배터리 | |
US20220393301A1 (en) | Systems and methods for improved fluid gun delivery systems | |
JP2024503284A (ja) | リチウムイオン二次バッテリのための多孔質アノードを生成するための方法、得られたアノード、および前記アノードを備えるバッテリ | |
US20200388854A1 (en) | Cermet electrode for solid state and lithium ion batteries | |
KR20190042671A (ko) | 리튬이온 배터리용 전극 재료 | |
Lithium-Ion | Interfacial Engineering for Lithium Metal Batteries Based on Garnet | |
WO2023158995A2 (en) | Sulfide based all-solid-state batteries enabled by bipolar stacking |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190711 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190711 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200902 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20201124 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210301 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210804 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20211025 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20211223 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20211228 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20211223 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220204 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20211223 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220701 |